大型发电机励磁系统的设计 许其品 xuqipin@nari-china.com Tel:025-83098060;mobile:13813828102 南瑞科技股份公司电气控制分公司 二OO九年十月大连
一、引言 发电机励磁系统直接影响到电力系统的安全和稳定。改善发电机励磁系统尤其是大型发电机励磁系统的性能，完善励磁系统的控制和保护功能以及各种控制保护功能间的协同作用，对于提高电网的输送能力，提高电力系统的稳定性等方面有着非常重要的意义。发电机的励磁已经不再仅仅是电厂的励磁，更应该是电力系统的励磁。 完善发电机励磁系统的性能和功能是提高电力系统稳定性最经济、最有效也是最直接的手段。
二、大型发电机励磁系统设计中需要注意的问题以及当今励磁设计发展的方向 2.1 大型发电机励磁系统设计需要注意的问题 2.1.1 大型发电机励磁调节器设计中需要注意的问题 2.1.2 晶闸管整流柜设计中需要注意的问题 2.1.3 大型发电机灭磁设计中需要注意的问题 2.1.4 自并激励磁系统设计中励磁变压器设计需要注意的问题 2.1.5 大型发电机励磁系统设计中的保护功能
2.1.1 大型发电机励磁调节器设计中需要注意的问题 安全性和可靠性设计方面： EMC（抗静电放电、浪涌冲击、快瞬、磁场辐射等）、冗余、容错、简化、工艺、结构、防触电、防过热、防机械危险等等。 对电力系统稳定影响的设计方面：抑制大区域联网低频振荡、主环与辅环以及辅环与辅环之间的协调控制、抑制次同步振荡（SEDC) 实现机厂与厂网协调控制方面：与调速器的配合、与保护的配合、与系统调度配合 智能电网的要求方面：自动化与互动化 试验与仿真技术的研究
2.1.2 晶闸管整流柜设计中需要注意的问题 热设计： 考虑起励问题 可控硅换相过电压吸收设计：建立在可控硅精确的模型基础上 退柜逻辑设计 散热器的选择：减小热阻，提高散热效率 风道的设计、风机的选择：保证风速和流量 可控硅结温核算：可控硅功耗的计算 考虑起励问题 可控硅换相过电压吸收设计：建立在可控硅精确的模型基础上 退柜逻辑设计 仿真计算、试验验证
2.1.3 大型发电机灭磁设计中需要注意的问题 发电机的灭磁既要考虑到可靠性，同时也要兼顾灭磁的快速性 在大型发电机的灭磁设计中必须考虑交流灭磁方案作为直流灭磁开关灭磁的补充 宜采用线性加非线性灭磁方案 灭磁容量的计算必须依照发电机的参数，根据发电机的五阶模型对发电机机端三相短路、发电机空载误强励和发电机负载误强励三种工况进行仿真计算
2.1.4 自并激励磁系统设计中励磁变压器设计需要注意的问题 考虑谐波的附加损耗 励磁变压器二次电压计算的过程中，既要考虑正常电流流过时在变压器绕组的电阻和交直流侧电缆的电阻以及可控硅自身的压降的影响，同时还要考虑可控硅换相过程中因为电流的变化而在交流侧变压器电抗和交流侧母线或电缆的电抗上的压降的影响 同时要注意区分电抗分量与电阻分量的不同作用 自用变其他负载容量
2.1.5 大型发电机励磁系统设计中的保护功能 我们在励磁系统的设计中考虑保护功能，只要我们不像国外知名励磁厂家那样过分的依赖硬件的可靠性，做好容错功能设计，或者充分发挥我国发变组保护的作用，仅把励磁保护作为预警信号，不该发生的跳机事故基本都可以避免。不盲从，不排外，兼收并蓄，充分发挥我们的长处和优势，并借鉴国外的经验，这才是我们励磁系统设计应该走的道路。
2.2 励磁系统设计的发展方向 2.2.1 励磁系统的智能化设计 2.2.2 励磁系统辅环控制性能的研究 2.2.3 励磁系统主环与辅环协调控制的研究 2.2.4 励磁系统辅环与辅环之间协调控制的研究
2.2.1 励磁系统的智能化设计 在励磁系统的设计、调试、故障诊断、运行、检修中引入智能设计的思想 励磁系统除了满足正常的调节功能保证电厂的安全稳定运行以及对电力系统稳定性提供支撑的同时，励磁系统还必须具备强大的通讯功能，以便满足智能电网对于电网中励磁设备的运行状态的实时监视 一方面进行合理的调度，使得有缺陷的设备能够得到及时的检修，保证整个系统的设备状态良好 另一方面可以在系统需要时做出正确的指令，以保证系统的协调控制，达到电网最经济最有效最稳定的运行效果 目标实现智能电网对自动性与互动性的要求，实现全局最优
2.2.2 励磁系统辅环控制性能的研究 过励限制 欠励限制 定子电流限制 V/F限制 PSS 励磁顶值电流限制 最小励磁电流限制 辅环的控制模型以及参数的选择
2.2.3 励磁系统主环与辅环协调控制的研究 当以上辅助环节发生作用的时候往往正是电网稳定性受到威胁或者发电机本体的安全受到潜在威胁的时候，所以大型发电机励磁系统不但要研究主环、辅环的控制性能，还需要研究主环和辅环共同作用过程中的协调问题，即必须找到合适的控制策略并选择合适的参数，这样才能保证在电网出现故障或者发电机自身发生故障时，励磁系统能够最大程度地为电网的稳定或者发电机的安全做出最大的贡献。
2.2.4 励磁系统辅环与辅环之间协调控制的研究 事实上，大型发电机励磁系统在电网或者发电机自身发生故障时，不但存在主环与辅环同时作用的时刻，还可能存在辅环与辅环同时发生作用的时刻 各种辅助环节之间的协调控制，找出合适的模型以及恰当的参数，以实现各种辅助环节间的协调控制。
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