第一章：勵(lì)磁系統(tǒng)概述 

　　第一節(jié)：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)介紹 

　　它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)電站出口附近發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)，有利于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，在故障切除時(shí)間比較長(zhǎng)、系統(tǒng)容量相對(duì)小的50、60年代這一優(yōu)點(diǎn)是很突出的。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已不是很明顯。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元部件少，其勵(lì)磁電源來(lái)自機(jī)端變壓器，無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量小。且由于變壓器容量的變更比交流勵(lì)磁機(jī)的變更更簡(jiǎn)單、容易，因而更經(jīng)濟(jì)，更容易滿足不同電力系統(tǒng)、不同電站的暫態(tài)穩(wěn)定水平對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同要求。 

　　它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于交流勵(lì)磁機(jī)是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，難以標(biāo)準(zhǔn)化，即使是同容量的發(fā)電機(jī),尤其是水輪發(fā)電機(jī)，由于水頭、轉(zhuǎn)速的不同，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同，交流勵(lì)磁機(jī)的容量、尺寸也不同，因此，價(jià)格較自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)貴。另外它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)與自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對(duì)較低，運(yùn)行維護(hù)量大。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它的勵(lì)磁電源來(lái)自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)其強(qiáng)勵(lì)能力下降，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。不過(guò)隨著電力系統(tǒng)中快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，且自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過(guò)變壓器靈活地選擇強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，可以較好地滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的要求。 

　　綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素，推薦在發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)快速勵(lì)磁方式。為驗(yàn)證其正確性，通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算研究了滿發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式的穩(wěn)定情況，計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時(shí)加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。 

　　直流機(jī)勵(lì)磁方式是采用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的勵(lì)磁電流。其中直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是與無(wú)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比較，廠用電率較低。缺點(diǎn)是直流勵(lì)磁機(jī)存在整流環(huán)，功率過(guò)大時(shí)制造有一定困難，100MW以上汽輪發(fā)電機(jī)組難以采用。直流勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，勵(lì)磁電流通過(guò)換向器和電刷供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁電流，形成有碳刷勵(lì)磁。直流機(jī)勵(lì)磁方式又可分為自勵(lì)式和它勵(lì)式。專門(mén)用來(lái)給同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路供電的直流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)稱為直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)，它勵(lì)直流勵(lì)磁方式，就是在它勵(lì)系統(tǒng)中增加副勵(lì)磁機(jī)，用來(lái)供給勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，副勵(lì)磁機(jī)FL為主勵(lì)磁機(jī)JL的勵(lì)磁機(jī)，副勵(lì)磁機(jī)與主勵(lì)磁機(jī)均與發(fā)電機(jī)同軸。與自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比較，自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別是對(duì)主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式而言的。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比自勵(lì)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)多用了一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)，所用設(shè)備增多，占用空間大，投資大。但是提高了勵(lì)磁機(jī)的電壓增長(zhǎng)速度，因而減小了勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)一般只用在水輪發(fā)電機(jī)組上。 

　　采用直流勵(lì)磁供電的勵(lì)磁方式，在過(guò)去的十幾年間，是同步發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式。目前大多數(shù)中小型同步發(fā)電機(jī)仍采用這種勵(lì)磁方式。長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這種勵(lì)磁方式具有獨(dú)立的，不受外系統(tǒng)干擾的勵(lì)磁電源。勵(lì)磁可靠性高，且調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。但換向器和電刷的維護(hù)工作量大。近年來(lái)，隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展，同步發(fā)電機(jī)的容量愈來(lái)愈大，要求勵(lì)磁功率也相應(yīng)增大，而大容量的直流勵(lì)磁機(jī)無(wú)論在換向問(wèn)題或電機(jī)的結(jié)構(gòu)上都受到限制。因此，直流勵(lì)磁方式愈來(lái)愈不能滿足要求。目前，在100MW及以上發(fā)電機(jī)上很少采用。我廠為保證勵(lì)磁系統(tǒng)的高可靠性而配備的備用勵(lì)磁機(jī)就是它勵(lì)直流機(jī)勵(lì)勵(lì)磁方式。 

　　第二節(jié)：交流機(jī)勵(lì)磁方式 

　　用直流機(jī)作為勵(lì)磁電源，不僅維護(hù)困難，而且在應(yīng)用上也有限制。采用交流機(jī)勵(lì)磁方式，由于勵(lì)磁機(jī)容量相對(duì)較小，只占同步發(fā)電機(jī)容量的0.3～0.5，且時(shí)間常數(shù)也較小(即響應(yīng)速度快)。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的大容量發(fā)電機(jī)(如200MW、300MW等)，都采用交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。現(xiàn)在大容量的發(fā)電機(jī)，要求勵(lì)磁系統(tǒng)有很高的可靠性和很快的響應(yīng)速度。而直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)存在的整流環(huán)是安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，容量不能制造的很大，所以100MW及以上容量機(jī)組都用交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的核心設(shè)備是交流勵(lì)磁機(jī)，其容量相對(duì)較小，只占同步發(fā)電機(jī)容量的0.3%～0.5%。由于要求其響應(yīng)速度很快，所以大型機(jī)組的交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)一般采用他勵(lì)方式，既有主勵(lì)磁機(jī)，也有副勵(lì)磁機(jī)。 

　　交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)是采用專門(mén)的交流勵(lì)磁機(jī)代替了直流勵(lì)磁機(jī)，并與發(fā)電機(jī)同軸。它運(yùn)行發(fā)出的交流電，經(jīng)整流電路后變成直流，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。 

　　第三節(jié)：其他勵(lì)磁方式 

　　1.1自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng) 

　　自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源從本機(jī)出口電壓直接獲得。為了維持端電壓的恒定用可控硅整流元件。因此，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整電流輸出至何處向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電： 

　　方案中，自勵(lì)的交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)可控硅整流橋B向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制此可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整其輸出電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。交流勵(lì)磁機(jī)本身則經(jīng)過(guò)令一個(gè)反饋回路，由自身的恒壓?jiǎn)卧獊?lái)保證其交流勵(lì)磁電壓的恒定。由于這種方案完全不考慮勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常