【正文】 額定電壓，發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷后，利用機(jī)端電流互感器反饋的復(fù)勵(lì)電流，整流后補(bǔ)償發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)，由于電流復(fù)勵(lì)沒有相位補(bǔ)償?shù)淖饔茫ＷC發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)精度需要用電壓校正器，這種情況下勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組往往還設(shè)計(jì)有1到2個(gè)附加繞組（單支或雙支校正器），電壓校正器輸出加到附加繞組中來調(diào)節(jié)勵(lì)磁，以達(dá)到所需調(diào)壓精度。發(fā)電機(jī)電壓通過電壓互感器PT向分相電動(dòng)機(jī)定子或螺管線圈供電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子或螺管線圈的銜鐵，通過轉(zhuǎn)軸或動(dòng)臂操作變阻器的嵌有弧形炭刷的扇形片，使它在固定的弧形接觸軌道上擺動(dòng)，把接觸軌道銅塊間所接電阻抽出或接入，這樣便改變了勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)電阻。此外，亦通過電流互感器CT供電的電阻，來自動(dòng)分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)間的無功負(fù)荷。它的電磁鐵線圈由發(fā)電機(jī)電壓經(jīng)PT及整流器供電，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓變化時(shí)，銜鐵運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)杠桿，使電阻的銀鈕接通或開斷 ，從而改變勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)回路的電阻，并通過由電流互感器CT供電的補(bǔ)償電阻，來自動(dòng)分配并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)間的無功負(fù)荷。亦即當(dāng)機(jī)端電壓下降較大時(shí)，利用低電壓繼電器短路磁場(chǎng)繞組內(nèi)串接的某個(gè)電阻，從而達(dá)到強(qiáng)勵(lì)的目的，反之當(dāng)機(jī)端電壓突然上升時(shí)，用電壓繼電器把一定電阻串入勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)中達(dá)到強(qiáng)行減磁的作用。沒有炭刷粉未污染發(fā)電機(jī)端部絕緣， 有利于延長(zhǎng)使用壽命，沒有電刷也有可能做到免維護(hù)，適用于無人電站。由于國(guó)外許多廠家將自并勵(lì)作為汽輪發(fā)電機(jī)主要?jiǎng)?lì)磁方案，我國(guó)電力部門也逐步將自并勵(lì)采用到汽輪發(fā)電機(jī)上去，如1991年遼寧清河發(fā)電廠一臺(tái)210MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造，就采用了自并勵(lì)。圖13 直流側(cè)電壓串聯(lián)相加的自復(fù)勵(lì)(法國(guó)方案) 發(fā)電機(jī)自并勵(lì)方案，在國(guó)內(nèi)電力部門受舊觀念束縛，長(zhǎng)期認(rèn)為自并勵(lì)不可靠，無強(qiáng)勵(lì)能力，故障時(shí)無足夠短路電流，不能保障繼電保護(hù)正確動(dòng)作，在這方面清華大學(xué)等曾進(jìn)行了卓有成效的研究，并且指出自并勵(lì)的優(yōu)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適當(dāng)提高強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)等，它的缺點(diǎn)是可克服的。這時(shí)串聯(lián)變壓器原邊的電流要在付邊轉(zhuǎn)換為電壓，變壓器鐵心中要嵌入空氣隙，導(dǎo)致串聯(lián)變壓器體積龐大，鑒于當(dāng)時(shí)可控硅容量無法滿足要求，整流器采用了汞弧整流器，后者有玻殼的和鐵殼的。諧波勵(lì)磁只適用中小電機(jī)。 圖11 可控相復(fù)勵(lì)1970年代中期，天傳所還為河南安陽(yáng)發(fā)電廠一臺(tái)10萬KW汽輪發(fā)電機(jī)研制了無刷勵(lì)磁裝置，同時(shí)還參加了從英國(guó)Brush公司引進(jìn)的一臺(tái)23MW燃汽輪發(fā)電機(jī)的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的仿制。后來這種方案天傳所還用在南椏河、漁子溪水電廠二臺(tái)4萬KW發(fā)電機(jī)上。串聯(lián)部分用的是三相二極管整流橋。為減小時(shí)間常數(shù)，交流勵(lì)磁機(jī)通常采用頻率100250周，中頻付勵(lì)磁機(jī)用350500周，早期中頻付勵(lì)磁機(jī)采用感應(yīng)子式，轉(zhuǎn)子上無繞組，近年來已逐步被永磁發(fā)電機(jī)所代替。當(dāng)時(shí)大容量發(fā)電機(jī)或是用齒輪減速后驅(qū)動(dòng)直流勵(lì)磁機(jī)，或是用帶大飛輪的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)供勵(lì)磁。74 PSS投入試驗(yàn) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 147167。66 軸電壓及其抑制 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?142第七章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 144167。62 滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?137167。53 整流電路的原理及分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?104167。47 EMC電磁兼容 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 87167。43 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的分類 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 53167。31 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的分類 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?36？167。12 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)展動(dòng)態(tài) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4167。11 勵(lì)磁主回路的發(fā)展動(dòng)態(tài) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1167。22 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制算法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?28第三章 勵(lì)磁系統(tǒng)分類與配置 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 36167。42 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用和對(duì)調(diào)節(jié)性能的要求 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 52167。46 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件系統(tǒng) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?62167。52 可控硅的主要參數(shù) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 99167。61 滅磁方式的發(fā)展過程 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?134167。65 勵(lì)磁系統(tǒng)的過電壓及其抑制 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?141167。73 PSS實(shí)現(xiàn)的方法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 146167。11 勵(lì)磁主回路的發(fā)展動(dòng)態(tài)在上世紀(jì)60年代以前，同步發(fā)電機(jī)基本上都是采用同軸直流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式，由于當(dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不大，輸電線路不長(zhǎng)，因此基本上能滿足當(dāng)時(shí)的要求，但直流勵(lì)磁機(jī)維護(hù)困難，炭刷易產(chǎn)生火花，換向器易于磨損，隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大，勵(lì)磁容量也相應(yīng)增大，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量達(dá)10萬千瓦，勵(lì)磁機(jī)容量已近500千瓦，而同軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘3000轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，受限于換向的極限容量?jī)H為500千瓦。這種方式在大型汽輪發(fā)電機(jī)上一直延用至今。應(yīng)該指出1960年代末期天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所，在發(fā)展我國(guó)各種主回路勵(lì)磁方式上，起了很大作用，例如在1969年率先研制，并在天津第一發(fā)電廠4＃機(jī)25MW汽輪發(fā)電機(jī)上，投運(yùn)了直流側(cè)電流相加的自復(fù)勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，并勵(lì)部分用的是三相半控整流橋。此外天傳所還為長(zhǎng)辦試驗(yàn)電站陸水電站8800KW發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)了他勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，可控硅整流橋用三相全控橋，整流橋每臂SCR 2串5并，于72年投運(yùn)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)差。圖12 諧波勵(lì)磁系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)定子電壓高，諧波繞組和主繞組絕緣困難，制造工藝復(fù)雜。應(yīng)指出，1960年代在大容量發(fā)電機(jī)勵(lì)磁研究方面我國(guó)受到蘇聯(lián)影響，在新安江九號(hào)機(jī)10萬KW水冷發(fā)電機(jī)上，也是采用了交流側(cè)相加的自復(fù)勵(lì)系統(tǒng)。此方案由哈爾濱電機(jī)廠和東北的中試所和設(shè)計(jì)院等研制成。因此后來國(guó)內(nèi)許多水電廠如白山、龍羊峽、巖灘、隔河巖等單機(jī)300MW以上電站也普遍采用自并激，三峽勵(lì)磁也不用葛洲壩的自復(fù)勵(lì)方案。除了自并勵(lì)外，無刷勵(lì)磁系統(tǒng)因不用電刷，無火花，可用于防爆環(huán)境。對(duì)較大型的發(fā)電機(jī)還備有繼電強(qiáng)勵(lì)和繼電強(qiáng)減功能。銀針式調(diào)壓器：西屋公司銀針式調(diào)壓器的原理線路圖示于圖14。發(fā)電機(jī)電壓經(jīng)PT接入磁電式敏感元件的動(dòng)線圈，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓變化時(shí)，動(dòng)線圈受到電磁力的作用而上下運(yùn)動(dòng)，通過動(dòng)臂的動(dòng)作調(diào)節(jié)炭刷片的松緊程度，從而改變串聯(lián)于勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路中變阻器的電阻值，藉此調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓。圖16是它的原理圖。此外1950年代學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，引進(jìn)了蘇式的以磁性元件為主的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，主要2大類型，電流復(fù)勵(lì)加電磁式校正器方式和相復(fù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器方式。為保證有較高的調(diào)節(jié)精度，往往也可裝電壓校正器，國(guó)內(nèi)型號(hào)有稱為KFD（主要廠家：上海華通開關(guān)廠、河北工學(xué)院電工廠、哈爾濱宏偉開關(guān)廠）它相當(dāng)于蘇聯(lián)YBK 等。 圖19 美國(guó)GE公司生產(chǎn)的交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)1950年代，蘇聯(lián)為解決斯大林格勒和古比雪夫上千公里的遠(yuǎn)距離輸電，用直流勵(lì)磁機(jī)無法解決，提出了用汞弧整流器整流電流，直接向發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)供電的離子勵(lì)磁系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器方面在KFD基礎(chǔ)增加了端電壓、頻率的一階、二階微分U’,U”,f’,f”等所謂強(qiáng)力調(diào)節(jié)器，國(guó)產(chǎn)新安江9號(hào)機(jī)離子勵(lì)磁也是這種背景下的產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)提到當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)一機(jī)部廣州電器科學(xué)研究所生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器質(zhì)量較好。80年代我國(guó)從西屋公司引進(jìn)的模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，適合于三機(jī)交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)或無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，西屋的WTA調(diào)節(jié)器功能也較完善，但有約40多塊印刷電路板，國(guó)內(nèi)仿制后，有時(shí)運(yùn)行就不穩(wěn)定，這與所選用的元件，是否經(jīng)嚴(yán)格老化篩選，以及加工工藝和質(zhì)量有關(guān)。那時(shí)計(jì)算機(jī)體積龐大，價(jià)格昂貴，只有出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)，才有可能實(shí)際使用，1979年底電力部南京自動(dòng)化研究所自控室，籌建了勵(lì)磁組，經(jīng)過蘊(yùn)釀?dòng)懻摚瑳Q定不搞模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，直接自主開發(fā)微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，報(bào)請(qǐng)部科技司，80年電力部下達(dá)了微機(jī)勵(lì)磁的七五攻關(guān)項(xiàng)目。隨后，華中理工大學(xué)與東方電機(jī)廠合作生產(chǎn)了微機(jī)模擬雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，88年在漁子溪電廠1號(hào)機(jī)試驗(yàn)，采用了最優(yōu)控制算法。但新生事物，難以得到業(yè)界承認(rèn)，直到1988年池潭電廠要求將其1號(hào)機(jī)50MW也改用微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，才有第二臺(tái)的投入，為提高運(yùn)行可靠性，該調(diào)節(jié)器由原有單自動(dòng)及單手動(dòng)通道，改制為雙自動(dòng)控制通道。1992年科研體制改制，電氣控制公司成立，隨著龍羊峽電廠微機(jī)勵(lì)磁成功運(yùn)行，得到了業(yè)界的承認(rèn)，電控公司業(yè)務(wù)量大增。還搞過模擬微機(jī)混合勵(lì)磁系統(tǒng)。3）河北工學(xué)院電工廠該廠生產(chǎn)勵(lì)磁裝置有很長(zhǎng)的歷史，原來主要生產(chǎn)磁性元件為主的調(diào)節(jié)器和模擬式勵(lì)磁裝置，1987年南京自動(dòng)化研究所向該廠轉(zhuǎn)讓了微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器技術(shù)，該廠為遼寧清河發(fā)電廠200MW發(fā)電機(jī)研制了第一臺(tái)微機(jī)勵(lì)磁裝置。6）清華同方清華大學(xué)勵(lì)磁裝置先是和”國(guó)電南自”合作生產(chǎn)，后因后者退出市場(chǎng)，改由清華同方生產(chǎn)，其微機(jī)勵(lì)磁裝置型號(hào)為GEC1，特點(diǎn)是在控制策略方面采用了非線性最優(yōu)。哈爾濱電機(jī)廠近日也推出HWLT4微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使用不多，正在進(jìn)一步打入市場(chǎng)。應(yīng)該指出，南瑞電氣控制公司第一臺(tái)WLT1微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在1985年投運(yùn)時(shí)，通過國(guó)際專利聯(lián)網(wǎng)查詢，以及1986年葛洲壩電站勵(lì)磁招標(biāo)會(huì)議，向國(guó)外公司詢價(jià)時(shí)，沒有哪個(gè)能提供微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。瑞士ABB公司， 大約是1989年開發(fā)出UNITROLD的數(shù)字式電壓調(diào)節(jié)器，是多微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，一共用了六個(gè)CPU,1個(gè)CPU完成自動(dòng)調(diào)節(jié)和脈沖形成，1個(gè)CPU完成手動(dòng)調(diào)節(jié)和脈沖形成，（自動(dòng)及手動(dòng)雙通道），1個(gè)CPU完成自適應(yīng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，1個(gè)CPU完成勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)功能，1個(gè)CPU完成順控，另1個(gè)CPU完成監(jiān)視功能。華能上海石洞口第二電廠從瑞士引進(jìn)的60萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)，就是使用了這種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，瑞士ABB 圖110 UNITROLD調(diào)節(jié)器 ，探討雙方合作可能性，95年該公司又派人員前來，介紹了該公司新開發(fā)的適用于中小發(fā)電機(jī)的UNITROLF和大型發(fā)電機(jī)的UNITROLP的新一代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，其特點(diǎn)是硬件進(jìn)一步減少。 圖111 瑞士ABB公司 UNITROLP 勵(lì)磁系統(tǒng)方塊美國(guó)通用(GE)公司近年來從該公司進(jìn)口的火電機(jī)組上，配用了該公司生產(chǎn)的GENEREXPSS勵(lì)磁系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)常稱為P棒電壓源勵(lì)磁系統(tǒng)，即在發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)另嵌一組勵(lì)磁專用的線棒，但其輸出仍要接至整流變壓器上。英國(guó)羅羅（RollsRoyce）公司：1991年研制了全數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，1996年升級(jí)到第二代，用了DSP，型號(hào)為(TMR)即三通道冗余，圖113 表示了它的原理框圖。圖113 羅—羅公司的三模塊冗余(TMR)調(diào)節(jié)器示意圖日本三菱電氣公司。加拿大通用電氣(CGE)公司 隔河巖水電廠，4臺(tái)300MW機(jī)組采用CGE生產(chǎn)的SILCO型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自并勵(lì)系統(tǒng)。并可在調(diào)試時(shí)修改PID調(diào)節(jié)參數(shù)，用的是直接數(shù)字觸發(fā)。據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)了解，除了整流變壓器發(fā)熱外，勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行良好。此外調(diào)節(jié)器還具有開關(guān)量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出四個(gè)插件與外部聯(lián)系用。DINIA輸入信號(hào)有7：RST三相3個(gè)同步信號(hào)、勵(lì)磁電壓UL、電流IL、由調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)Vcon，及跨接器的電流信號(hào)。其中包括取消模擬式變送器硬件，而采用直接交流采樣。電氣制動(dòng)要求定子短路電流為定值，這時(shí)可利勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的恒勵(lì)磁電流控制功能來完成，因此有趨勢(shì)將水輪發(fā)電機(jī)的電氣制動(dòng)功能包括進(jìn)勵(lì)磁系統(tǒng)來。當(dāng)DM2開關(guān)拉開時(shí)，勵(lì)磁電流因有磁場(chǎng)電感，有保持不變趨勢(shì)，當(dāng)開關(guān)拉開時(shí)，在開關(guān)2端感應(yīng)出很高電勢(shì)，使開關(guān)2端產(chǎn)生電弧，在磁場(chǎng)作用下，電弧被吹進(jìn)滅弧柵中，在滅磁過程中能量消耗在電弧的燃燒上，但這時(shí)勵(lì)磁電源仍在供應(yīng)能量。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，由于D及非線性電阻飽和電壓較高而不通。 隨著大功率電力電子元件，如大功率晶閘管的出現(xiàn)，靜止固態(tài)開關(guān)必將最終代替機(jī)械開關(guān)。 ① 當(dāng)來正向過電壓時(shí)（勵(lì)磁繞組上+，下），正向電壓經(jīng)二極管D6，4層觸發(fā)二極管BOD1，D7，D8，如過電壓足夠高，BOD1導(dǎo)通，使正向電壓加在CBN控制極上，使CBN可控硅導(dǎo)通，達(dá)到限制正向過電壓的目的。 ③ 系統(tǒng)正常滅磁，由移相器來脈沖傳送到脈沖變壓器CN，CN副邊輸出脈沖經(jīng)D9觸發(fā)CBP，釋放發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子能量到滅磁電阻RES。30ms后，切脈沖電源后，完全由跨接器滅磁。 另一方式是無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，也是國(guó)外采用較