勵磁系統(tǒng)概述
向同步發(fā)電機的轉子繞組供給勵磁電流的整套裝置叫做勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，它運行的可靠性對于發(fā)電機的安全和電網(wǎng)的穩(wěn)定有很大影響。發(fā)電機事故統(tǒng)計表明發(fā)電機事故中約1/3為勵磁系統(tǒng)事故，這不但影響發(fā)電機組的正常運行而且也影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，因此必須提高發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可靠性，而根據(jù)實際情況選擇正確的勵磁方式是保證勵磁系統(tǒng)可靠性的前提和關鍵。
勵磁系統(tǒng)由機端勵磁變壓器、可控硅整流裝置、勵磁調節(jié)器、滅磁和過電壓保護裝置、起勵裝置及必要的監(jiān)測、保護、報警輔助裝置等組成。
自并勵靜止勵磁系統(tǒng)
自勵式半導體勵磁系統(tǒng)中發(fā)電機的勵磁電源直接由發(fā)電機端電壓獲得，經(jīng)過控制整流后，送至發(fā)電機轉子回路，作為發(fā)電機的勵磁電流，以維持發(fā)電機端電壓恒定。這樣的勵磁系統(tǒng)就是無勵磁機的發(fā)電機自勵系統(tǒng)。最簡單的發(fā)電機自勵系統(tǒng)是直接使用發(fā)電機的端電壓作勵磁電流的電源，由自動勵磁調節(jié)器控制勵磁電流的大小，稱為自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)，簡稱自并勵系統(tǒng)。
自并勵系統(tǒng)中，除去轉子本體極其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機的部件外，沒有因供應勵磁電流而采用的機械轉動或機械接觸類元件，所以又稱為全靜止式勵磁系統(tǒng)。下圖為無勵磁機發(fā)電機自并勵系統(tǒng)框圖，其中發(fā)電機轉子勵磁電流電源由接于發(fā)電機機端的勵磁變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機轉子提供勵磁電流，可控硅元件SCR由自動勵磁調節(jié)器控制。注意：系統(tǒng)起勵時需要另加一個起勵電源。
自并勵靜止勵磁系統(tǒng)示意圖
勵磁變壓器特點：
為改善可控硅整流橋電壓波形，變壓器多采用星形-三角形(Y/Δ)接線，它的額定容量取決于勵磁系統(tǒng)應提供的直流功率值，一次電壓與發(fā)電機端電壓相同，二次電壓由勵磁系統(tǒng)的頂值電壓所決定，同時應考慮到在一次電壓為80%額定電壓值時仍能保證所需的頂值電壓值，提高系統(tǒng)的強勵能力。由于勵磁變壓器的繞組間存在寄生電容，勵磁變壓器的電源投入或切除以及大氣過電壓均會在變壓器中產(chǎn)生過電壓，所以必須采取相應措施來限制操作過電壓，目前的解決措施在一、二次繞組間加隔離屏蔽層，在二次繞組接入對地電容、安裝過電壓吸收裝置等。
勵磁調節(jié)器：
發(fā)電機勵磁調節(jié)器采用雙通道數(shù)字式，其性能可靠，具有微調節(jié)和提高發(fā)電機暫態(tài)穩(wěn)定的特性。具有手動和雙自動通道，各通道之間相互獨立，可隨時停用任一通道進行檢修。兩個通道可相互跟蹤，保證無擾動切換。
作用：維持機端電壓、合理分配機組的無功功率、維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
勵磁調節(jié)器運行中的檢查項目：
1、檢查勵磁調節(jié)器的輸出電壓、電流，發(fā)電機的定子電壓、無功功率穩(wěn)定
2、檢查勵磁調節(jié)器無過勵限制動作指示和低勵限制動作指示。
3、勵磁調節(jié)器裝置無報警。
4、檢查勵磁調節(jié)器裝置無過熱及異味、異音。
5、檢查勵磁調節(jié)器內的風扇運行正常。
可控硅整流裝置：
功率整流裝置的一個功率柜退出運行時，能夠滿足強勵和1.1倍額定勵磁電流運行要求。當有2個功率柜退出運行時，能夠供發(fā)電機額定工況所需要的勵磁容量，此時勵磁電流限制器設定值將自動減少，不能進行強勵。如果3臺功率柜故障則自動切斷勵磁。
冷卻方式采用強迫風冷，采用兩臺冷卻風機,一臺工作,一臺備用。冷卻風機采用二路冷卻風機電源，二路電源能自動切換。
起勵和滅磁單元：
在發(fā)電機電壓建立前，勵磁變壓器不能提供勵磁電源，解決這個問題的方式是首先利用起勵電源對發(fā)電機進行勵磁，待發(fā)電機電壓達到或大于30%時通過切換裝置自動退出起勵回路，轉換為勵磁變壓器提供勵磁電源。發(fā)電機外部起勵電源取自380V汽機MCC ，經(jīng)變壓器及整流裝置轉換成直流供給轉子繞組勵磁。
滅磁電阻經(jīng)過跨接器連接到發(fā)電機轉子回路。當滅磁開關跳閘后，由滅磁開關輔助觸點去起動觸發(fā)單元，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，使跨接器可控硅導通，把滅磁電阻連接到發(fā)電機轉子回路而滅磁。
勵磁系統(tǒng)的操作與監(jiān)視
勵磁變壓器的檢查：執(zhí)行干式變壓器的檢查內容，特別要注意變壓器實際運行溫度監(jiān)視、冷卻風機運行狀態(tài)和變壓器聲音、氣味的檢查。
勵磁裝置的調節(jié)柜應檢查：
1)穩(wěn)壓電源的工作情況。備用穩(wěn)壓電源應處在良好備用狀態(tài)；
2)各控制開關，如電壓、電流輸入開關；直流電源、交流電源開關；方式開關的位置應正確；
3)各儀表，如輸入電壓、電流；輸出電壓、電流、平衡表；電壓整定器整定輸出指示是否與集控室儀表相符合；
4)AVR控制單元運行正常。
5)各種保護限制裝置，如瞬時電流限制器、過勵保護、低勵限制保護等信號是否發(fā)出；
6)可控硅保護熔斷器是否有熔斷信號發(fā)出；
滅磁開關柜各熔斷器良好，滅磁開關機械合閘位置正確。
調節(jié)柜冷卻系統(tǒng)運行正常，風壓正常，風向正確。備用冷卻風機在備用位置。
可控硅整流柜柜門關閉良好，面板上顯示屏參數(shù)正常。
發(fā)電機失磁
勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性與否事關整臺機組的安全穩(wěn)定運行，勵磁運行不良會導致嚴重后果；例如發(fā)電機轉子一點接地、發(fā)電機失磁等。
現(xiàn)象：
1）發(fā)電機失磁后，失磁保護動作于全停Ⅰ；DCS報警窗口發(fā)“發(fā)變組保護動作”、“發(fā)電機失磁”信號，可能發(fā)“失步”、“勵磁系統(tǒng)故障”、“發(fā)電機TV斷線”、“低勵限制器動作”等信號。
2）發(fā)電機失磁后，失磁保護因故未投或拒動，發(fā)電機呈失磁異步運行狀態(tài)時，其主要現(xiàn)象是：
a)發(fā)電機無功功率指示負值，功率因數(shù)指示進相。
b)發(fā)電機有功功率指示降低并有擺動現(xiàn)象。
c)發(fā)電機定子電壓略有下降。
d)發(fā)電機定子電流大幅度上升，且周期性擺動，若此時有功負荷較大時，則定子嚴重過負荷。
e)轉子電流指示等于零或接近于零，當轉子回路未斷開時，發(fā)電機轉子電流從零向兩個方向擺動。
f)發(fā)電機轉子電壓指示呈周期性擺動。
g)發(fā)電機轉速超過同步轉速。
h)相鄰機組強勵可能動作。
原因：
1）勵磁回路的母線、繞組、碳刷及滑環(huán)故障。
2）勵磁調節(jié)器故障。
3）滅磁開關MK誤斷開。
4）運行或維護人員誤操作。
5）整流裝置故障。
6）勵磁變壓器故障。
7）二次回路故障引起誤動。
處理：
1）匯報值長，聯(lián)系檢修人員。
2）如果發(fā)電機失磁保護動作，機組跳閘，按發(fā)電機跳閘處理，同時對勵磁回路進行檢查。
3）如果發(fā)電機失磁保護未投入或未動作，應立即將發(fā)電機解列，并檢查廠用電備用電源自投情況，如自投不成功，在確認工作開關在分位后立即手動投入。
4）發(fā)電機失磁時，相鄰運行機組的AVR必須投入自動方式運行，并允許這些發(fā)電機、主變按短時事故過負荷運行。
