發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座新第1頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)勵磁系統(tǒng)的構成供給發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備稱為勵磁系統(tǒng)。它分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。第一章概述第2頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用為：根據(jù)發(fā)電機負荷的變化相應的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值?？刂撇⒘羞\行各發(fā)電機間無功功率分配。提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性。提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度。提高繼電保護的靈敏度。根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。改善電力系統(tǒng)的運行條件。第二節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用第3頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務

1．電壓控制

在發(fā)電機正常運行工況下，勵磁系統(tǒng)應維持發(fā)電機端電壓（或升壓變壓器高壓側電壓）在給定水平。相關指標：調(diào)壓精度：是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器投入運行，調(diào)差單元退出，電壓給定值不進行人工調(diào)整的情況下，發(fā)電機負載從零變化到視在功率額定值以及環(huán)境溫度、頻率、電源電壓波動等在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時，所引起的發(fā)電機端電壓的最大變化，常用發(fā)電機額定電壓的百分數(shù)表示。發(fā)電機調(diào)壓靜差率：調(diào)壓靜壓率定義為自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元退出，電壓給定值不變，負載從額定視在功率減小到零時發(fā)電機端電壓變化率，它可由下式計算：

第4頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務2.控制無功功率的分配當發(fā)電機并入電力系統(tǒng)運行時，它輸出的有功決定于從原動機輸入的功率，而發(fā)電機輸出的無功則和勵磁電流有關。在發(fā)電機并入無窮大電網(wǎng)運行的情況下，調(diào)節(jié)勵磁電流將改變發(fā)電機輸出的無功。實際運行中，發(fā)電機并聯(lián)運行的母線不會是無窮大母線，這時改變勵磁將會使發(fā)電機的端電壓和輸出無功都發(fā)生改變。但一般來說，發(fā)電機的端電壓變化較小，而輸出的無功卻會有較大的變化。保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間合理的無功分配，是勵磁系統(tǒng)的重要功能。在研究并聯(lián)運行發(fā)電機組間的無功分配問題時所涉及的主要概念之一是發(fā)電機端電壓調(diào)差率。所謂發(fā)電機端電壓調(diào)差率是指在自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入，電壓給定值固定，發(fā)電機功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機的無功負載從零變化到額定值時，用發(fā)電機端電壓百分數(shù)表示的發(fā)電機端電壓變化率，通常由下式計算：第5頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務3．提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性

暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在受到大擾動，例如高壓輸電網(wǎng)絡中發(fā)生短路，或一臺主要發(fā)電機被切除，此時系統(tǒng)將發(fā)生較強烈的振蕩，一些同步發(fā)電機也可能失步。這種情況下的穩(wěn)定問題，即在大干擾作用后系統(tǒng)能否在新的平衡狀況下穩(wěn)定工作，稱為暫態(tài)穩(wěn)定問題。擾動的另一種形式是負荷隨機地發(fā)生小的變化，即所謂小干擾。同步發(fā)電機在小干擾下的穩(wěn)定問題,稱為靜態(tài)穩(wěn)定問題。

動態(tài)穩(wěn)定則是指電力系統(tǒng)受干擾后（包括小干擾和大干擾），在考慮了各種自動控制裝置的作用情況下，長時間的穩(wěn)定性問題。（阻尼問題）勵磁調(diào)節(jié)可有效地提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并在一定程度上改善暫態(tài)穩(wěn)定性（提高強勵頂值倍數(shù)），但可能引入負阻尼，引發(fā)低頻振蕩。第6頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務4．提高繼電保護動作的靈敏度當系統(tǒng)處于低負荷運行狀態(tài)時，發(fā)電機的勵磁電流不大，若系統(tǒng)此時發(fā)生短路故障，其短路電流較小，且隨時間衰減，以致帶時限的繼電保護不能正確工作。勵磁自動控制系統(tǒng)就可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁對發(fā)電機進行強勵，不僅有利于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性外，還因加大了電力系統(tǒng)的短路電流而使繼電保護的動作靈敏度得到提高。

第7頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務5．快速滅磁當發(fā)電機或升壓變壓器（采用單元式接線）內(nèi)部故障時，為了降低故障所造成的損害，要求這時發(fā)電機能快速滅磁。此外，當機組甩負荷時，發(fā)電機機端電壓會異常升高，對于水輪發(fā)電機尤其如此，當水輪發(fā)電機發(fā)生甩負荷時，由于機組慣性時間常數(shù)較大，發(fā)電機會產(chǎn)生較嚴重的過速，對采用同軸勵磁機的發(fā)電機來說，它的端電壓正比于轉(zhuǎn)速的三次甚至四次方。因此，甩負荷可能造成發(fā)電機嚴重過壓。為防止發(fā)電機機端電壓過份升高危及定子絕緣的程度，也要求勵磁系統(tǒng)有快速滅磁能力。

第8頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務6．改善電力系統(tǒng)的運行條件

前面已談到，維持發(fā)電機端電壓的恒定有利于維持電力系統(tǒng)的電壓水平。當電力系統(tǒng)由于種種原因，出現(xiàn)短時低電壓時，勵磁自動控制系統(tǒng)可以發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，即大幅度地增加勵磁以提高系統(tǒng)電壓。從而可以改善電力系統(tǒng)的運行條件。

（1）．改善異步電動機的自起動條件（2）．為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件（3）．減少重負荷合閘時的電壓下降

（4）．重負荷跳閘時，減少系統(tǒng)電壓的上升

第9頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)對勵磁系統(tǒng)的基本要求

1．對勵磁功率單元的要求

（1）．要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。在電力系統(tǒng)運行中，發(fā)電機依靠勵磁電流的變化進行系統(tǒng)電壓和本身無功功率的控制。因此，勵磁功率單元應具備足夠的調(diào)節(jié)容量，并留有一定的裕量，以適應電力系統(tǒng)中各種運行工況的要求。（2）．具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。前面已經(jīng)提到，從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵磁功率單元具有較大的強勵能力和快速的響應能力。因此，在勵磁系統(tǒng)中勵磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項重要的技術指標。

第10頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)對勵磁系統(tǒng)的基本要求2．對勵磁調(diào)節(jié)器的要求

（1）系統(tǒng)正常運行時，勵磁調(diào)節(jié)器應能反映發(fā)電機電壓高低以維持發(fā)電機電壓在給定水平，并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。

（2）勵磁調(diào)節(jié)器應能合理分配機組的無功功率，為此，勵磁調(diào)節(jié)器應保證同步發(fā)電機端電壓調(diào)差率可以在下列范圍內(nèi)進行調(diào)整：半導體型的為±10％；電磁型的為±5％。并能隨系統(tǒng)的要求而改變。（3）對遠距離輸電的發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。（4）勵磁調(diào)節(jié)器應能迅速反應系統(tǒng)故障，具備強行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件。（5）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應輸入信息的變化。（6）勵磁調(diào)節(jié)器應具有高度的可靠性，并且運行穩(wěn)定。這在電路設計、元件選擇和裝配工藝等方面應采取相應的措施。（7）勵磁調(diào)節(jié)器應具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。（8）勵磁調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)應盡可能小，響應速度快。（9）勵磁調(diào)節(jié)器應結構簡單、檢修方便，并應盡量做到系列化、標準化、通用化。

第11頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)勵磁系統(tǒng)的分類第12頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式1.直流勵磁機勵磁系統(tǒng)1960年以前，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的勵磁功率單元，一般均采用同軸的直流發(fā)電機，稱為直流勵磁機．勵磁控制單元則多采用機電型或電磁調(diào)節(jié)器．隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展與同步發(fā)電機單機容量的增大，這種勵磁系統(tǒng)已不能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)和大容量機組的需要，直流勵磁機的勵磁功率和響應速度及勵磁電壓頂值不能滿足要求。

第13頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁的換向器是影響安全運行的薄弱環(huán)節(jié)，也是限制勵磁機容量的主要因數(shù)。因此，自六、七十年代開始，較大容量的發(fā)電機都不再采用直流勵磁機而改用交流勵磁機。交流勵磁機系統(tǒng)與直流勵磁機系統(tǒng)一樣，根據(jù)勵磁機的勵磁方式不同，可分為它勵和自勵交流勵磁機系統(tǒng)。按整流是靜止或是旋轉(zhuǎn)、以及交流勵磁機是磁場旋轉(zhuǎn)或電樞旋轉(zhuǎn)的不同，又可分為下列四種勵磁方式：（1）交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止硅整流器；（2）交流勵磁機（磁場旋轉(zhuǎn)式）加靜止可控硅；（3）交流勵磁機（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)硅整流器；

（4）交流勵磁機（電樞旋轉(zhuǎn)式）加旋轉(zhuǎn)可控硅。第14頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)它勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)第15頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（1）第16頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（2）第17頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)間接自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)第18頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式2.交流勵磁機勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)第19頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)取消了勵磁機，采用變壓器作為交流勵磁電源，勵磁變壓器接在發(fā)電機出口或廠用母線上。因勵磁電源系取自發(fā)電機自身或是發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)，故這種勵磁方式稱為自勵整流器勵磁系統(tǒng)，簡稱自勵系統(tǒng)。與電機式勵磁方式相比，在自勵系統(tǒng)中，勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件，故自勵磁系統(tǒng)又稱為靜止勵磁系統(tǒng)。靜止勵磁系統(tǒng)也有幾種不同的勵磁方式。如果只用一臺勵磁變壓器并聯(lián)在機端，則稱為自并勵方式。如果除了并聯(lián)的勵磁變壓器外還有與發(fā)電機定子電流回路串聯(lián)的勵磁變壓器（或串聯(lián)變壓器），二者結合起來，則構成所謂自復勵方式。結合的方案有下列四種：（1）．直流側并聯(lián)自復勵方式；（2）．直流側串聯(lián)自復勵方式；（3）．交流側并聯(lián)自復勵方式；

（4）．交流側串聯(lián)自復勵方式；

第20頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（1）自并勵方式

第21頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（2）直流側疊加的自復激方式

第22頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側疊加的自復激方式（1）第23頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁系統(tǒng)的典型型式3.靜止勵磁系統(tǒng)（3）交流側疊加的自復激方式（2）

第24頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一

第二章靜止勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機靜止勵磁系統(tǒng)通過可控硅整流橋控制勵磁電流，達到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機電壓和無功功率的目的。其主要分為四個部分：勵磁變壓器；勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）；可控硅整流器；起勵和滅磁單元；如下圖所示：第25頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機靜態(tài)勵磁系統(tǒng)原理圖第26頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一AVR直流滅磁開關GCTPT三相油浸式勵磁變主要優(yōu)點：沒有旋轉(zhuǎn)部件。運行可靠性高，調(diào)整、維護簡單，檢修方便。自并勵方式取消了勵磁機，縮短了的汽輪機發(fā)電機軸系長度可提高機組軸系的穩(wěn)定性、提高機組安全運行的水平。因勵磁調(diào)節(jié)直接在轉(zhuǎn)子回路中，沒有主勵磁機時滯環(huán)節(jié)，屬快速響應勵磁系統(tǒng)，技術指標高，響應快，性能參數(shù)好。起勵裝置自并勵系統(tǒng)及其主要特點第29頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一自并勵方式的缺點整流裝置電源電壓取自發(fā)電機端，系統(tǒng)故障時，隨著機端電壓下降，影響勵磁系統(tǒng)的強勵能力。有碳刷增加了維護量。發(fā)電機近端短路時，因機端電壓突然降低很多時可能不滿足強勵要求，強勵減弱時，短路電流迅速衰減，而造成出口帶時限繼電器拒動，使故障擴大，須加有記憶功能繼電器。起勵時，發(fā)電機剩磁不足以提供可控硅的導通電壓，發(fā)電機不能自勵，需要另外設置起勵電源。第30頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)勵磁變壓器勵磁變壓器的二次電壓按滿足強勵要求設計，勵磁變壓器二次電流按滿足額定勵磁電流設計。勵磁變提供測溫、輕瓦斯、重瓦斯及壓力釋放裝置。高壓側每相提供3組套管CT，兩組用于保護（過流、過負荷、差動），一組用于測量（電壓、電流）。低壓側每相也提供三組CT，兩組用于保護，一組用于測量。第一節(jié)勵磁變壓器第31頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一采用三相全波橋式整流，由六個臂組成。共有五個功率柜組成；可控硅整流橋通過一個門極驅(qū)動板（GDI）去驅(qū)動可控硅，進行整流。整流裝置的每個功率元件都裝有快速熔斷器保護，以便及時切除短路故障，并發(fā)出信號。當一個功率柜退出運行時能滿足發(fā)電機強勵和1.1倍額定電流運行的要求。當兩個功率柜退出運行時，能提供發(fā)電機額定工況所需的勵磁容量,不能進行強勵。如果三臺功率柜故障則自動切斷勵磁。第二節(jié)可控硅整流器第32頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一運行中嚴禁打開功率柜的門，否則，該功率柜將自動退出運行。標準整流器(n=5)具有五個并聯(lián)的可控硅整流橋，其中至少有一個冗余的（n-1）配置。（n-1）的含義是當一個可控硅故障時，系統(tǒng)仍能滿足最大勵磁功率。冷卻方式：帶雙冗余風機的強迫冷卻。當兩臺冷卻風機都退出運行時，該整流柜退出運行。另外整流器還有溫度保護，90℃跳閘。第33頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一CIN:整流橋接口板；主要功能是向門極驅(qū)動板GDI發(fā)送用于觸發(fā)三相全控橋的序列脈沖。用于監(jiān)控整流橋的所有電子部件。其主要作用是監(jiān)控風機、溫度和熔絲。在每臺整流橋的正、負輸出連接處都配有電流傳感器。根據(jù)這些輸入值，CIN可自動調(diào)節(jié)各可控硅的電流，從而實現(xiàn)并聯(lián)橋的均流。整流橋的實際狀態(tài)顯示在柜門的整流橋顯示面板CDP上。

GDI:門極驅(qū)動器將脈沖放大到晶閘管觸發(fā)所必須的水平。第34頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)起勵單元

對于自并激勵磁系統(tǒng)，由于勵磁能源取自發(fā)電機機端，當機組起動后，轉(zhuǎn)速接近額定值時，機端電壓為殘壓，其值一般較低（約為額定電壓的1～2％）。這時勵磁調(diào)節(jié)器中的觸發(fā)電路，由于同步電壓太低，可能不能正常工作，可控硅不開放，不能送出勵磁電流使發(fā)電機建立電壓。另一方面，由式（3－10）可知，當發(fā)電機殘壓時，將不會產(chǎn)生自勵電流，即使可控硅全開放，發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中不會產(chǎn)生勵磁電流，發(fā)電機電壓因此將不能建立。為此必須采取措施，先給發(fā)電機以初始勵磁，使發(fā)電機建立一定的電壓，這一過程稱為起勵。起勵措施有兩類。第一類稱為他勵起勵，即另設起勵電源及起勵回路，供給初始勵磁。另一類稱為殘壓起勵，利用以發(fā)電機剩磁所產(chǎn)生的殘壓，供給初始勵磁。第35頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1.他勵起勵顯然所謂他勵起勵，即是另設起勵回路，由另外的電源供給初始勵磁電流。起勵電源可以用廠用直流電源（圖3—13（a）），稱為直流起勵。也可以用廠交流電源經(jīng)整流后提供（圖3—13（b）），稱為交流起勵。第36頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2.殘壓起勵對于勵磁變壓器二次側電壓較高的勵磁系統(tǒng)，即使當發(fā)電機的殘壓較低時，折算到勵磁變壓器二次側的電壓仍高于整流橋的管壓降時；或當發(fā)電機的殘壓較高時，可考慮不用另外的起勵電源，而利用發(fā)電機殘壓直接起勵。第37頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)起勵單元

正常情況下，發(fā)電機的殘壓用于起勵是足夠的。發(fā)電機轉(zhuǎn)子有剩磁存在，一般情況下UN5000可以實現(xiàn)殘壓起勵。當勵磁投入后，可控硅橋立即被觸發(fā)，只要可控硅輸入端有10-20V的電源電壓，門極控制單元就能有效地控制可控硅橋。備用起勵回路（-R03，-V03，-Q03），用它勵方式建立這一電壓。備用起勵電源取自220V直流系統(tǒng)。如果殘壓低于10V不足以建立發(fā)電機電壓時，經(jīng)過一定時間的延遲，起勵裝置就會投入：起勵開關自動閉合，向磁場繞組通流，定子建壓開始。第38頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一當電壓達到額定值的10%時，可控硅橋已經(jīng)能正常工作，起勵開關自動斷開。軟起勵過程開始將發(fā)電機電壓升到額定電壓22KV，整個起勵過程的控制和監(jiān)測都是由AVR軟件實現(xiàn)的。在整流橋的輸出電壓高于直流系統(tǒng)電壓時，起勵回路中的二極管會阻止反向電流流入直流系統(tǒng)。起勵電流大約為空載勵磁電流的10%至20%，其大小取決于串入的限流電阻-R03。軟起勵用于防止機端電壓的起勵超調(diào)。如果超調(diào)的話可能引起電壓過高造成過激磁。第39頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第40頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一滅磁單元滅磁當保護繼電器檢出發(fā)電機內(nèi)部故障時，為保護發(fā)電機，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放。滅磁功能由滅磁開關，跨接器Crowbar和滅磁電阻實現(xiàn)。滅磁開關設計用于在任何故障情況下安全切斷勵磁電流。滅磁開關開斷后，還在勵磁變壓器和磁場繞組之間形成明確的電氣隔離。

自動滅磁裝置裝在勵磁回路直流側。滅磁開關的額定參數(shù)按勵磁系統(tǒng)強勵工況（機端電壓為80%額定電壓時，強勵倍數(shù)2倍額定勵磁電壓）選擇。滅磁開關型號為HPB60M－81S額定電壓1000V，開斷電壓3000V，設計開斷電壓1900V，短路電流開斷能力100KA以上。第41頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1）、滅磁作用：當發(fā)電機內(nèi)部、引出線、廠高變等發(fā)生故障時，雖然保護裝置動作迅速切除故障，但勵磁電流產(chǎn)生的感應電動勢會繼續(xù)維持故障電流，為了迅速排除故障，減小其損壞程度，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放（實驗表明，只要剩磁電壓小于500V，電弧變不能維持一般剩磁電壓不大于100-300V）即把勵磁繞組的電流建立的磁場迅速降低到最小。2）、滅磁要求:a.滅磁時間盡可能的短（發(fā)電機端電壓由額定值Un降至5%Un所需的時間稱滅磁時間）b.勵磁繞組兩端的過電壓不超過允許值（通過跨接器來實現(xiàn)過壓保護的要求）。3）、滅磁方式：按勵磁系統(tǒng)的不同，主要有兩種自然滅磁（一般是對采用旋轉(zhuǎn)二極管整流方式的勵磁系統(tǒng)用如無刷勵磁系統(tǒng)，通過整流二極管的續(xù)流作用實現(xiàn)自然滅磁，時間較長10S左右）和逆變滅磁（對采用可控硅整流方式的勵磁系統(tǒng)用如自并勵勵磁）。第42頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一對滅磁裝置的基本要求（1）．滅磁時間盡可能短。滅磁時間指發(fā)電機實行滅磁時，端電壓從額定降至5%時的時間。（2）．滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組兩端電壓始終在容許范圍之內(nèi)。國內(nèi)有關技術導則規(guī)定：“滅磁裝置使發(fā)電機滅磁時，應保證勵磁繞組電壓的瞬時值，不得超過該繞組對地交接驗收試驗電壓幅值的50%。一般轉(zhuǎn)子兩端電壓都不超過4～5倍額定勵磁電壓。第43頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)子過電壓保護同步發(fā)電機運行時，轉(zhuǎn)子繞組處在交流磁場中。在正常對稱運行時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場和定子旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運動，轉(zhuǎn)子繞組中只流過直流電流。當發(fā)電機受到系統(tǒng)較大擾動時，由于電樞反應，會使轉(zhuǎn)子繞組電流發(fā)生劇烈擺動，此時相當于勵磁回路處于開路狀態(tài)，因而轉(zhuǎn)子繞組兩端產(chǎn)生很高的反向過電壓，它常常能達到額定勵磁電壓的好多倍。在滅磁過程中，由于滅磁開頭動作失靈，或者由于滅弧過程延緩，也可能引起轉(zhuǎn)子繞組的過電壓。在其他情況下，例如勵磁電源突然斷開，或在沒有續(xù)流二極管的情況下，可控硅關斷時也可能出現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)子過電壓。因此，同步發(fā)電機應設置轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置。

第44頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一一．發(fā)電機滅磁方式

1．放電（線性）電阻滅磁方式

第45頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一滅磁過程中的轉(zhuǎn)子電流電壓第46頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2．非線性電阻滅磁方式

第47頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一3．滅弧柵滅磁方式

第48頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一4．可控硅逆變滅磁

利用三相全控橋可以輸出負電壓的特性，可以實現(xiàn)發(fā)電機的逆變滅磁。逆變滅磁相當于將勵磁電源反極性的一種滅磁方式,由于可控硅勵磁逆變不需斷開電路，只需在可控硅整流器陽極電壓為負半周時給以脈沖，即能改變勵磁繞組的極性,使整流側電壓為負。所以逆變滅磁也是一種靜止滅磁，它不需要換接開關?？煽毓铇驈摹罢鳌惫ぷ鳡顟B(tài)轉(zhuǎn)入“逆變”工作狀態(tài)，可將儲藏在轉(zhuǎn)子繞組的磁場能量反饋到交流電網(wǎng)中，這樣逆變滅磁也不需要滅磁電阻或其他消能機，因此，逆變滅磁是一種簡單、經(jīng)濟而有效的滅磁方式。

第49頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一二．磁場斷路器

采用圖3-30的線性電阻滅磁或采用圖3-32的非線性電阻滅磁方式時，要求發(fā)電機的磁場斷路器ＦＭＫ（俗稱滅磁開關）的觸頭１和觸頭２的動作時序應協(xié)調(diào)配合。即ＦＭＫ合閘時，應先合主觸頭（常開觸頭）１，后斷輔觸頭（常閉觸頭）２；ＦＭＫ分閘（滅磁）時應先合輔觸頭２，后斷主觸頭１。即應保證轉(zhuǎn)子繞組在任何瞬間都不應有開路現(xiàn)象存在。

第50頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一磁場斷路器若采用非線性電阻滅磁方式，滅磁時，首先磁場斷路器分斷，強迫轉(zhuǎn)子繞組中的電流從非線性電阻中通過，即完成一次換流。這時有：顯然，由于壓敏電阻與穩(wěn)壓二極管一樣，存在一定的起始通流電壓，要使轉(zhuǎn)子電流從整流橋換流到非線性滅磁電阻中，斷路器分斷時的建壓能力必須大于式（3－43）所決定的值。最嚴重的情況為空載誤強勵，這時整流橋的輸出電壓可達強勵頂值電壓的1.5倍以上。若斷路器在斷開的瞬間，不能迅速將端口電壓建立到式（3－43）所確定的值以上，勵磁電流不能立即轉(zhuǎn)換到非線性電阻中，斷路器跳開后，電流繼續(xù)在斷路器中流過，而使開關發(fā)生燒毀。

第51頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一三．轉(zhuǎn)子繞組的過電壓保護

轉(zhuǎn)子繞組過電壓發(fā)生在轉(zhuǎn)子電流被阻斷，企圖向負方向擺動的瞬間，這時轉(zhuǎn)子電流中的交流分量一定要比直流分量大，因此轉(zhuǎn)子過電壓大多發(fā)生在欠勵工況時。

影響轉(zhuǎn)子過電壓的因素很多，其中主要的有：故障前的工況、故障種類、電機類型結構和其參數(shù)等等。

轉(zhuǎn)子過電壓的大小和出現(xiàn)時間都和故障種類有關，不對稱故障要比三相對稱故障嚴重，失磁時水輪發(fā)電機的過電壓往往達到很高的數(shù)值。

第52頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一對轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置的要求（１）．可靠性高，電路簡單，元器件不容損壞。（２）．動作正確，在發(fā)生各種過電壓時都能有效地保護發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組和整流裝置。（３）．保護裝置動作后應能自動恢復，并能重復動作。

（４）．裝置結構簡單，價格經(jīng)濟，便于安裝。

第53頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一常用的轉(zhuǎn)子過電壓保護

１．非線性電阻

應用氧化鋅（或碳化硅）非線性電阻和轉(zhuǎn)子繞組并接，既作滅磁電阻，又作保護裝置。這種裝置接線簡單，不需經(jīng)過接點。由于非線性特性，在正常工況下，流過電阻的電流極小，但目前價格仍較貴，需采用多個非線性電阻元件串并聯(lián)。

第54頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一２．可控硅過電壓保護

第55頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一３．轉(zhuǎn)子放電器

第56頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一過電壓保護裝置的動作電壓應低于可控硅整流橋的反向阻斷電壓，低于轉(zhuǎn)子勵磁繞組出廠耐壓試驗電壓值的75％。我國國家標準規(guī)定，發(fā)電機勵磁繞組絕緣的出廠試驗電壓值為：額定勵磁電壓在500V及以下時，為10倍額定勵磁電壓值（不小于1500V）。額定勵磁電壓在500V以上時，為4000V加2倍額定勵磁電壓值。

第57頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一4）、滅磁回路：由滅磁開關，跨接器Crowbar和滅磁電阻組成。

滅磁電阻用于實現(xiàn)發(fā)電機的快速滅磁。

a、非線性電阻Ｒ02（共五個）并聯(lián)固定接在發(fā)電機勵磁繞組回路中，不受直流回路中的滅磁開關控制。勵磁電流的衰減過程取決于滅磁電阻的特性。非線形電阻的滅磁特性比線性的好，勵磁電流的衰減比較快。

b、當滅磁開關斷開時，通過觸發(fā)跨接器的可控硅將勵磁電流瞬時導入滅磁回路。滅磁過程開始，滅磁開關觸頭可以無負荷斷開。

c、發(fā)電機正常運行時，跨接器的可控硅不導通，非線性電阻上不通過電流；滅磁開關跳開后，跨接器的可控硅接受觸發(fā)脈沖導通，將勵磁電流瞬時導入滅磁回路，直至磁場能量釋放完。

d、跨接器作為勵磁繞組和可控硅整流器過電壓保護。逆變滅磁是將能量釋放在勵磁變低壓繞組上，逆變滅磁在滅磁開關分閘時間內(nèi)完成的，一般是在毫秒內(nèi)完成。磁場開關跳開后通過非線性電阻實現(xiàn)滅磁，滅磁時間較短2-3S左右。第58頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一跨接器觸發(fā)板

觸發(fā)單元UNS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個獨立的放電可控硅觸發(fā)回路。

發(fā)電機的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開關的跳閘線圈同時接通。

設有一個電壓監(jiān)測回路，在勵磁電壓超過設定值3800V時它會自動觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨立的過電壓保護裝置，可保護可控硅和磁場繞組免受危險過電壓尖峰的沖擊。第59頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第61頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第三章三相全控整流橋整流特性在勵磁系統(tǒng)中，整流電路的主要任務是將從發(fā)電機端或交流勵磁機端獲得的交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組或勵磁機磁場繞組的勵磁需要。對于接在發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁回路中的三相全控橋式整流電路，除了將交流變換成直流的正常任務外，事故時還可以將儲存在轉(zhuǎn)子磁場中的能量，經(jīng)全控橋迅速反饋給交流電源，進行將直流變換為交流的逆變滅磁。這是三相整流電路有源逆變的一種運行方式，也稱可逆整流。

根據(jù)電路中所用整流元件的不同，分為可控與不可控整流電路。根據(jù)接線方式的不同，分為半波整流，全波整流等。第62頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性1.基本電路與整流波形第63頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性第64頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性第65頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性第66頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性第67頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性第68頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性2.輸出平均電壓計算電阻負載電感負載第69頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.三相全控整流橋整流特性特性當＝0度時，輸出電壓的最大值為交流側線電壓的1.35倍；當＝90度時，輸出電壓為0；即正常勵磁時（整流狀態(tài)），觸發(fā)控制角的移相范圍為0－90度。當＞90度時，整流橋輸出電壓為負（逆變狀態(tài)），此時，勵磁功率的傳遞方向發(fā)生改變；當＝180度時，輸出電壓為－1.35U2。利用三相橋式全控整流電路的逆變特性，可以將儲存在轉(zhuǎn)子回路的磁場能量消滅掉，這就是所謂的逆變滅磁。在實際中為保證可靠導通和防止逆變顛復，允許范圍為10－150度。

第70頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第四章

勵磁調(diào)節(jié)器工作原理

第71頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一一．勵磁調(diào)節(jié)器的構成與基本原理

勵磁控制系統(tǒng)是由同步發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)共同組成的反饋控制系統(tǒng)，其中，勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁控制系統(tǒng)的主要部分和核心部分，由它感受發(fā)電機的電壓、電流或其他參數(shù)的變化，然后對勵磁功率單元施加控制作用。在勵磁調(diào)節(jié)器沒有改變給出的控制命令以前，勵磁功率單元是不會改變其輸出的勵磁電壓的。測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)構成了勵磁調(diào)節(jié)器的三個基本環(huán)節(jié)。

第72頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁調(diào)節(jié)器構成框圖第73頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1．測量比較單元

測量比較單元由電壓測量、比較整定和調(diào)差環(huán)節(jié)組成。電壓測量環(huán)節(jié)包括測量整流電路、濾波電路（對于采用交流采樣的微機勵磁調(diào)節(jié)器來說，測量回路只有濾波電路，而沒有整流電路），有的還設計有正序電壓濾過器。測量比較單元用來測量經(jīng)過變換的與發(fā)電機端電壓成正比例的直流電壓，并與相應于發(fā)電機額定電壓的基準電壓相比較，得到發(fā)電機端電壓與其給定值的偏差。電壓的偏差信號輸入到綜合放大單元。正序電壓濾過器在發(fā)電機不對稱運行時可提高調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的準確度，在發(fā)生不對稱短路時可提高強勵能力。調(diào)差環(huán)節(jié)的作用在于人為地改變調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)，以保證并列運行機組間無功功率穩(wěn)定合理地分配。

第74頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2．綜合放大單元

綜合放大單元對測量等信號起綜合和放大作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，綜合放大環(huán)節(jié)除了起放大作用外，還形成一定的控制規(guī)律，如PID控制、超前滯后校正等。此外，有時還須根據(jù)要求綜合由輔助裝置來的穩(wěn)定信號、限制信號、補償信號等其他信號。綜合放大后的控制信號輸入到移相觸發(fā)單元。

第75頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一3．移相觸發(fā)單元

移相觸發(fā)單元包括同步、移相脈沖形成和脈沖放大等環(huán)節(jié)。移相觸發(fā)單元根據(jù)輸入的控制信號的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖相位，即改變控制角α（或稱移相角），從而控制可控硅整流電路的輸出，以調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。為了觸發(fā)脈沖能可靠地觸發(fā)可控硅，往往需要采用脈沖放大環(huán)節(jié)進行功率放大。同步信號取自可控硅整流裝置的主回路，保證觸發(fā)脈沖在可控硅陽極電壓為正半周時發(fā)出，使主回路與控制脈沖同步。

第76頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一3．限制保護單元一個完善的勵磁調(diào)節(jié)器，除了具有保持機端電壓恒定和機組間的無功分配外，為了保證機組及電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行，還必須設置完善的保護、限制功能。如：PT斷線保護、過勵磁限制、強勵頂值限制、低（欠）勵磁限制、Ｖ／Ｆ限制、誤強勵保護、空載過壓保護、系統(tǒng)電壓跟蹤、PSS或EOC等。

第77頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一二．主要環(huán)節(jié)的工作原理與特性

1．電壓測量比較單元

測量比較單元是勵磁控制器的信息輸入單元。它的主要作用是：將從同步發(fā)電機機端電壓互感器來的三相交流電壓，經(jīng)過電壓測量變壓器降壓信號，再經(jīng)過整流器整流為過需要的直流信號電壓，與相應于發(fā)電機額定電壓的基準電壓相比較，得到發(fā)電機端電壓與其給定值的偏差。電壓的偏差信號輸入到綜合放大單元。改變給定的參考電壓時，就改變了被調(diào)電壓。第78頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1）．調(diào)差環(huán)節(jié)

調(diào)差單元的基本原理為：在勵磁控制器的發(fā)電機電壓測量回路中，附加一個與發(fā)電機電流成比例的電壓，使測量比較單元感受到的電壓隨發(fā)電機無功電流的大小而變化。當無功電流增大時，感受電壓也增大（或減?。?，通過勵磁控制器去減?。ɑ蛟龃螅┌l(fā)電機的勵磁電流，這樣就增大了發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)。第79頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一

圖3－18調(diào)差回路相量圖（a）cosφ=0(b)cosφ=1第80頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一三相調(diào)差

第81頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第82頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2）．電壓檢測環(huán)節(jié)

電壓檢測環(huán)節(jié)主要由正序電壓濾過器，多相整流回路、快速濾波器組成。

第83頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一3）．比較放大環(huán)節(jié)

比較放大環(huán)節(jié)是把電壓檢測環(huán)節(jié)輸出的電壓與基準電壓相比較，得到一個反映發(fā)電機電壓偏差的直流電壓ΔU，輸出到綜合放大單元。

對發(fā)電機電壓給定值進行整定，使電壓或無功功率能滿足運行工況的需要。

第84頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2．綜合放大單元

本環(huán)節(jié)是調(diào)節(jié)電路中的中心環(huán)節(jié)，它用來放大測量環(huán)節(jié)的差值信號，并能將多種信號進行綜合，以實現(xiàn)多種功能的調(diào)節(jié)作用。綜合放大單元對測量等信號起綜合和放大作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，綜合放大環(huán)節(jié)除了起放大作用外，還形成一定的控制規(guī)律。

第85頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1）．控制規(guī)律形成由于發(fā)電機三相電勢的不對稱、電網(wǎng)上眾多重型設備隨機的投切、沖擊以及各種高、低頻和不規(guī)則干擾源的存在，機端電壓不可能每時每刻都保持在正常輸出值上。如果直接從機端引入這樣動蕩不定的偏差信號，經(jīng)放大后去控制發(fā)電機的勵磁電流，若放大倍數(shù)太低，則不能維持機端電壓為恒定；若放大倍數(shù)太高，則可能破壞機組的穩(wěn)定運行。為了保證在動態(tài)和靜態(tài)時均具有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，就要求調(diào)節(jié)器有較高的靜態(tài)放大倍數(shù)和較低的動態(tài)放大倍數(shù)，且應具有快速的響應能力。在工業(yè)控制領域，往往采用PID校正控制。所謂PID校正，就是比例(Proportional)、積分（Integral）、微分(Derivative)校正調(diào)節(jié)。第86頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2）．綜合放大環(huán)節(jié)

綜合放大環(huán)節(jié)的輸入信號，除了PID校正環(huán)節(jié)的輸出信號外，為適應發(fā)電機各種工況運行的需要，還需引入多種輔助控制信號，如最大、最小勵磁限制；為改善勵磁系統(tǒng)動態(tài)性能的微分反饋信號（勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器）及提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的控制信號（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）。

第87頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一（三）、移相觸發(fā)單元

對于半導體勵磁系統(tǒng)，其功率整流元件為可控硅，整流器的輸出與可控硅的觸發(fā)角相關。增大觸發(fā)角，整流橋輸出減少，減小觸發(fā)角，整流橋的輸出增大。因此，經(jīng)一定控制規(guī)律計算出的控制量必須換算成與觸發(fā)角相對應的值，然后根據(jù)可控硅陽極電壓的同步點延時與觸發(fā)角相對應的時間后發(fā)出觸發(fā)脈沖。第88頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一1）．同步環(huán)節(jié)

可控整流電路要求在晶閘管每次承受正向電壓的一定時刻，向它的控制極送出觸發(fā)脈沖，才能保證晶閘管導通。而且當控制電壓一定時，每個周期送出的第一個脈沖對應于陽極電壓的時刻都應相同，即控制角α相同，晶閘管觸發(fā)脈沖與主電路之間的這種相位配合關系，稱為同步。第89頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一2）移相環(huán)節(jié)經(jīng)一定控制規(guī)律計算出的控制量必須換算成與觸發(fā)角相對應的值。由相應的觸發(fā)角，從同步點開始延遲相應的值發(fā)出觸發(fā)控制信號。第90頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一3）．觸發(fā)環(huán)節(jié)

觸發(fā)環(huán)節(jié)的作用主要是形成雙脈沖，并進行脈沖放大。

第91頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一五.基本調(diào)節(jié)過程第92頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第五章

微機勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)方式從手動發(fā)展到了自動；調(diào)節(jié)功能從單一電壓調(diào)節(jié)發(fā)展到多功能的勵磁控制。以往，調(diào)節(jié)器只反應發(fā)電機電壓偏差，進行電壓校正，故稱為電壓調(diào)壓器（簡稱調(diào)壓器）?，F(xiàn)在的調(diào)節(jié)器可綜合反應包括電壓偏差信號在內(nèi)的多種控制信號，進行勵磁調(diào)節(jié)，故稱為勵磁調(diào)節(jié)器。顯然，勵磁調(diào)節(jié)器包括了電壓調(diào)節(jié)器的功能。調(diào)節(jié)反饋參量從單一的電壓偏差發(fā)展到以電壓偏差為主，附加了電功率、角速度、發(fā)電機電流、勵磁電流或勵磁電壓的偏差或它們的恰當組合；調(diào)節(jié)規(guī)律從簡單的比例反饋調(diào)節(jié)發(fā)展到比例－積分－微分（PID）調(diào)節(jié)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）附加控制，用線性最優(yōu)控制原理設計的多參量反饋調(diào)節(jié)；從線性勵磁調(diào)節(jié)發(fā)展到自校正勵磁調(diào)節(jié)。自適應勵磁控制。模糊勵磁控制等非線性勵磁調(diào)節(jié)；在實現(xiàn)手段上，從機電式或電磁式發(fā)展到晶體管式或集成電路式，直至今天的微機數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。第93頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器1.基本硬件構成第94頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器2.微機勵磁調(diào)節(jié)器主要采集參量及作用發(fā)電機機端電壓UG：用于機端電壓恒定調(diào)節(jié)（自動電壓調(diào)節(jié)方式）。通常為了避免測量PT（電壓互感器）斷線時引起誤強勵，勵磁調(diào)節(jié)器需同時測取勵磁專用PT（俗稱勵磁PT或調(diào)變）和測量儀表用PT（俗稱儀表PT或儀變）兩路電壓信號，作為PT斷線判別之用。電網(wǎng)電壓（系統(tǒng)電壓）的作用是：在發(fā)電機起勵建壓時為發(fā)電機電壓跟蹤系統(tǒng)電壓提供跟蹤目標值，以簡化操作和快速并網(wǎng)。發(fā)電機勵磁電流IL用于勵磁電流恒定調(diào)節(jié)（恒勵磁電流調(diào)節(jié)方式）和過勵磁限制等限制保護功能。勵磁電壓主要用于勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器（ESS）。發(fā)電機有功功率P是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）及最優(yōu)勵磁控制器（EOC）的主要狀態(tài)量之一。無功功率Q是無功功率穩(wěn)定調(diào)節(jié)（恒無功運行方式）和實現(xiàn)無功電流補償（調(diào)差）所必需的參量。此外，有功P和無功Q還一道在最小勵磁限制中決定低勵磁限制線，在功率因數(shù)恒定運行方式中（恒功率因數(shù)運行方式）決定功率因數(shù)。

發(fā)電機頻率同發(fā)電機有功功率P一樣，也是PSS及EOC的重要狀態(tài)量之一。此外，頻率f和機端電壓Uf一起構成V/HZ（伏/赫）限制，并在機組起勵控制、滅磁控制及頻率敏感量的頻率補償或頻率校正中起著重要作用。

第95頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器3.控制算法一般采用PID算法，其連續(xù)表達式：

其離散表達式:第96頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器4.調(diào)節(jié)方式為滿足發(fā)電機不同運行的需要，微機勵磁調(diào)節(jié)器中一般設有多種運行方式。在勵磁調(diào)節(jié)器中，一般有電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)和功率因素調(diào)節(jié)、系統(tǒng)電壓跟蹤等模式，每種調(diào)節(jié)方式的調(diào)整目標是不同的。調(diào)節(jié)方式的選擇可以遠方通過控制信號輸入選擇，也可以在調(diào)節(jié)器的控制面板上選擇。

第97頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器（1）自動電壓調(diào)節(jié)方式

自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）是微機勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能和主運行方式，故又稱自動方式。在電壓調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機機端電壓為閉環(huán)，勵磁調(diào)節(jié)器自動維持機端電壓為給定值。當調(diào)節(jié)器處于電壓調(diào)節(jié)方式時，其輸入為電壓調(diào)節(jié)的綜合偏差：

當調(diào)節(jié)器處于正常運行狀態(tài)，各種保護限制器均不動作，并帶有無功調(diào)差補償

：由于積分的作用，穩(wěn)態(tài)時，第98頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機空載運行時，無功功率Q=0，此時，有：機端反饋電壓毫無偏差地跟蹤給定值Uref，從而保證了有很高的調(diào)壓精度。

第99頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機單機帶負荷運行

如果發(fā)電機負荷減小，由于電樞反應作用減小，機端電壓UG會升高，經(jīng)過自動勵磁調(diào)節(jié)器檢測運算后，控制電壓Uc減小，經(jīng)移相觸發(fā)單元令輸出的觸發(fā)脈沖后移，即控制角α增大，α的增大使整流輸出電壓Uf減小，勵磁電流If減小，發(fā)電機電壓相應降低，回到原來的水平。

第100頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)直接并列時，發(fā)電機端電壓不變，調(diào)節(jié)UREF即是調(diào)整發(fā)電機無功。第101頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器當發(fā)電機與實際系統(tǒng)并列時，發(fā)電機的無功功率參與調(diào)節(jié)。此時，因發(fā)電機與系統(tǒng)相連，機端電壓UG的變化很小，Uref的改變將主要引起無功功率的變化。第102頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器在自動電壓調(diào)節(jié)方式下，當接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整AVR給定值。從而調(diào)整發(fā)電機電壓。AVR給定值的增、減應具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即給定的調(diào)整速度可設。如果AVR輸出基準值到達上限幅或下限幅時，將對Uref進行鉗位，保證發(fā)電機端電壓不會過份升高或降低。AVR給定一般還有預置功能，當接收到開機起勵信號后，自動地按一定的速度升到AVR預置給定值。預置給定值一般為1.0PU，對應于發(fā)電機額定電壓。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機電壓升到額定。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若發(fā)電機未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整給定電壓值將改變發(fā)電機的機端電壓，當給定電壓增加時，機端電壓增加。若發(fā)電機與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定電壓將主要導致發(fā)電機的無功變化，機端電壓的幅值變化是很小的；當增加給定電壓時，發(fā)電機輸出的無功將增大。

第103頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器（2）勵磁電流調(diào)節(jié)方式

勵磁電流調(diào)節(jié)功能（FCR）（俗稱手動）為廣泛采用的發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)（AVR）功能的后備方式。

在磁場電流調(diào)節(jié)方式下，當調(diào)節(jié)器接收到“增加”或“減少”信號時，將調(diào)整FCR給定值Ifref，從而可以調(diào)整發(fā)電機勵磁電流，間接達到調(diào)整發(fā)電機電壓和無功的目的。FCR給定值的增、減具有斜坡限制功能和上下限幅功能。即調(diào)整速度可設，如果FCR輸出基準值到達上限幅或下限幅時，將對Ifref進行鉗位，保證發(fā)電機勵磁電流不會過份升高或降低。FCR給定有預置功能，當接收到開機起勵信號后，自動地按斜坡時間升到FCR預置給定值。預置給定值一般為對應于發(fā)電機空載額定電壓的勵磁電流。這樣，勵磁系統(tǒng)啟動后，自動將發(fā)電機電壓升到額定附近。第104頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，通過對發(fā)電機勵磁電流與給定的勵磁電流值進行比較。當發(fā)電機勵磁電流高于給定的勵磁電流時，裝置將增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機的勵磁電流低于給定勵磁電流時，裝置將減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），從而達到控制發(fā)電機勵磁電流為給定水平的目的。若發(fā)電機未與系統(tǒng)并列（空載），調(diào)整勵磁電流給定值將改變發(fā)電機的機端電壓，當勵磁電流增加時，機端電壓增加。若發(fā)電機與系統(tǒng)并列時，調(diào)整給定勵磁電流將主要導致發(fā)電機的無功變化，機端電壓的幅值變化是很小的；當增加勵磁電流給定時，發(fā)電機輸出的無功將增大。在勵磁電流調(diào)節(jié)方式下，為了防止當發(fā)電機出口斷路器突然斷開時出現(xiàn)過電壓，在有些勵磁調(diào)節(jié)器中還設有電流給定設置值自動返回空載的功能。當發(fā)電機出口斷路器突然斷開時，自動將勵磁電流的設定值調(diào)整為與空載勵磁電流相對應的設定值。第105頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器（3）系統(tǒng)電壓跟蹤方式在一部分微機勵磁調(diào)節(jié)器中，還設有系統(tǒng)(母線)電壓跟蹤功能。在電壓調(diào)節(jié)方式下，若跟蹤選擇接點接通，進入系統(tǒng)電壓跟蹤調(diào)節(jié)方式

在系統(tǒng)電壓跟蹤方式下，勵磁調(diào)節(jié)器自動將系統(tǒng)電壓作為勵磁調(diào)節(jié)器的電壓給定值，從而達到快速跟蹤系統(tǒng)電壓的功能。若選擇該功能，當開機建壓后，發(fā)電機機端電壓自動上升到與系統(tǒng)電壓一致，從而可加快發(fā)電機快速與系統(tǒng)并列的速度。若選擇系統(tǒng)電壓跟蹤功能，當發(fā)電機與系統(tǒng)解列時，會自動使電壓給定值回到空載位置，避免勵磁繞組過負荷及空甩負荷后的機端電壓偏高問題。同時，為再次與系統(tǒng)并列創(chuàng)造了電壓條件。

第106頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器（4）無功調(diào)節(jié)方式在無功調(diào)節(jié)方式下，以發(fā)電機無功負荷為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機無功功率為給定值。

在此方式下，通過對發(fā)電機無功功率與給定的無功功率進行比較。當發(fā)電機輸出的無功功率高于給定的無功功率時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機輸出的無功功率低于給定的無功功率時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵磁電壓（勵磁電流），達到控制發(fā)電機輸出的無功功率為給定水平的目的。

第107頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器（5）功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式在功率因數(shù)方式下，以發(fā)電機功率因數(shù)為閉環(huán)。勵磁調(diào)節(jié)器自動維持發(fā)電機的功率因數(shù)為給定值。

在此方式下，通過對發(fā)電機的實際功率因數(shù)與給定的功率因數(shù)進行比較。當發(fā)電機的功率因數(shù)高于給定的功率因數(shù)時，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增大勵磁電壓（勵磁電流）；反之，當發(fā)電機的功率因數(shù)低于給定的功率因數(shù)時，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以減小勵磁電壓（勵磁電流），達到控制發(fā)電機的實際功率因數(shù)為給定水平的目的。

第108頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一七.微機勵磁調(diào)節(jié)器5.限制保護功能

由于微型計算機的高速運算的邏輯判斷能力，在微機勵磁系統(tǒng)中，可實現(xiàn)完善的限制保護功能。一般來說，微機勵磁調(diào)節(jié)器中，可通過軟件實現(xiàn)如下功能：發(fā)電機端電壓為偏差的電壓調(diào)節(jié)方式（自動運行方式）

磁場電流為偏差的電流調(diào)節(jié)方式（手動運行方式）手動-自動方式的跟蹤平衡與無擾動切換程序

無延時的最大磁場電流限制器，控制最大允許的短時頂值電流具有反時限的最大磁場電流限制器，限制最大允許的連續(xù)磁場電流無延時的最小磁場電流限制器，控制最小允許的磁場電流有功和無功負荷補償具有反時限的發(fā)電機定子電流（滯相或進相）限制器無時限的負荷角限制器（低勵磁限制器）電壓/頻率限制器功率因數(shù)調(diào)節(jié)器以有功功率為輸入信號的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）

第109頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一第六章并列運行機組間的無功分配自動調(diào)節(jié)勵磁的目的主要是維持系統(tǒng)的電壓水平和對無功功率的合理分配。根據(jù)發(fā)電機的運行特性，勵磁電流對發(fā)電機的有功功率或系統(tǒng)頻率的影響不大，主要是影響機組的無功功率及系統(tǒng)電壓。幾臺機組在同一條母線上并列運行時，改變?nèi)魏我慌_機組的勵磁電流不僅影響該機組的無功電流，而且還會影響同一母線上并聯(lián)運行機組的無功電流，與此同時也引起母線電壓的變化。這些變化與機組的無功調(diào)節(jié)特性緊密相關。

第110頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一并列運行機組間的無功分配當機組并入系統(tǒng)運行之前，或單機運行時，通過調(diào)節(jié)勵磁裝置來調(diào)整勵磁電流，實際上就是調(diào)整調(diào)差特性曲線使之上下移動。這時，發(fā)電機的負荷基本不變，而僅僅改變其機端電壓。而在另一種極端情況下，即當發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)并聯(lián)運行時，母線電壓不會改變。這時調(diào)整勵磁電流，同樣也會使調(diào)差特性曲線上下移動，但因電壓改變不了，于是只能使被調(diào)機組的無功功率發(fā)生變化。在一般情況下，并聯(lián)機組的運行情況是介于上述兩者之間，即通常電壓與無功功率均同時發(fā)生變動。

第111頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一并列運行機組間的無功分配1.在母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機各機組承擔的無功負荷增量與該機組的調(diào)差系數(shù)D成反比，如要求負荷增量按各機組容量分配，則調(diào)差系數(shù)應相等。通常為了使無功負荷分配穩(wěn)定，調(diào)差系數(shù)不能取得太小，例如可取D＝5％左右。

第112頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一并列運行機組間的無功分配2.發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器在高壓母線上并列

當發(fā)電機空載時，UB=UG1=UG2。當發(fā)電機帶上負荷電流IR時，因假定兩臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為零，機端電壓UG不隨負荷電流而變化，所以母線電壓UB隨負荷電流IR的增大而下降，UB=f(IR)為正調(diào)差特性。也就是說，雖然此時發(fā)電機電壓特性是無差的，但電流在變壓器阻抗上會有壓降，從母線側看，每一發(fā)電機-變壓器組單元接線等值機具有正的調(diào)差特性，即在并列點仍然是有差的，這便允許并聯(lián)運行。

第113頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一并列運行機組間的無功分配發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器在高壓母線上并聯(lián)運行當發(fā)時，即使當發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為零，也能保證各并列運行發(fā)電機間無功負荷分配的穩(wěn)定性。但當系統(tǒng)總的無功負荷變化時，高壓側母線電壓隨負荷變化較大。通常為了減小這種情況下母線電壓過大的波動，即將高壓側母線電壓維持在所希望的水平上，必須補償負荷電流IR在變壓器電抗XT上的電壓降落，這就要求發(fā)電機具有適當?shù)呢摰恼{(diào)差系數(shù)，以減小負荷變化引起的電壓波動。發(fā)電機負調(diào)差系數(shù)的取值大小與變壓器的漏抗壓降有關，要使發(fā)電機-變壓器組具有正的電壓調(diào)差特性，以保證并列運行機組間無功功率分配的穩(wěn)定性。有些電廠為了減小系統(tǒng)電壓波動所引起的發(fā)電機無功的波動，在單元式接線的情況下，常常不投入調(diào)差單元，這對電力系統(tǒng)的調(diào)壓，即保持系統(tǒng)的電壓水平是不利的。第114頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一我公司AVR選用的是2AVR+2FCR+2BFCR，也就是帶有手動緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)，這是目前UN5000系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)的最高配置。AVR：自動電壓調(diào)節(jié)器；FCR：勵磁電流調(diào)節(jié)器；BFCR：后備勵磁電流調(diào)節(jié)器；UG：發(fā)電機機端電壓測量信號；IG：發(fā)電機定子電流測量信號；IF：勵磁電流；第七章勵磁調(diào)節(jié)器實例第115頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一帶有緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)第116頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一AVR內(nèi)部模塊勵磁模塊(A10，A20)用于對可控硅橋的控制，安裝在一個金屬小箱內(nèi)具體包括：第117頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一控制板(COB)負責所有的調(diào)節(jié)和控制功能，還包括可控硅的脈沖產(chǎn)生。每一塊COB包括以下功能：自動電壓調(diào)節(jié)器(自動控制)勵磁電流調(diào)節(jié)器(手動控制)具有時間可調(diào)的軟啟動功能自動運行通道和自動備用通道之間的自動跟蹤自動和手動通道的雙向自動跟蹤恒無功或恒功率因素的控制PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器第118頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一測量單元板(MUB)用于測量發(fā)電機定子側信號。它直接測量發(fā)電機的三相電壓和電流，并通過這些量計算出其它信號：如P、Q、f等，同時提供了強電參數(shù)和測量信號之間的電氣隔離。第119頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一擴展門極控制板(EGC)

：作為雙通道配置的后備通道使用。EGC連同COB、MUB一起安裝在同一個金屬箱中，但在結構上是獨立的。

EGC具有下列功能：勵磁電流調(diào)節(jié)通道跟蹤，以便在COB故障時實現(xiàn)平穩(wěn)切換備用瞬時過電流保護繼電器備用反時限過電流繼電器直流側短路保護

第120頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一快速輸入輸出界面卡(FIO)用于模擬和控制信號的連接包括：16位輸入，帶光耦合器，額定24VDC，控制輸入電源來自內(nèi)部電源模塊。18個輸出繼電器，帶轉(zhuǎn)換觸點，用于狀態(tài)顯示和報警。4個多目的模擬輸出10V4個多目的模擬輸出10V或20mA。2個模擬輸入用于勵磁變壓器溫度測量1個模擬輸入用于CROWBAR的電流。。第121頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一電力信號界面卡(PSI)控制模塊(COB)和勵磁系統(tǒng)實際測量值之間的帶電氣隔離的一個接口，包括勵磁電流和電壓的測量，可控硅整流橋輸入電流和電壓的3相測量。第122頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用數(shù)字微機型，AVR中裝設無功功率、功率因數(shù)等自動調(diào)節(jié)功能。勵磁調(diào)節(jié)器設有過勵磁限制、過勵磁保護、低勵磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉(zhuǎn)子過電壓保護和PT斷線閉鎖保護等單元；其附加功能包括轉(zhuǎn)子一點接地保護、轉(zhuǎn)子溫度測量、串口通訊模塊、跨接器、DSP智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。采用兩路完全相同且獨立的自動勵磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運行，兩路通道間能相互自動跟蹤，當一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時，能自動無擾切換到另一通道運行。手動、自動電路應能相互自動跟蹤；當自動回路故障時能自動無擾切換到手動。CT、PT均為兩路獨立的輸入回路。第123頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一主通道1和主通道2之間的切換這種勵磁系統(tǒng)具有兩個完全獨立的調(diào)節(jié)器和控制通道(通道1及通道2)。兩個通道完全相同，因此可以自由地選擇通道1或通道2作為工作通道。備用的通道(不工作的通道)總是自動地跟蹤工作通道。基本上，除了下述情況以外，通道的切換可以在任何時間進行：如果工作通道檢測到故障，將自動地緊急切換到第二個通道。而后，直到故障修復才可能再切回到故障通道。如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動切換是不可能的。若一個通道發(fā)生故障，發(fā)電機電壓同時也發(fā)生動態(tài)擾動。然而，立即自動切換到不工作的通道，此不工作的通道不應當跟隨發(fā)電機電壓的動態(tài)擾動。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對緩慢地跟隨發(fā)電機電壓，并具有一段延時。應當考慮到從工作通道向不工作通道的手動切換時相應的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機的電壓變化，則切換具有一個短的延時。這種方法在每一種場合都能達到無擾動切換。第124頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一主通道自動/手動方式之間的切換這種勵磁系統(tǒng)的特點是每個主通道都有一個自動調(diào)節(jié)器(自動方式)和一個手動調(diào)節(jié)器(手動方式)。在自動方式中，發(fā)電機電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機機端產(chǎn)生恒定的電壓。另一方面，在手動方式中，發(fā)電機勵磁(磁場電流)保持恒定，隨著發(fā)電機負荷的變化，發(fā)電機勵磁(磁場電流的設定點)必須手動調(diào)整，以使發(fā)電機電壓不變?；旧?，由于不工作的調(diào)節(jié)器總是跟隨工作調(diào)節(jié)器，所以在任何時間運行方式之間的切換都是可能的。第125頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一切換至緊急備用通道

除兩個主通道之外，勵磁系統(tǒng)還附加了兩個緊急備用通道。與主通道的手動方式相類似的緊急備用通道，裝有一個勵磁電流調(diào)節(jié)器。除了勵磁電流調(diào)節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過電壓保護和獨立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過電壓保護插件起后備保護作用。緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器的作用與主通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器是相同的。也就是緊急備用通道僅僅是調(diào)節(jié)勵磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓。緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器自動地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動地進行無擾動切換。從主通道向緊急備用通道的手動切換只能由被授權的特殊操作人員進行。兩個調(diào)節(jié)器的跟隨調(diào)整使其能夠切回到主通道。第126頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一疊加控制：無功功率調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器投入/退出如果選擇自動方式，并且發(fā)電機已連接到電網(wǎng)，就可以切換到無功功率調(diào)節(jié)器(Q)/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器(cosPhi)。無功功率調(diào)節(jié)器(Q)/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器(cosPhi)是電壓調(diào)節(jié)器的上位調(diào)節(jié)器，并且在運行中只是緩慢地起作用。因此，電網(wǎng)的短時故障不會影響此上位調(diào)節(jié)器，而還是電壓調(diào)節(jié)器在起作用。自動方式的所有限制器和原來一樣起作用，如果需要的話可以控制電壓調(diào)節(jié)器包括上位調(diào)節(jié)器。無功調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器的特點是可以對其自身的給定點進行設置(給定點積分器)。當上位調(diào)節(jié)器斷開時，給定點設置總是跟隨實際值(當前的無功功率Q/當前的功率因數(shù))。這就意味著發(fā)電機的運行點從電壓調(diào)節(jié)器過渡到上位調(diào)節(jié)器不能立即起作用。而只是在上位調(diào)節(jié)器的設定點由HIGHER-升高/LOWER降低命令調(diào)整后，無功功率Q/功率因數(shù)也相應地改變。第127頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一疊加控制：無功功率調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器投入/退出第128頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一失磁保護（P/Q）發(fā)電機運行點在超出其穩(wěn)定極限時，失磁保護動作，跳發(fā)電機。利用功率圓圖上的五個點設定保護曲線。保護曲線與P/Q限制器的限制曲線相似。但P/Q保護曲線在P/Q限制曲線基礎上左移5％到10％。由于同步發(fā)電機的穩(wěn)定極限與機端電壓有關，P/Q保護曲線也與發(fā)電機端電壓成比例校正。發(fā)電機工作點超過保護曲線時，觸發(fā)定時器，經(jīng)過可整定的延時后發(fā)出跳發(fā)電機命令。定時器延時啟動信號也可用于報警。第129頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一過激磁保護（V/Hz觸發(fā)器）用于防止同步發(fā)電機和變壓器過磁通。過激磁保護首先根據(jù)發(fā)電機頻率和設定值計算出當前的機端電壓允許值，如果發(fā)電機實際電壓超過允許值，就會觸發(fā)定時器延時。在延時結束前，如果電壓仍沒有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號。第130頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一額定端電壓時凸極同步發(fā)電機的典型功率圓圖和對應的運行極限位置

第131頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一定子電流限制器該限制器用于防止發(fā)電機定子過熱，在過勵和欠勵側均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確定的最大定子電流限制值，當時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax＝∞），通過適當?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能△Emax的反時限特性。定子電流限制器分欠勵側和過勵側兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當發(fā)電機過勵時，欠勵側定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機的有功電流分量。如果發(fā)電機的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機無功功率調(diào)整為零。第132頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一最大勵磁電流限制器和最小勵磁電流限制器最大勵磁電流限制器用于防止轉(zhuǎn)子回路過熱，它設計具有反時限特性。限制器有兩個限制值：一個是強勵頂值電流限制器，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限制值。與過熱限制值關聯(lián)的兩個控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時間。同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強勵頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時提供強勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超過過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余功率積分器，將電流偏差值△i2（其中△i＝Ifield－Itherm）對時間積分，其結果正比于勵磁繞組的加熱能量。如果勵磁電流持續(xù)高于過熱限制值，那么積分器的輸出∫△i2dt＝△E將會增加。當積分器的輸出值超過△Emax時，最大勵磁電流限制器的限制值將從Imax降低到Itherm。上述工作由過熱檢測器完成。當勵磁電流降到正常值以下后，剩余功率積分器啟動反向冷卻積分，按冷卻時間常數(shù)Tcooling降低其輸出。如果系統(tǒng)繼發(fā)故障，允許再次強勵，如果此時冷卻時間尚未結束，剩余能量達到△emax所需的時間（即在此強勵電流下允許運行的時間）比第一次強勵時間要短。如果冷卻時間已經(jīng)結束（限制器復位），限制器將允許勵磁電流在強勵允許的正常時間段中保持在頂值水平，可以用外部信號干預過熱限制值Itherm，如表示發(fā)電機冷卻氣體的溫度信號，該信號可以被附加到過熱限制值Itherm上。最小磁場電流限制器的主要任務是防止失磁。這個功能通常用于水輪發(fā)電機組，它有可能在功率圖的欠勵側做深度進相運行，即近于零勵磁電流運行。在這種情況下，最小勵磁電流限制器保證勵磁電流不小于最小限制值。該限制值是維持變流器正常工作所必須的，同時還可用于防止轉(zhuǎn)子極靴過熱。最小磁場電流限制器只有一個最小限制值，瞬時動作。第133頁，共143頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)