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【摘 要】近年来，由于电力系统装机容量的不断扩大，微机保护也得到了广泛的应用，对故障切除时间也提出了更高的要求，因此传统的励磁系统优势已不是很明显。根据大型汽轮发电机的实际运行情况，在阐述传统励磁系统普遍存在的问题的基础上，对大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及处理措施进行了深入的分析研究，对于优化提高发电机供电可靠性，保障人民的生命财产安全具有一定的现实意义和理论依据。
【关键词】 大型汽轮发电机 自并励静止励磁 原理及故障处理
一、引言
励磁系统是大型汽轮发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接关系到同步发电机的运行状况。励磁系统的一个主要作用就是根据汽轮发电机运行状态，向同步发电机的励磁组提供一个可调的直流电源，并且这个可调电源能够保障发电机在各种方式下都能够正常运行。在稳态运行的情况下，同步发电机的励磁电流变化会对电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配产生一定的影响。而在一些不正常的运行情况下，同步发电机的端电压下降较快，需要励磁系统能够快速提高励磁电流，确保电网的电压水平和稳定性。例如在一些事故当中，就是因为工作人员只是单纯的提高发电机的有功功率，却忽略了应该同时提高发电机的励磁电流造成发电机失步。所以说，一个同步发电机励磁系统性能的好坏，直接影响到整个机组安全经济运行。
二、传统的励磁系统普遍存在的问题
大型汽轮发电机励磁系统主要包括三种励磁系统即直流励磁机励磁系统、三机励磁系统和自并励静止励磁系统。但是前两者存在着以下问题，因此在许多发电厂励磁系统已逐渐改造为自并励静止励磁系统。
（一）直流励磁机励磁系统普遍存在的问题
直流励磁机励磁系统虽然简单可靠、设备投资及运行费用较少，但由于滑环和碳刷之间总是存在接触不良等原因引起运行中励磁机内部长期打火，有时甚至会出现火花太大导致发电机不能正常工作。并且其维修量很大，设备运行稳定性较差，检修时还必须停机。
（二）三机励磁系统普遍存在的问题
三机励磁系统的励磁电源取自同轴的交流主励磁机，并且不受电力系统运行情况的影响，工作可靠。但是要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，存在“时滞”。因此其励磁系统较为复杂，机组轴系稳定性受到很多的限制。
三、大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及其优点
励磁方式主要包括两种方式即他励方式和自励方式。而后者目前又可分为自并励方式与自复励方式。自复励励磁系统的励磁功率电源是由发电机定子电流所提供。因此，即使电力系统受到扰动，仍可确保机组有相当大的同步转矩。而且在发电机近端短路时，也能够保证有相当好的强励能力，这不仅保障了电力系统较高的稳定性，又能够将电厂母线电压维持在较高水平。但是自复励励磁系统中的核心部件变流器，在电厂布置、造价、可靠性、运行维护以及制造技术等方面仍然存在着较大的问题。因此，在一些大型机组基本上已很少采用自复励励磁系统。
近年来，随着励磁系统技术上的不断进步，有着调压性能好，可靠性高，接线维护简单，可缩短机组轴长度，反应速度快等优点的自并励静止励磁在大型汽轮发电机得到了广泛的应用。自并励静止励磁系统主要包括励磁变压器、桥式功率整流装置、起励设备及励磁操作设备、励磁调节装置以及发电机灭磁及过电压保护装置等。
发电机自并励静止励磁中的励磁电源不用励磁机，而是采用了机端励磁变压器向整流装置供电的方式。这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，所以称为励静止励磁系统。又因为励磁电源是由发电机本身所提供，所以又称为发电机自并励系统。
发电机自并励静止励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器进行降压后，然后通过三相晶闸管整流器整流后供给发电机励磁。自动励磁调节装置根据安装在发电机出口的电流互感器和电压互感器采集的电流、电压信号以及其它输入信号，再依据给定的调节准则去控制触发三相全控整流桥晶闸管的移相脉冲，以便能够按照给定的信号去改变发电机的励磁电流，从而保障发电机在单机运行时能够将电压稳定在一定水平下，在并网运行时实现无功功率的自动调节，确保电力系统安全稳定运行。
四、大型汽轮发电机自并励静止励磁故障及处理措施
（一） 上位机开启机组，但开机过程中升压失败
在上位机开启机组，但在开机过程中，上位机报警：升压失败。现场进行设备检查，没有任何异常现象。手动清除所有控制，手动起励仍无效。
分析此次自并励静止励磁起励的条件包括两个即开机令（由监控开出或就地按钮给出）和转速大于95%的额定转速（引自机组测速装置输出接点扩展继电器的常开触点）。只有以上两个励磁条件同时满足时，自并励静止励磁系统才会起动开机。工作人员进行故障处理，检查测速装置发现，转速大于95%额定转速，但继电器损坏，致使励磁系统不能正常接收到转速大于95%开入信号，不满足励磁起励条件，所以无法升压。更换继电器后，励磁系统起励正常。
（二）进行机组甩负荷试验时，机组无法正常建压
在对机组进行过速试验后，对机组进行甩负荷试验时，机组无法正常建压。维修人员仔细检查励磁调节系统和励磁有关的一次设备，没有发现异常现象。定子回路和转子回路绝缘良好，并且转子回路导通正常。利用直流电源作为他励电源，将直流电源的输出电流逐渐增大，但是发现机端电压、电流并没有明显的变化，作出初步分析，判定转子回路出现故障。然后拆除励磁电缆、转子引线和滑环，发现与转子引线相连的磁极短路（过速试验时磁极相碰所产生）。通过处理后，再次开机能够正常建压。
五、結束语
随着发电机单机容量的不断增加，电力故障不仅会给发电厂带来一定的危害，而且会对社会产生较大的损失。然而实践证明， 导致同步发电机故障停机的一个主要原因就是励磁系统故障。因此，提高大型汽轮发电机励磁系统的可靠性已成为电厂发展的首要目标。自并励静止励磁系统强迫停机要比传统的励磁系统低的多，所以在大型汽轮发电机上自并励静止励磁系统应得到广泛推广。
参考文献：
[1] 杨旭，刘立瑞，莫钰英. 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计、选型应注意的问题. 广东电力，1999， 6：20-24
[2] 王 斌. 自并励静止励磁系统起励失败原因分析及处理. 电力安全技术，2011，03：62-64
简介：
乔丽鹏（1980-），男，籍贯：山西长治人，职称：工程师，学历：本科，主要研究方向：继电保护。
【关键词】 大型汽轮发电机 自并励静止励磁 原理及故障处理
一、引言
励磁系统是大型汽轮发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接关系到同步发电机的运行状况。励磁系统的一个主要作用就是根据汽轮发电机运行状态，向同步发电机的励磁组提供一个可调的直流电源，并且这个可调电源能够保障发电机在各种方式下都能够正常运行。在稳态运行的情况下，同步发电机的励磁电流变化会对电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配产生一定的影响。而在一些不正常的运行情况下，同步发电机的端电压下降较快，需要励磁系统能够快速提高励磁电流，确保电网的电压水平和稳定性。例如在一些事故当中，就是因为工作人员只是单纯的提高发电机的有功功率，却忽略了应该同时提高发电机的励磁电流造成发电机失步。所以说，一个同步发电机励磁系统性能的好坏，直接影响到整个机组安全经济运行。
二、传统的励磁系统普遍存在的问题
大型汽轮发电机励磁系统主要包括三种励磁系统即直流励磁机励磁系统、三机励磁系统和自并励静止励磁系统。但是前两者存在着以下问题，因此在许多发电厂励磁系统已逐渐改造为自并励静止励磁系统。
（一）直流励磁机励磁系统普遍存在的问题
直流励磁机励磁系统虽然简单可靠、设备投资及运行费用较少，但由于滑环和碳刷之间总是存在接触不良等原因引起运行中励磁机内部长期打火，有时甚至会出现火花太大导致发电机不能正常工作。并且其维修量很大，设备运行稳定性较差，检修时还必须停机。
（二）三机励磁系统普遍存在的问题
三机励磁系统的励磁电源取自同轴的交流主励磁机，并且不受电力系统运行情况的影响，工作可靠。但是要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，存在“时滞”。因此其励磁系统较为复杂，机组轴系稳定性受到很多的限制。
三、大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及其优点
励磁方式主要包括两种方式即他励方式和自励方式。而后者目前又可分为自并励方式与自复励方式。自复励励磁系统的励磁功率电源是由发电机定子电流所提供。因此，即使电力系统受到扰动，仍可确保机组有相当大的同步转矩。而且在发电机近端短路时，也能够保证有相当好的强励能力，这不仅保障了电力系统较高的稳定性，又能够将电厂母线电压维持在较高水平。但是自复励励磁系统中的核心部件变流器，在电厂布置、造价、可靠性、运行维护以及制造技术等方面仍然存在着较大的问题。因此，在一些大型机组基本上已很少采用自复励励磁系统。
近年来，随着励磁系统技术上的不断进步，有着调压性能好，可靠性高，接线维护简单，可缩短机组轴长度，反应速度快等优点的自并励静止励磁在大型汽轮发电机得到了广泛的应用。自并励静止励磁系统主要包括励磁变压器、桥式功率整流装置、起励设备及励磁操作设备、励磁调节装置以及发电机灭磁及过电压保护装置等。
发电机自并励静止励磁中的励磁电源不用励磁机，而是采用了机端励磁变压器向整流装置供电的方式。这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，所以称为励静止励磁系统。又因为励磁电源是由发电机本身所提供，所以又称为发电机自并励系统。
发电机自并励静止励磁功率取自发电机端，经过励磁变压器进行降压后，然后通过三相晶闸管整流器整流后供给发电机励磁。自动励磁调节装置根据安装在发电机出口的电流互感器和电压互感器采集的电流、电压信号以及其它输入信号，再依据给定的调节准则去控制触发三相全控整流桥晶闸管的移相脉冲，以便能够按照给定的信号去改变发电机的励磁电流，从而保障发电机在单机运行时能够将电压稳定在一定水平下，在并网运行时实现无功功率的自动调节，确保电力系统安全稳定运行。
四、大型汽轮发电机自并励静止励磁故障及处理措施
（一） 上位机开启机组，但开机过程中升压失败
在上位机开启机组，但在开机过程中，上位机报警：升压失败。现场进行设备检查，没有任何异常现象。手动清除所有控制，手动起励仍无效。
分析此次自并励静止励磁起励的条件包括两个即开机令（由监控开出或就地按钮给出）和转速大于95%的额定转速（引自机组测速装置输出接点扩展继电器的常开触点）。只有以上两个励磁条件同时满足时，自并励静止励磁系统才会起动开机。工作人员进行故障处理，检查测速装置发现，转速大于95%额定转速，但继电器损坏，致使励磁系统不能正常接收到转速大于95%开入信号，不满足励磁起励条件，所以无法升压。更换继电器后，励磁系统起励正常。
（二）进行机组甩负荷试验时，机组无法正常建压
在对机组进行过速试验后，对机组进行甩负荷试验时，机组无法正常建压。维修人员仔细检查励磁调节系统和励磁有关的一次设备，没有发现异常现象。定子回路和转子回路绝缘良好，并且转子回路导通正常。利用直流电源作为他励电源，将直流电源的输出电流逐渐增大，但是发现机端电压、电流并没有明显的变化，作出初步分析，判定转子回路出现故障。然后拆除励磁电缆、转子引线和滑环，发现与转子引线相连的磁极短路（过速试验时磁极相碰所产生）。通过处理后，再次开机能够正常建压。
五、結束语
随着发电机单机容量的不断增加，电力故障不仅会给发电厂带来一定的危害，而且会对社会产生较大的损失。然而实践证明， 导致同步发电机故障停机的一个主要原因就是励磁系统故障。因此，提高大型汽轮发电机励磁系统的可靠性已成为电厂发展的首要目标。自并励静止励磁系统强迫停机要比传统的励磁系统低的多，所以在大型汽轮发电机上自并励静止励磁系统应得到广泛推广。
参考文献：
[1] 杨旭，刘立瑞，莫钰英. 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计、选型应注意的问题. 广东电力，1999， 6：20-24
[2] 王 斌. 自并励静止励磁系统起励失败原因分析及处理. 电力安全技术，2011，03：62-64
简介：
乔丽鹏（1980-），男，籍贯：山西长治人，职称：工程师，学历：本科，主要研究方向：继电保护。