发电厂励磁系统介绍
励磁系统概述
向同步发电机的转子绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它运行的可靠性对于发电机的安全和电网的稳定有很大影响。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须提高发电机励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。
励磁系统由机端励磁变压器、可控硅整流装置、励磁调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置及必要的监测、保护、报警辅助装置等组成。
自并励静止励磁系统
自励式半导体励磁系统中发电机的励磁电源直接由发电机端电压获得，经过控制整流后，送至发电机转子回路，作为发电机的励磁电流，以维持发电机端电压恒定。这样的励磁系统就是无励磁机的发电机自励系统。最简单的发电机自励系统是直接使用发电机的端电压作励磁电流的电源，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小，称为自并励可控硅励磁系统，简称自并励系统。
自并励系统中，除去转子本体极其滑环这些属于发电机的部件外，没有因供应励磁电流而采用的机械转动或机械接触类元件，所以又称为全静止式励磁系统。下图为无励磁机发电机自并励系统框图，其中发电机转子励磁电流电源由接于发电机机端的励磁变压器ZB提供，经可控硅整流向发电机转子提供励磁电流，可控硅元件SCR由自动励磁调节器控制。注意：系统起励时需要另加一个起励电源。
自并励静止励磁系统示意图
励磁变压器特点：
为改善可控硅整流桥电压波形，变压器多采用星形-三角形(Y/Δ)接线，它的额定容量取决于励磁系统应提供的直流功率值，一次电压与发电机端电压相同，二次电压由励磁系统的顶值电压所决定，同时应考虑到在一次电压为80%额定电压值时仍能保证所需的顶值电压值，提高系统的强励能力。由于励磁变压器的绕组间存在寄生电容，励磁变压器的电源投入或切除以及大气过电压均会在变压器中产生过电压，所以必须采取相应措施来限制操作过电压，目前的解决措施在一、二次绕组间加隔离屏蔽层，在二次绕组接入对地电容、安装过电压吸收装置等。
励磁调节器：
发电机励磁调节器采用双通道数字式，其性能可靠，具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。具有手动和双自动通道，各通道之间相互独立，可随时停用任一通道进行检修。两个通道可相互跟踪，保证无扰动切换。
作用：维持机端电压、合理分配机组的无功功率、维持电力系统的稳定性。
励磁调节器运行中的检查项目：
1、检查励磁调节器的输出电压、电流，发电机的定子电压、无功功率稳定
2、检查励磁调节器无过励限制动作指示和低励限制动作指示。
3、励磁调节器装置无报警。
4、检查励磁调节器装置无过热及异味、异音。
5、检查励磁调节器内的风扇运行正常。
可控硅整流装置：
功率整流装置的一个功率柜退出运行时，能够满足强励和1.1倍额定励磁电流运行要求。当有2个功率柜退出运行时，能够供发电机额定工况所需要的励磁容量，此时励磁电流限制器设定值将自动减少，不能进行强励。如果3台功率柜故障则自动切断励磁。
冷却方式采用强迫风冷，采用两台冷却风机,一台工作,一台备用。冷却风机采用二路冷却风机电源，二路电源能自动切换。
起励和灭磁单元：
在发电机电压建立前，励磁变压器不能提供励磁电源，解决这个问题的方式是首先利用起励电源对发电机进行励磁，待发电机电压达到或大于30%时通过切换装置自动退出起励回路，转换为励磁变压器提供励磁电源。发电机外部起励电源取自380V汽机MCC ，经变压器及整流装置转换成直流供给转子绕组励磁。
灭磁电阻经过跨接器连接到发电机转子回路。当灭磁开关跳闸后，由灭磁开关辅助触点去起动触发单元，产生触发脉冲，使跨接器可控硅导通，把灭磁电阻连接到发电机转子回路而灭磁。
励磁系统的操作与监视
励磁变压器的检查：执行干式变压器的检查内容，特别要注意变压器实际运行温度监视、冷却风机运行状态和变压器声音、气味的检查。
励磁装置的调节柜应检查：
1)稳压电源的工作情况。备用稳压电源应处在良好备用状态；
2)各控制开关，如电压、电流输入开关；直流电源、交流电源开关；方式开关的位置应正确；
3)各仪表，如输入电压、电流；输出电压、电流、平衡表；电压整定器整定输出指示是否与集控室仪表相符合；
4)AVR控制单元运行正常。
5)各种保护限制装置，如瞬时电流限制器、过励保护、低励限制保护等信号是否发出；
6)可控硅保护熔断器是否有熔断信号发出；
灭磁开关柜各熔断器良好，灭磁开关机械合闸位置正确。
调节柜冷却系统运行正常，风压正常，风向正确。备用冷却风机在备用位置。
可控硅整流柜柜门关闭良好，面板上显示屏参数正常。
发电机失磁
励磁系统稳定性与否事关整台机组的安全稳定运行，励磁运行不良会导致严重后果；例如发电机转子一点接地、发电机失磁等。
现象：
1）发电机失磁后，失磁保护动作于全停Ⅰ；DCS报警窗口发“发变组保护动作”、“发电机失磁”信号，可能发“失步”、“励磁系统故障”、“发电机TV断线”、“低励限制器动作”等信号。
2）发电机失磁后，失磁保护因故未投或拒动，发电机呈失磁异步运行状态时，其主要现象是：
a)发电机无功功率指示负值，功率因数指示进相。
b)发电机有功功率指示降低并有摆动现象。
c)发电机定子电压略有下降。
d)发电机定子电流大幅度上升，且周期性摆动，若此时有功负荷较大时，则定子严重过负荷。
e)转子电流指示等于零或接近于零，当转子回路未断开时，发电机转子电流从零向两个方向摆动。
f)发电机转子电压指示呈周期性摆动。
g)发电机转速超过同步转速。
h)相邻机组强励可能动作。
原因：
1）励磁回路的母线、绕组、碳刷及滑环故障。
2）励磁调节器故障。
3）灭磁开关MK误断开。
4）运行或维护人员误操作。
5）整流装置故障。
6）励磁变压器故障。
7）二次回路故障引起误动。
处理：
1）汇报值长，联系检修人员。
2）如果发电机失磁保护动作，机组跳闸，按发电机跳闸处理，同时对励磁回路进行检查。
3）如果发电机失磁保护未投入或未动作，应立即将发电机解列，并检查厂用电备用电源自投情况，如自投不成功，在确认工作开关在分位后立即手动投入。
4）发电机失磁时，相邻运行机组的AVR必须投入自动方式运行，并允许这些发电机、主变按短时事故过负荷运行。