摘 要：本文圍繞發電機勵磁系統的主要技術要求、勵磁方式以及各種方式的運行特征三個方面進行了具體的分析和闡述。

　　關鍵詞：機電工程師評職范文,發電機,勵磁系統,運行特征

　　一、發電機勵磁系統的主要技術要求

　　為了很好地滿足系統運行，勵磁系統應具備以下的技術要求。

　　1、足夠的強勵頂值電壓

　　強勵頂值電壓是勵磁系統在強勵時可能提供的最高勵磁電壓Uf(max)，它與額定工況下的勵磁電壓Uf(e)之比，稱為勵磁系統強勵電壓倍數Kv，其值一般取2，特殊情況下可高于2或略低于2，但不得低于1.8。勵磁系統允許強勵時間應與發電機轉子過負荷能力相適應。

　　2、足夠的勵磁電壓上升速度

　　通過國內外理論分析和發電機的運行實踐證明：僅有較高的強勵倍數而無快速響應性能的勵磁系統，會影響電力系統暫態穩定性，為了確保提高電力系統暫態穩定性，勵磁系統就必須同時具有較高的電壓倍數基礎上，要確保有足夠的勵磁電壓上升速度。

　　3、有足夠的調節容量

　　為了適應發電機各種運行工況的要求，勵磁系統應保證勵磁電流在1.1倍的額定勵磁電流時能夠長期運行，另外要保證強勵允許持續時間不小于10～20秒。另外，還應具備運行穩定，工作可靠，響應快速，調節平滑并具有足夠的電壓調節精度。

　　二、發電機的主要勵磁方式和運行特征

　　1、發電機常見主要的勵磁方式

　　(1)直流勵磁機勵磁方式

　　汽輪發電機傳統的勵磁方式是采用同軸的直流發電機作為勵磁機，通過勵磁調節器改變直流勵磁機的勵磁，來改變供給發電機轉子的勵磁電流，達到調節發電機電壓和無功的目的。

　　直流勵磁機勵磁方式的主要問題是：直流勵磁機受換向器所限其制造容量不可能大;整流子、炭刷及滑環磨損，污染環境，降低絕緣水平，運行維護麻煩;勵磁調節速度慢，可靠性低，早期的中、小型發電機容量小，所需的勵磁容量也較小，因此可采用直流勵磁機勵磁方式。隨著起輪發電機單機容量的增大，勵磁容量顯著增長，傳統的直流勵磁方式無法滿足汽輪發電機的需要，伴隨著電力整流器件和裝置的問世，適應大型發電機組的交流勵磁機勵磁方式和靜止勵磁方式也得到了迅速的發展。

　　(2)交流勵磁機靜止整流器的勵磁方式

　　交流勵磁機靜止整流器勵磁方式通常稱為三機式勵磁方式。這是因為發電機、主勵磁機和副勵磁機三機同軸旋轉，整流裝置和勵磁調節器是靜止的。勵磁機采用交流發電機不需要換向器，因而勵磁容量不會受到限制。因有滅磁回路，故滅磁時間較短，但是由于旋轉部件較多，勵磁系統發生故障的幾率較高，加之軸系長，軸承座多，易引起機組的振動超標。三機式勵磁方式我國的大型發電機目前應用較多。

　　(3)交流勵磁機旋轉整流器勵磁方式

　　交流勵磁機旋轉整流器勵磁方式通常稱為無刷勵磁方式。這種勵磁方式也屬于三機式勵磁方式范疇，所不同的是旋轉整流裝置與發電機、主勵磁機和副勵磁機在同軸上旋轉，因而取消了炭刷和滑環，避免了炭粉和銅末引起的的發電機繞組的絕緣污染。除了三機式勵磁方式共有的問題外，無刷勵磁方式的特殊問題，勵磁回路無滅磁裝置，事故跳閘后發電機靠自然滅磁，滅磁時間相對較長;旋轉整流裝置難以直接測量和觀測勵磁電流和電壓。

　　2、交流勵磁機靜止硅整流器勵磁系統

　　交流勵磁機的勵磁電流通常由同軸的中頻副勵磁機經可控整流裝置供給。交流勵磁機靜止硅整流器勵磁系統采用同軸的交流勵磁機作為勵磁電源，可不受電力系統運行善的影響。采用靜止硅整流裝置整流不存在直流勵磁機整流子問題，適用的交流勵磁機容量可以提高。同時，主、副勵磁機采用中頻電機可縮小體積和減小勵磁系統的時間常數。MK只起轉子電路的分合作用，滅磁及過電壓保護由氧化鋅非線性電阻和滅磁熔絲完成，改善了MK磁場開關的工作備件，減小了磁場開關的維護工作量，進一步提高了其可靠性。兩臺整流柜可并列運行，亦可單獨運行，同時單柜運行可以滿足發電機額定運行、最大出力、強勵等工況的要求。勵磁系統調節方式有兩套自動，一套手動，運行方式比較靈活。可單獨自動運行，亦可雙套自動并列運行。同時具備手控方式為機組可靠供電提供了有力的保證。手動勵磁調整方式采用廠用電壓供電，可在自動調節器不具備投運條件下使用，但廠用電壓波動時，會影響主勵磁機、勵磁電流，另外手動調整裝置不具備強勵功能。由于發電機、勵磁機碳刷的采用增加了運行人員的維護工作量。碳刷冒火等可能引起氫爆對氫冷發電機的安全構成威脅。旋轉部件多，故障的幾率高;由于軸系長，軸承座多，對軸系穩定和機組的安全不利。為了加快勵磁系統的響應，除交流勵磁機采用特殊的結構外，通常將交流勵磁機的頻率設計得高一些，以減少其勵磁繞組的電感及其勵磁繞組的時間常數，減少調節的時滯。目前我國大型發電機勵磁系統多采用永磁式中頻副勵磁機。

　　3、交流勵磁機旋轉硅整流器勵磁系統

　　交流勵磁機旋轉硅整流器勵磁系統工作原理和運行性能與交流勵磁機靜止硅整流器勵磁系統相似，只不過勵磁主回路的硅整流二極管是以交流勵磁機電樞和主機轉子同軸旋轉的，勵磁電流不需經炭刷及滑環引入主發電機的轉子繞組。因此這種勵磁系統稱為無刷勵磁系統。無刷勵磁按旋轉整流器類型可分為旋轉二極管和旋轉可控硅型兩鐘類型。目前實際使用的主要是旋轉二極管型，旋轉可控硅型現在正處于研究階段。

　　在無刷勵磁的旋轉二極管勵磁系統中，主勵磁機一般采用100Hz電樞旋轉式交流發電機。交流勵磁機的輸出經硅二極管整流橋整流后直接送入發電機轉子繞組。旋轉二極管組成三相橋式整流電路。一般分為兩種，分別安裝在兩組同軸旋轉的與軸絕緣的金屬圓盤上。一組為陰極型硅二極管，陰極固定在一個散熱盤上，稱為共陰極組。另一極用陽極型硅二極管，其陽極型硅二極管，陽極固定在一個散熱盤上，稱為共陽極組。每臂的硅二極管可以并聯或串聯。硅二極管的并聯個數，應根據額定勵磁電流，加上20%的裕度，還要考慮15%左右的電流不平衡來選擇，以保證當一個并聯支路的快速熔斷器熔斷后，其余支路仍能維持發電機的額定出力運行。此外對于短時的強勵電流以及發電機突然短路產生的過電流，也應加以考慮。硅二極管的串聯個數，應根據惡劣條件下產生的數值來考慮。目前，硅二極管的額定反向電壓和額定正向電壓的制造水平都已很高，一般情況下，每分支僅用一個二極管，每臂二極管的并聯數也大為減少，因而容納整流器的輪架尺寸只比原來容納滑環和電刷的地方略大一些。

　　由于無刷勵磁方式硅整流元件和熔斷器均裝在旋轉圓盤周圍，因此必須考慮強大離心力的機械強度，連接在硅整流元件上用于保護的并聯電阻、電容等元件，也要采用耐離心力的材料，并用環氧樹脂固定。

　　4、靜止勵磁方式中自并勵勵磁系統

　　靜止勵磁方式中，最具代表性的當首推自并勵勵磁方式，這種勵磁方式，電源取至發電機端、，經靜止的整流變壓器及靜止的可控硅整流裝置供給發電機轉子繞組勵磁。由于勵磁系統沒有旋轉部件，結構簡單，因而可靠性高。又由于縮短了軸系長度，減少了軸承座，因而提高了軸系穩定性。這種勵磁方式的勵磁響應快速，調壓性能好。近年來由于繼電保護的完善和發展，動作速度加快(0.1秒內切除故障)，因此自并勵勵磁方式與繼電保護的配合方面除發電機后備保護需改進外，已不影響繼電保護的正確動作。由于短路時間短，短路后發電機端電壓恢復快，因此自并勵勵磁系統已與同樣強勵倍數(Ku=2)的交流勵磁機勵磁系統的暫態水平相當。更由于電力系統穩定器(PSS)的廣泛應用，自并勵勵磁系統配置PSS以后。其靜穩定、動穩定水平高于交流勵磁機勵磁系統。

　　三、總結

　　各種勵磁系統在保證電力系統性能的基礎上，在發電機長期連續運行過程中，提升了發電機組關鍵控制設備的成套能力，促進發電設備體系的安全性，也有利于提高電力系統的穩定性。

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