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勵磁
供定子電源的裝置
勵磁就是向發(fā)電機或者同步電動(dòng)機定子提供定子電源，為發(fā)電機等（利用電磁感應原理工作的電氣設備）提供工作磁場(chǎng)的機器。有時(shí)向發(fā)電機轉子提供轉子電源的裝置也叫勵磁。
其根據直流電機勵磁方式的不同，可分為他勵磁，并勵磁，串勵磁，復勵磁等方式，直流電機的轉動(dòng)過(guò)程中，勵磁就是控制定子的電壓使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化，改變直流電機的轉速，改變勵磁同樣起到改變轉速的作用。
基本信息
| 中文名 | 勵磁 |
| 外文名 | Excitation |
| 組成 | 定子，轉子 |
| 作用對象 | 發(fā)電機或者同步電動(dòng)機定子 |
| 簡(jiǎn)介 | 供定子電源的裝置 |
展開(kāi)
簡(jiǎn)介
發(fā)展
方式
最近30多年來(lái)，隨著(zhù)電力系統的互聯(lián)和發(fā)電機單機容量的增大，電力電子技術(shù)日新月異發(fā)展，同步發(fā)電機的勵磁系統已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。在電力系統發(fā)展初期，同步發(fā)電機的容量不大，勵磁電流由與發(fā)
電機同軸的直流發(fā)電機供給，即所謂直流勵磁機勵磁系統。由于它是靠機械整流子換向整流的，故勵磁容量受到限制。
勵磁
按照勵磁繞組供電方式的不同，又可分為自勵式和他勵式兩種。在自勵直流勵磁機勵磁系統中，發(fā)電機轉子繞組由專(zhuān)用的直流勵磁機供電。而在他勵式直流勵磁機勵磁系統中，他勵直流勵磁機的勵磁繞組是由副勵磁機供電，即通常所說(shuō)的“三機勵磁”。隨著(zhù)發(fā)電機容量的提高，所需勵磁電流也相應增大，大容量機組的勵磁功率單元就采用了交流發(fā)電機和半導體整流元件組成的交流勵磁機勵磁系統。交流勵磁機勵磁系統根據勵磁機電源整流方式及整流狀態(tài)的不同又可分為他勵交流勵磁機系統及自勵交流勵磁機勵磁系統。
不論是直流勵磁機勵磁系統還是交流勵磁機勵磁系統，一般都是與主機同軸旋轉。為了縮短主軸長(cháng)度，降低造價(jià)，減小環(huán)節，又出現了用發(fā)電機自身作為勵磁機電源的方法，即發(fā)電機自并勵系統，又稱(chēng)為靜止勵磁系統，發(fā)電機端的勵磁變壓器作為勵磁功率電源，通過(guò)整流橋向發(fā)電機轉子供電。如圖1。
勵磁
靜止自并勵系統的主要特點(diǎn)有：勵磁系統接線(xiàn)和設備比較簡(jiǎn)單，無(wú)轉動(dòng)部分，維護費用低，可靠性高，不需要同軸勵磁機，可縮短主軸長(cháng)度，減少基建投資，同時(shí)能改善發(fā)電機軸系穩定性；直接用晶閘管控制轉子電壓，可獲得很快的勵磁電壓響應速度；由發(fā)電機機端取得能量，機組甩負荷時(shí)相對同軸勵磁機系統機組過(guò)電壓低；配置PSs，可以提高系統的穩定性。雖然自并勵磁系統與三機勵磁系統或兩機勵磁系統比有這些特點(diǎn)，但自并勵勵磁系統機組近距離三相短路時(shí)有機端電壓下降更低而引起發(fā)電機失磁的可能，然而由于大型機組采用單元接線(xiàn)，勵磁系統有快速強勵功能及配以快速的保護，能有效切除故障線(xiàn)路≈。正因為以上特點(diǎn)，在國內外機組中，越來(lái)越多地采用自并勵的勵磁方式。
勵磁
自并勵勵磁系統在主回路上采用可控硅全橋控制，在國內外發(fā)電機組中得到越來(lái)越廣泛的應用。國內外新建電廠(chǎng)及絕大部分改造機組都采用自并勵形式。容量從幾百kw到百萬(wàn)kw，機組類(lèi)型包括水輪發(fā)電機組、抽水蓄能發(fā)電機組、火電機組，甚至新建的百萬(wàn)千瓦級核電機組都采用自并勵系統。如三峽單機70萬(wàn)kw水輪發(fā)電機組、龍灘單機70萬(wàn)kw水輪發(fā)電機組、白山15萬(wàn)kw抽水蓄能機組。新建的100萬(wàn)kW火電機組、100萬(wàn)kw核電機組等都采用了自并勵勵磁的形式。目前還未有文獻提出更新的勵磁方式，這種現狀及趨勢在未來(lái)一段時(shí)間內不會(huì )改變。
變壓器
當前，應用在大型水電、火電機組勵磁系統中的勵磁變壓器就絕緣方式而言，主要有以下幾種絕緣型式：以環(huán)氧樹(shù)脂為絕緣材料的樹(shù)脂澆注干式變壓器；無(wú)堿玻璃纖維纏繞浸漬的干式變壓器；MORA型干式變壓器；NOMEx型干式變壓器；新型合成脂油漬變壓器。在上述幾種變壓器絕緣方式中，以樹(shù)脂澆注式及纏繞干式兩種絕緣方式在當前應用最為廣泛，在三峽700Mw機組、龍灘700Mw機組勵磁系統中都采用了氧樹(shù)脂型絕緣材料的干式變壓器。
調節器
勵磁技術(shù)發(fā)展到現在可以說(shuō)經(jīng)歷了三個(gè)階段：即模擬勵磁調節器，簡(jiǎn)單微機勵磁調節器，全數字式勵磁系統。以中國電器研究院有限公司(原廣州電器科學(xué)研究院擎天電氣控制公司)勵磁產(chǎn)品為例。
公司從70年代開(kāi)始晶閘管勵磁系統研制出分立元件設計的調節器，首臺勵磁應用于廣東韶關(guān)電廠(chǎng)。
其后10多年，到20世紀80年代研制出基于集成電路的模擬勵磁調節器，限制保護功能有了進(jìn)一步的完善，包括基于集成芯片的數字給定電位器等。到80年后期，該模擬勵磁調節器技術(shù)成熟并得到
廣泛的應用。
勵磁
到80年代末，由于計算機技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用，公司開(kāi)始研制微機勵磁裝置，并于90年代初開(kāi)發(fā)了第一代微機勵磁調節器，采用STD總線(xiàn)工控機，首套勵磁調節器LTW3000在新豐江電站投運。此后數年進(jìn)行優(yōu)化升級，型號從LTW3000，LTW6000再到LTW6200，由于硬件限制已發(fā)展到調節器的極限，盡管增加了調試軟件及PSS功能等，但仍不能滿(mǎn)足新的勵磁技術(shù)的需要，產(chǎn)品逐漸失去競爭力，產(chǎn)品維持近十年的生命周期逐漸退出市場(chǎng)。
2003年，結合當時(shí)先進(jìn)的工控技術(shù)及SOC片上技術(shù)等開(kāi)發(fā)了ExC9000勵磁系統，經(jīng)過(guò)多年的完善及技術(shù)升級至現在，這套系統仍技術(shù)先進(jìn)，是我們的主流產(chǎn)品之一。
國內外勵磁調節器也經(jīng)歷了這一發(fā)展過(guò)程。如國外ABB勵磁調節器經(jīng)歷了從Unitrol1000到Unitrol5000再到Unitrol6000的發(fā)展。調節器的發(fā)展是勵磁系統主要發(fā)展標志。現行的勵磁調節器大都采用多CPU架構，充分發(fā)揮各CPU的優(yōu)勢完成各自的功能。根據任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求劃分為不同的等級，采用不同的CPU完成不同的任務(wù)。各CPU間通過(guò)總線(xiàn)技術(shù)或通訊技術(shù)完成數據交換，使各CPU協(xié)同工作成為一體。調節器內部采用CAN、ARCNET、以太網(wǎng)等通訊技術(shù)實(shí)現勵磁調節器及勵磁系統的數字化。采用多通道熱備用冗余技術(shù)，一般采用兩通道或三通道調節器或根據需要靈活配置通道，增加可靠性等。
作用及分類(lèi)
作用
1、維持發(fā)電機端電壓在給定值，當發(fā)電機負荷發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調節磁場(chǎng)的強弱來(lái)恒定機端電壓。
2、合理分配并列運行機組之間的無(wú)功分配。
3、提高電力系統的穩定性，包括靜態(tài)穩定性和暫態(tài)穩定性及動(dòng)態(tài)穩定性。
分類(lèi)
勵磁分類(lèi)方法很多，比如按照發(fā)電機勵磁的交流電源供給方式來(lái)分類(lèi)：
第一類(lèi)是由與發(fā)電機同軸的交流勵磁機供電，稱(chēng)為交流勵磁（他勵）系統，此系統又可分為四種方式：
（1）交流勵磁機（磁場(chǎng)旋轉）加靜止硅整流器（有刷）.
（4）交流勵磁機（電樞旋轉）加可控硅整流器（無(wú)刷）.
第二類(lèi)是采用變壓器供電，稱(chēng)為全靜態(tài)勵磁（自勵）系統，當勵磁變壓器接在發(fā)電機的機端或接在單元式發(fā)電機組的廠(chǎng)用電母線(xiàn)上，稱(chēng)為自勵勵磁方式，把機端勵磁變壓器與發(fā)電機定子串聯(lián)的勵磁變流器結合起來(lái)向發(fā)電機轉子供電的稱(chēng)為自復勵勵磁方式。這種結合方法也有四種：
（1）直流側并聯(lián)
（2）直流側串聯(lián)
（3）交流側并聯(lián)
（4）交流側串聯(lián)
裝置
（1）概述
勵磁裝置是指同步發(fā)電機的勵磁系統中除勵磁電源以外的對勵磁電流能起控制和調節作用的電氣調控裝置。
勵磁系統是電站設備中不可缺少的部分。勵磁系統包括勵磁電源和勵磁裝置，其中勵磁電源的主體是勵磁機或勵磁變壓器；勵磁裝置則根據不同的規格、型號和使用要求，分別由調節屏、控制屏、滅磁屏和整流屏幾部分組合而成。
勵磁
勵磁裝置的使用，是當電力系統正常工作的情況下，維持同步發(fā)電機機端電壓于一給定的水平上，同時(shí)，還具有強行增磁、減磁和滅磁功能。對于采用勵磁變壓器作為勵磁電源的還具有整流功能。勵磁裝置可以單獨提供，亦可作為發(fā)電設備配套供應。
中小型水利發(fā)電設備已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得出口質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準出口。
（2）種類(lèi)和規格
勵磁裝置主要分為電磁型和半導體型兩大類(lèi)。電磁型勵磁裝置主要用于以直流或交流勵磁機為勵磁電源的勵磁系統中，半導體型勵磁裝置既可以與勵磁機一起組成靜止（或旋轉）整流器勵磁系統，也可以與勵磁變壓器組成靜止勵磁系統。
任務(wù)
發(fā)電機勵磁系統任務(wù)：
（1）發(fā)電機并網(wǎng)前，調節發(fā)電機輸出的端電壓；
（3）提高同步發(fā)電機并列運行的靜、動(dòng)態(tài)穩定
靜態(tài)穩定：采用靈敏快速的勵磁調節系統，可以提高發(fā)電機在小干擾下的穩定性（靜態(tài)穩定）；
動(dòng)態(tài)穩定：采用響應快速、頂值電壓較高的勵磁調節系統，可以提高發(fā)電機在的大擾動(dòng)下的穩定性（動(dòng)態(tài)穩定、暫態(tài)穩定）；
（4）發(fā)電機事故時(shí)，對轉子繞組迅速滅磁，以保護發(fā)電機的安全。
系統分類(lèi)
技術(shù)指標
勵磁系統的主要技術(shù)指標
（1）當發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過(guò)額定勵磁電壓和電流的1.1倍時(shí)，勵磁系統保證連續運行。
（2）勵磁系統頂值電壓倍數≮ 1.6~1.8 （2.0）
（3）勵磁系統允許強勵時(shí)間≮ 10s ⒇
（4）勵磁系統電壓響應比（電壓上升速度）“自并激”系統≮ 3.5“三機”系統≮ 1.6~1.8 （2.0）
（5）電壓調整范圍70~110%
（6）電壓調整精度≤± 0.5 % （0.25%）
（7）調差范圍±10 % （15%）
（8）勵磁系統強行切除率≤ 0.1 %藍色數字為對一般勵磁系統的要求，紅色數字為對大型機組和優(yōu)質(zhì)勵磁系統的要求。
常見(jiàn)故障
1、自復勵式勵磁故障
自復勵方式的勵磁系統雖然線(xiàn)路復雜、維護難度大、工作量大、對環(huán)境要求高，但是對靜態(tài)電壓的調節精度比較高，而且在發(fā)生短路的時(shí)，可以提供強勵電流，具有很強的電流補償作用。水電站采用雙繞組電抗分流勵磁系統，機組啟動(dòng)之后，發(fā)現發(fā)電機出口電壓三相不平衡，并網(wǎng)之后增加機組無(wú)功負荷，發(fā)現發(fā)電機的勵磁電流逐漸減小，最后使發(fā)電機處于欠勵磁運行狀態(tài)，進(jìn)行檢查之后發(fā)現，勵磁線(xiàn)圈的主、副繞組相序出現了錯誤，導致機組無(wú)功負荷不斷增加時(shí)勵磁電流不斷減小。為了解決這一問(wèn)題，工作人員要改正主、副繞組的相序，不斷提高檢修與驗收的質(zhì)量。
2、勵磁變高壓熔斷器爆裂故障
水電機組在進(jìn)行發(fā)電機組溫升試驗后進(jìn)行停機操作，控制室外出現爆炸，隨后水電機組跳閘。在故障發(fā)生后，工作人員立即對機組勵磁系統、調速系統進(jìn)行檢查，檢查勵磁變和主變回路，發(fā)現勵磁變的B相高壓熔斷器出現了爆裂，電壓互感器高壓側的三相熔斷器也全部炸裂，對熔斷器進(jìn)行試驗與檢查后發(fā)現熔斷器存在質(zhì)量問(wèn)題，熔斷器的熔斷電流只有額定熔斷電流的一半。為了解決這一故障，需要將這種熔斷器更換成大容量熔斷器，保證熔斷器的質(zhì)量，還要對勵磁系統進(jìn)行全面系統的檢查，以防止類(lèi)似事件的再次發(fā)生。
3、失磁故障
水電站勵磁系統發(fā)生失磁故障，保護動(dòng)作以及錄波記錄顯示故障發(fā)生時(shí)轉子電壓下降的突變量發(fā)生明顯變化，從錄波起動(dòng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)56ms后轉子電壓下降到0.400ms，最后變?yōu)樨撝担谵D子電壓下降的同時(shí)電流和定子電壓發(fā)生了劇烈搖擺，之后出現保護動(dòng)作。工作人員對勵磁功率電源的交流側開(kāi)關(guān)進(jìn)行了檢查，發(fā)現開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)發(fā)生松動(dòng)，松動(dòng)造成開(kāi)關(guān)處接觸電阻偏大，導致勵磁系統逆變滅磁后引發(fā)了失磁故障。為避免失磁故障發(fā)生，及時(shí)發(fā)現開(kāi)關(guān)接點(diǎn)處的故障，可以在勵磁功率電源的交流側開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)處安裝一個(gè)故障監控錄波器，對這一部位加強監控，同時(shí)要定期對這一輔助接點(diǎn)進(jìn)行檢查，及時(shí)進(jìn)行緊固，不斷提高輔助接點(diǎn)的可靠性，減少并預防失磁故障的發(fā)生。
故障處理
1、維護措施
（1）脈沖線(xiàn)絕緣防護。
可控硅擊穿的直接原因是其脈沖線(xiàn)竄入高壓。事后對其他可控硅脈沖線(xiàn)開(kāi)展了絕緣檢查，并在脈沖線(xiàn)上增加絕緣套管，以消滅高壓竄入的可能性。
（2）定期除塵。
可控硅、脈沖變等元件積塵可能引起接頭之間的放電、局部短路，同時(shí)，元器件引線(xiàn)的積塵（特別是金屬性灰塵）也容易引起接頭之間的放電、短路。另外，如果灰塵量過(guò)大容易造成風(fēng)道堵塞，這樣不利于功率柜散熱。因此，必須定期對整流柜濾網(wǎng)進(jìn)行更換并利用內窺鏡來(lái)觀(guān)察柜內的積塵情況，以便在對設備檢修時(shí)進(jìn)行全面清掃，保持柜內良好的通風(fēng)環(huán)境。
（3）修改保護定值。事故過(guò)程中，勵磁變過(guò)流保護動(dòng)作整定時(shí)間為 5s，不能起到有效的保護作用。通過(guò)分析計算，增加勵磁變限時(shí)速斷保護，整定時(shí)間設為 0.1s，這樣能有效迅速地切除故障，并限制事故的進(jìn)一步發(fā)展。
2、運行措施
（1）日常巡檢。
運行人員在日常巡檢過(guò)程中應對勵磁系統進(jìn)行重點(diǎn)巡視，必須做到對重點(diǎn)部位仔細巡視，在汛期機組大發(fā)電期間，應注意觀(guān)察勵磁系統的溫度，并將觀(guān)測到的情況同監控系統的監測結果進(jìn)行對比分析。同時(shí)，在機組檢修結束后，應和檢修人員一起對勵磁功率柜的內部進(jìn)行檢查，保證勵磁功率柜內部的衛生。
（2）合理安排機組運行方式。在機組故障消除后，對發(fā)生的事故機組要合理安排運行方式。由于勵磁系統更換了重要設備，因此在調整機組無(wú)功、進(jìn)相和遲相運行時(shí)，必須注意觀(guān)察其變化情況，并與其他機組的狀況進(jìn)行對比分析。必須定期對機組運行方式進(jìn)行調整，以確保故障機組在實(shí)施維護后可以正常運行。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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