【正文】 小型水電站勵(lì)磁設(shè)備 全國(guó)農(nóng)村水電自動(dòng)化培訓(xùn)教材 （長(zhǎng)江委陸水自動(dòng)化研究所） 一 .農(nóng)村水電的概念 ? ㈠國(guó)內(nèi)小水電裝機(jī)及機(jī)組容量的發(fā)展 ? 小水電系指裝機(jī)容量 25MW及一下的水力發(fā)電站和以小水電為主的地方小電網(wǎng)。 ? 五十年代，一般稱(chēng) 500kW一下的水電站為農(nóng)村小水電站；到六十年代，小水電的容量界限到 3MW 。 ? 六十年代末期小水電站的容量界限上升到 12MW。 ? 八十年代以后小水電站的定義也擴(kuò)大到 25MW。 ? 九十年代后，國(guó)家計(jì)委、水利部進(jìn)一步明確裝機(jī)容量50MW以下的水電站均可享受小水電的優(yōu)惠政策，并出現(xiàn)了一些容量為幾萬(wàn)至二十幾萬(wàn) KVA的地方電網(wǎng)。 一 .農(nóng)村水電的概念 ? ㈡ 各國(guó)小水電的容量定義 (kW) 國(guó)家或國(guó)際組織 微型 (Micro) 小小型 (Mini) 小型 (Small) 國(guó)際小水電 100 101500 50110000 拉美能源組織 50 51500 5015000 中國(guó) 100 101500 50025000 水力發(fā)電與筑壩雜志 50100 3005000 1000050000 秘魯 550 51500 菲律賓 15000 美國(guó) 500 5012023 15000 越南 50 51500 5015000 一 .農(nóng)村水電的概念 ?㈢ 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)界定（含同步電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)） ? GB 1058589， GB/T74091997， ? SD29988， DL/T5832023。 ?中小型： 10WM以下機(jī)組 ?大中型： 10WM以上機(jī)組 二 .勵(lì)磁的形式 ?㈠旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī) rotating exciter 勵(lì)磁機(jī)（設(shè)備）與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的整流方式 ?㈡靜止式勵(lì)磁 static exciter 從一個(gè)或多個(gè)靜止電源取得功率，使用靜止整流器提供直流電流的勵(lì)磁機(jī) 勵(lì)磁機(jī)（設(shè)備）是靜止的整流方式 ㈠旋轉(zhuǎn)式 ?⒈直流勵(lì)磁機(jī)方式 . exciter 一臺(tái)使用換向器與電刷提供直流電流的旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)，通過(guò)與發(fā)電機(jī)同軸的直流勵(lì)磁機(jī)所發(fā)出的直流電給主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的方式，見(jiàn)圖 —1。 圖 —1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 ?采用一個(gè)它勵(lì)繞組的直流勵(lì)磁機(jī) 采用一個(gè)它勵(lì)繞組的直流勵(lì)磁機(jī) 用于穩(wěn)定控制的反饋 （ 要用時(shí) ） 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組 勵(lì)磁控制輸入 同步電機(jī) ㈠旋轉(zhuǎn)式 ? ⒉交流勵(lì)磁機(jī) . exciter 使用整流器流器提供直流電流的旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī) ? ⑴帶有靜止整流器的交流勵(lì)磁機(jī) . exciter with stationary rectifiers 帶有整流器的交流勵(lì)磁機(jī)，其輸出與同步電機(jī)勵(lì)磁繞組滑環(huán)上的電刷相聯(lián)結(jié)。見(jiàn)圖 —2 ? ⑵帶有旋轉(zhuǎn)整流器的交流勵(lì)磁機(jī)（無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)） . exciter with rotating rectifiers ( brushless exciter) 帶有勵(lì)磁機(jī)及與同步電機(jī)同軸的旋轉(zhuǎn)整流器的交流勵(lì)磁機(jī)，其輸出不經(jīng)過(guò)滑環(huán)或電刷，而直接與同步電機(jī)的勵(lì)磁繞組相聯(lián)結(jié)。見(jiàn)圖 —3 圖 —2 ? 帶不可控靜止整流器的交流勵(lì)磁機(jī) 帶不可控靜止整流器的交流勵(lì)磁機(jī) 用于穩(wěn)定控制的反饋 交流勵(lì)磁機(jī) 勵(lì)磁控制輸入 同步電機(jī) 圖 —3 帶有旋轉(zhuǎn)整流器的交流勵(lì)磁機(jī) ㈡靜止式勵(lì)磁 static exciter 從一個(gè)或多個(gè)靜止電源取得功率，使用靜止整流器提供直流電流的勵(lì)磁機(jī)。 ? ⒈電勢(shì)源靜止勵(lì)磁機(jī) potential source static exciter 僅從電勢(shì)源（可以從同步電機(jī)出線(xiàn)端）取得功率并使用可控硅整流器的靜止勵(lì)磁機(jī)。見(jiàn)圖 —1。 ? ⒉從復(fù)合電源靜止勵(lì)磁機(jī) pound sourcestatic exciter 從電流與電壓兩個(gè)電源（獨(dú)立取自同步電機(jī)機(jī)端）取得功率的靜止勵(lì)磁機(jī)。從兩個(gè)電源來(lái)的輸入可以在整流器的交流側(cè)或直流側(cè)取得，并且可以并聯(lián)或串聯(lián)，整流器可以設(shè)計(jì)可控的或不可控的。圖 —圖 —和圖 —3 。 圖 —1 ?電勢(shì)源靜止 圖 電勢(shì)源靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 整流變壓器 同步電機(jī) 可替換 圖 —1 ?直流側(cè)串聯(lián) 圖 直流側(cè)串聯(lián) 、 電壓相加的復(fù)合源靜止勵(lì)磁機(jī) 電勢(shì)源變壓器 同步電機(jī) 電流源變壓器 電抗器 整流器及 可控硅整流器 圖 —2 ?交流側(cè)并聯(lián) 交流側(cè)電源并聯(lián)電流相加的復(fù)合源靜止勵(lì)磁機(jī) 電勢(shì)源變壓器 同步電機(jī) 電流源變壓器 整流器及 可控硅整流器 電抗器 圖 —3 ?交流側(cè)相加 交流側(cè)兩個(gè)電源電流相加的復(fù)合源靜止勵(lì)磁機(jī) 電勢(shì)源變壓器 同步電機(jī) 飽和繞組控制輸入 整流器 電抗器 電流源變壓器 三 .勵(lì)磁設(shè)備的技術(shù)要求（條件） ? GB/T1058589 中小型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本技術(shù)要求 ? GB/T 、中型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求 ? DL/T 5832023 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件 ? DL/T 48992 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置試驗(yàn)規(guī)程 ㈠使用條件 ? ⒈環(huán)境要求 (1) 使用地點(diǎn)的海拔高度不大于 3000m。 (2) 環(huán)境最高溫度 +40℃ 。 (3) 環(huán)境最低溫度 :采用水冷者為 +5℃ ,采用其它冷卻方式者為 10℃ 。 (4) 最濕月的平均最大相對(duì)濕度為 90%,同時(shí)該月的月平均最低溫度為 +25℃ 。 (5) 應(yīng)能適應(yīng)無(wú)爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì) ,無(wú)足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體 ,以及周?chē)^清潔和無(wú)劇烈振動(dòng)的環(huán)境條件。 ㈠使用條件 ?⒉ 供電電源要求 (1) 交流 380/220V系統(tǒng) ,電壓偏差范圍為額定值的177。 15%,頻率偏差范圍為 3～ +2HZ； (2) 直流系統(tǒng) 220/110V系統(tǒng)，電壓偏差范圍為額定值的 20%～ +10%。 ㈡ 系統(tǒng)性能要求 ? 1. 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和電壓不超過(guò)發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷下勵(lì)磁電流和電壓的 ，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。 ? 2. 勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)的考慮，中小型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)一般不小于 ，大中型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)一般不小于 ，頂值電流倍數(shù)與頂值電壓倍數(shù)相同。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定要求更高頂值電壓倍數(shù)時(shí) ,按計(jì)算要求確定。頂值電壓倍數(shù)超過(guò) 2時(shí)，頂值電流倍數(shù)仍取 2。 ? 3. 勵(lì)磁系統(tǒng)在頂值電流情況下的允許持續(xù)時(shí)間：中小型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)不小于 10s；大中型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)不小于20s。但不得大于 50s ㈡ 系統(tǒng)性能要求 ? 4. 勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間不大于 。 ? 5. 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證發(fā)電機(jī)機(jī)端調(diào)壓精度：小型機(jī)組不大于177。 %；中大型機(jī)組不大于177。 %。 ? 6. 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)差率在以下范圍內(nèi)可以調(diào)整： (1) 小型機(jī)組 :采用半導(dǎo)體型調(diào)節(jié)器時(shí)為177。 10%。采用電磁型調(diào)節(jié)器時(shí)為177。 5% (2) 中大型機(jī)組為177。 15%,級(jí)差不大于 1%。調(diào)差特性應(yīng)有較好的線(xiàn)性度。 ㈡ 系統(tǒng)性能要求 ? 7. 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)保證在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行情況下，頻率值每變化 1％時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓的變化率： (1)小型機(jī)組：采用半導(dǎo)體型調(diào)節(jié)器時(shí)為不大于177。 %；采用電磁型調(diào)節(jié)器時(shí)為不大于177。 3% (2)中大型機(jī)組不大于177。 ％。 ? 8. 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求： (1) 空載177。 10%階躍響應(yīng)：發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量不大于 10％額定值；調(diào)節(jié)時(shí)間不大于 5s；振蕩次數(shù)不超過(guò) 3次。 (2) 發(fā)電機(jī)空載，轉(zhuǎn)速為 ～ ，突然投入勵(lì)磁系統(tǒng)，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從零上升到額定值時(shí)，小型機(jī)組超調(diào)量不大于額定電壓的 15%,中大型機(jī)組不大于 10%，調(diào)節(jié)時(shí)間不大于 5秒，振蕩次數(shù)不超過(guò) 3次。 (3) 當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩掉額定有功負(fù)荷和額定無(wú)功負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量不大于 15％額定值；調(diào)節(jié)時(shí)間不大于 5s；振蕩次數(shù)不超過(guò)3次。 ㈡ 系統(tǒng)性能要求 ? 9. 電壓調(diào)節(jié)范圍： ⑴ 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓調(diào)整范圍： 10～ 110%額定電壓； ⑵ 手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電壓調(diào)整范圍： 10～ 110%額定電壓。 ? 10. 在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下，自動(dòng)控制單元和手動(dòng)控制單元的整定電壓變化速度，每秒應(yīng)不大于額定電壓的 1%，不小于額定電壓的 %。