超详细励磁系统介绍：CAMILLE BAUER 多功能变送器

超详细励磁系统介绍：CAMILLE BAUER 多功能变送器

励磁系统介绍

励磁系统(Excitation System)作用是控制发电机的电压和无功功率。

 

 

无功功率Reactive Power (VAR)

定义：许多用电设备都是根据电磁感应原理工作的，比如变压器，电机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递，为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。

凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。没有无功功率，电机就不会转动，变压器也不能变压。所以无功功率决不是无用功率。

 

作用：在正常情况下，用电设备不但从发电机取得有功功率，同时还需要从发电机取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。

发电机输出的无功与励磁电流大小有关。

什么是励磁？

发电机运行时需要有一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流，称为励磁电流，向同步发电机的转子绕组提供。

什么是励磁系统？

把整个供给励磁电流的线路和设备装置称为励磁系统。

■ 励磁系统的组成主要包含

■ 励磁控制单元

■ 励磁功率单元

■ 电力系统稳定器PSS

■ 限制和保护电路

■ 电力变送器和负载补偿

 

 

励磁控制单元

包括励磁调节器，强行励磁，强行减磁和灭磁等，它会根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出的励磁电流，满足发电机运行的需要。

■ 励磁调节器：由它感受发电机的电压，电流或其他参数的变化，然后对励磁功率单元施加控制作用，进行励磁调节，维持发电机端电压在给定范围内。

自动方式：比较发电机实际端电压与自动给定值，用以控制端电压。

手动方式：比较发电机实际励磁电流与手动给定值，用以控制励磁电流（当PT故障时）。

 

 

励磁功率单元

它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流，建立直流磁场。

■ 按照励磁电源的供给方式，励磁方式有以下几种

● 直流励磁系统

● 交流励磁系统

● 静态励磁系统

■ 按照励磁电流的供给方式，分为

● 他励发电机，从其他电源获得励磁电流的发电机

● 自励发电机，从发电机本身获得励磁电流的发电机   

直流励磁系统 DC excitation 

通常有两个励磁器-主励磁机和副励磁机。

采用他励式直流励磁机，副励磁机供给直流励磁机本身的励磁电流。

历史最悠久的一种励磁系统，但受制于装机容量偏小，应用范围逐渐缩小。

交流励磁系统 AC excitation 

现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。

交流励磁机装在发电机大轴上，输出的交流电流经整流装置整流后变成直流供给   转子励磁。

系统可分为两种主要的方式

● 他励整流器励磁系统

● 无刷励磁系统    

他励整流器励磁系统

● 不可控整流器励磁系统

一般由交流励磁机，不可控整流装置，励磁调节器和交流副励磁机等组成。

● 可控整流器励磁系统

一般由三相可控整流桥（晶闸管），励磁调节器，交流励磁机及其自励恒压装置组成。励磁调节器可调节可控整流器的导通角， 调节可控整流器的输出电压，从而调节发电机的励磁。 

 

 

无刷励磁系统 Brushless 

（无刷是指没有了碳刷，滑环等转动接触部件）

● 二极管(diode)无刷励磁系统

旋转整流器是二极管

● 晶闸管(Thyristor)无刷励磁系统

可控，旋转整流器是晶闸管

一般由交流励磁机，永磁副励磁机，旋转整流器，晶闸管整流器等组成。

如右图组成:1,2-电压/电流互感器 3-分流器（励磁电流检测）4-励磁控制单元 5-永磁型副励磁机（晶闸管整流器和控制装置的交流电源）6-晶闸管整流器 7-磁场开关 8-灭磁电阻 9-交流励磁机 10-旋转整流器（二极管或晶闸管，置于发电机大轴上，将9的交流输出整流为直流）

无刷励磁系统

它具有三相永磁副励磁机，其输出电压由晶闸管整流器整流和控制，为主交流励磁机提供直流电流，旋转整流器安装在同步发电机的转子上，不需要滑环和碳刷，整流器的输出直接连接到励磁绕组。        

 

静态自励励磁系统 Static excitation        

此系统取消了励磁机，采用变压器作为交流励磁电源，励磁变压器接在发电机出口或厂用母线上。

一般由励磁变压器，励磁控制单元，晶闸管桥式整流装置，磁场开关，起励装置等组成。

 

此系统具有快速响应时间，它的电源从发电机端接入，电刷用于提供励磁电流。直流电压通过晶闸管桥式电路整流获得。在启动过程中，起励磁场由外部电源提供。

 

现阶段大容量发电机组，一般都采用此类型励磁系统，水电

系统居多

 

CAMILLE BAUER能够提供的产品和应用

为了实现对发电机励磁的调节，控制和保护限制功能，在励磁调节器中需要取得与发电机组状态变量有关的运行参数作为反馈量，并依次进行运算。对这些反馈量的处理有两种方式，即模拟量采样和交流采样。

 

● 发电机端电压，电流和无功功率数据的采集和监测

● 励磁电压和励磁电流数据采集和监测

● 发电机的轴电压和轴电流监测

轴接地监测系统，轴电流会破坏润滑油膜产生电腐蚀.

● 励磁变压器谐波电流监测

● 励磁控制单元的冗余设计（主套和从套）

涉及到的产品和应用

Camille bauer 多功能变送器、电能质量分析仪、电量表等。

审核编辑 黄昊宇