摘要：它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)電站出口附近發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)，有利于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，在故障切除時(shí)間比較長、系統(tǒng)容量相對小的50、60年代這一優(yōu)點(diǎn)是很突出的。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢已不是很明顯……

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁控制 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定 影響

第一章：勵(lì)磁系統(tǒng)概述

第一節(jié)：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)介紹

　　它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)電站出口附近發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)，有利于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，在故障切除時(shí)間比較長、系統(tǒng)容量相對小的50、60年代這一優(yōu)點(diǎn)是很突出的。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢已不是很明顯。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，元部件少，其勵(lì)磁電源來自機(jī)端變壓器，無旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量小。且由于變壓器容量的變更比交流勵(lì)磁機(jī)的變更更簡單、容易，因而更經(jīng)濟(jì)，更容易滿足不同電力系統(tǒng)、不同電站的暫態(tài)穩(wěn)定水平對勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同要求。

　　它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于交流勵(lì)磁機(jī)是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，難以標(biāo)準(zhǔn)化，即使是同容量的發(fā)電機(jī)，尤其是水輪發(fā)電機(jī)，由于水頭、轉(zhuǎn)速的不同，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同，交流勵(lì)磁機(jī)的容量、尺寸也不同，因此，價(jià)格較自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)貴。另外它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)與自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對較低，運(yùn)行維護(hù)量大。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它的勵(lì)磁電源來自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)其強(qiáng)勵(lì)能力下降，對電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。不過隨著電力系統(tǒng)中快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，且自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過變壓器靈活地選擇強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，可以較好地滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的要求。

　　綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素，推薦在發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)快速勵(lì)磁方式。為驗(yàn)證其正確性，通過穩(wěn)定計(jì)算研究了滿發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式的穩(wěn)定情況，計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時(shí)加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。

　　直流機(jī)勵(lì)磁方式是采用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的勵(lì)磁電流。其中直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是與無勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比較，廠用電率較低。缺點(diǎn)是直流勵(lì)磁機(jī)存在整流環(huán)，功率過大時(shí)制造有一定困難，100MW以上汽輪發(fā)電機(jī)組難以采用。直流勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，勵(lì)磁電流通過換向器和電刷供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁電流，形成有碳刷勵(lì)磁。直流機(jī)勵(lì)磁方式又可分為自勵(lì)式和它勵(lì)式。專門用來給同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路供電的直流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)稱為直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。

　　它勵(lì)直流勵(lì)磁方式，就是在它勵(lì)系統(tǒng)中增加副勵(lì)磁機(jī)，用來供給勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，副勵(lì)磁機(jī)FL為主勵(lì)磁機(jī)JL的勵(lì)磁機(jī)，副勵(lì)磁機(jī)與主勵(lì)磁機(jī)均與發(fā)電機(jī)同軸。與自勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比較，自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別是對主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式而言的。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)比自勵(lì)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)多用了一臺副勵(lì)磁機(jī)，所用設(shè)備增多，占用空間大，投資大。但是提高了勵(lì)磁機(jī)的電壓增長速度，因而減小了勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)。他勵(lì)直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)一般只用在水輪發(fā)電機(jī)組上。

　　采用直流勵(lì)磁供電的勵(lì)磁方式，在過去的十幾年間，是同步發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式。目前大多數(shù)中小型同步發(fā)電機(jī)仍采用這種勵(lì)磁方式。長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這種勵(lì)磁方式具有獨(dú)立的，不受外系統(tǒng)干擾的勵(lì)磁電源。勵(lì)磁可靠性高，且調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。但換向器和電刷的維護(hù)工作量大。近年來，隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展，同步發(fā)電機(jī)的容量愈來愈大，要求勵(lì)磁功率也相應(yīng)增大，而大容量的直流勵(lì)磁機(jī)無論在換向問題或電機(jī)的結(jié)構(gòu)上都受到限制。因此，直流勵(lì)磁方式愈來愈不能滿足要求。目前，在100MW及以上發(fā)電機(jī)上很少采用。我廠為保證勵(lì)磁系統(tǒng)的高可靠性而配備的備用勵(lì)磁機(jī)就是它勵(lì)直流機(jī)勵(lì)勵(lì)磁方式。

第二節(jié)：交流機(jī)勵(lì)磁方式

　　用直流機(jī)作為勵(lì)磁電源，不僅維護(hù)困難，而且在應(yīng)用上也有限制。采用交流機(jī)勵(lì)磁方式，由于勵(lì)磁機(jī)容量相對較小，只占同步發(fā)電機(jī)容量的0.3～0.5，且時(shí)間常數(shù)也較?。错憫?yīng)速度快）。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的大容量發(fā)電機(jī)（如200MW、300MW等），都采用交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)?，F(xiàn)在大容量的發(fā)電機(jī)，要求勵(lì)磁系統(tǒng)有很高的可靠性和很快的響應(yīng)速度。而直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)存在的整流環(huán)是安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，容量不能制造的很大，所以100MW及以上容量機(jī)組都用交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的核心設(shè)備是交流勵(lì)磁機(jī)，其容量相對較小，只占同步發(fā)電機(jī)容量的0.3%～0.5%。由于要求其響應(yīng)速度很快，所以大型機(jī)組的交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)一般采用他勵(lì)方式，既有主勵(lì)磁機(jī)，也有副勵(lì)磁機(jī)。

　　交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)是采用專門的交流勵(lì)磁機(jī)代替了直流勵(lì)磁機(jī)，并與發(fā)電機(jī)同軸。它運(yùn)行發(fā)出的交流電，經(jīng)整流電路后變成直流，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。

第三節(jié)：其他勵(lì)磁方式

1.1自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)

　　自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源從本機(jī)出口電壓直接獲得。為了維持端電壓的恒定用可控硅整流元件。因此，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整電流輸出至何處向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電：

　　方案中，自勵(lì)的交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)可控硅整流橋B向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制此可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整其輸出電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。交流勵(lì)磁機(jī)本身則經(jīng)過令一個(gè)反饋回路，由自身的恒壓單元來保證其交流勵(lì)磁電壓的恒定。由于這種方案完全不考慮勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)，因而，勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度比較快，時(shí)間常數(shù)小，但是，對其容量要求較大。

1.2無刷勵(lì)磁系統(tǒng)

　　在他勵(lì)和自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流全部由可控硅（或二極管）供給，而可控硅（或二極管）是靜止的故稱為靜止勵(lì)磁。在靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中要經(jīng)過滑環(huán)才能向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流。滑環(huán)是一種轉(zhuǎn)動接觸元件。隨著發(fā)電機(jī)容量的快速增大，巨型機(jī)組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大增加（3000～5000安培），轉(zhuǎn)子滑環(huán)中通過如此大的電流，滑環(huán)的數(shù)量就要增加很多。為了防止機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中個(gè)別滑環(huán)過熱，每個(gè)滑環(huán)必須分擔(dān)同樣大小的電流。為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性取消滑環(huán)這一薄弱環(huán)節(jié)，使整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)都無轉(zhuǎn)動接觸的元件，就產(chǎn)生了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，如下圖所示：

　　副勵(lì)磁機(jī)FL是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，其永磁部分畫在旋轉(zhuǎn)部分的虛線框內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)無刷勵(lì)磁，主勵(lì)磁機(jī)與一般的同步發(fā)電機(jī)的工作原理基本相同，只是電樞是旋轉(zhuǎn)的。其發(fā)出的三相交流電經(jīng)過二極管整流后，直接送到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路作勵(lì)磁電源，因?yàn)閯?lì)磁機(jī)的電樞與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件，這就實(shí)現(xiàn)了無刷勵(lì)磁。

　　主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組JLLQ是靜止的，即主勵(lì)磁機(jī)是一個(gè)磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。靜止的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組便于自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對勵(lì)磁機(jī)輸出電流的控制，以維持發(fā)電機(jī)端電壓保持恒定。

　　在方案一中，考慮到勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組LLQ的時(shí)間常數(shù)，其響應(yīng)速度較慢。為了提高響應(yīng)速度可以采用方案二，就是將可控硅整流橋裝設(shè)旋轉(zhuǎn)部分，代替方案一旋轉(zhuǎn)部件中的二極管整流橋。方案二中由中頻副勵(lì)磁機(jī)ZPF供電給交流主勵(lì)磁機(jī)JL的直流勵(lì)磁繞組JLLQ?？煽毓璧挠|發(fā)脈沖由同軸旋轉(zhuǎn)的觸發(fā)脈沖發(fā)生器PG供給。PG也是一個(gè)由多相繞組組成的電樞，它的磁場由d、q兩個(gè)互相垂直的繞組的磁場合成，因此當(dāng)d、q磁場的大小作各種不同的變化時(shí)，PG的合成磁場（相對JLLQ磁場）就在作不同角度的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的范圍為90°。這樣就使得PG的觸發(fā)脈沖與主勵(lì)磁機(jī)JL各相交流電壓之間，產(chǎn)生不同的相角變化，從而控制主勵(lì)磁機(jī)送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流的大小，以達(dá)到維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的目的。

　　在方案二中，不必考慮主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組JLLQ時(shí)間常數(shù)的影響，所以其響應(yīng)速度比方案一快，其自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸出與其他勵(lì)磁系統(tǒng)不同，顯得較為復(fù)雜一些，但并不難實(shí)現(xiàn)。總的來說，其優(yōu)點(diǎn)是：革除了滑環(huán)和碳刷等轉(zhuǎn)動接觸部分。其缺點(diǎn)是：在監(jiān)視與維修上有其不方便之處。由于與轉(zhuǎn)子回路直接連接的元件都是旋轉(zhuǎn)的，因而轉(zhuǎn)子回路的電壓電流都不能用普通的直流電壓表、直流電流表直接進(jìn)行監(jiān)視，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，二極管與可控硅的運(yùn)行狀況，接線是否開脫，熔絲是否熔斷等等都不便監(jiān)視。因而在運(yùn)行維護(hù)上不太方便。但隨著科技的發(fā)展，監(jiān)視問題正在得到逐步解決。

1.3無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)

　　勵(lì)磁機(jī)本身就是可靠性不高的元件，可以說它是勵(lì)磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)之一，因勵(lì)磁機(jī)故障而迫使發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行的事故并非鮮見，故相應(yīng)地出現(xiàn)了不用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方案。如下圖所示：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源直接由發(fā)電機(jī)端電壓獲得，經(jīng)過控制整流后，送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的勵(lì)磁方式，是無勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)。最簡單的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)是直接使用發(fā)電機(jī)的端電壓作勵(lì)磁電流的電源，由自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁電流的大小，稱為自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，簡稱自并勵(lì)系統(tǒng)。自并勵(lì)系統(tǒng)中，除去轉(zhuǎn)子本體極其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機(jī)的部件外，沒有因供應(yīng)勵(lì)磁電流而采用的機(jī)械轉(zhuǎn)動或機(jī)械接觸類元件，所以又稱為全靜止式勵(lì)磁系統(tǒng)。下圖為無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)框圖，其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流電源由接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，可控硅元件SCR由自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制。系統(tǒng)起勵(lì)時(shí)需要令加一個(gè)起勵(lì)電源。

　　無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠性高；縮短了機(jī)組的長度，減少了基建投資及有利于主機(jī)的檢修維護(hù)；由可控硅元件直接控制轉(zhuǎn)子電壓，可以獲得較快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度；由發(fā)電機(jī)機(jī)端獲取勵(lì)磁能量，與同軸勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)相比，發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，機(jī)組的過電壓也低一些。其缺點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)出口近端短路而故障切除時(shí)間較長時(shí)，缺乏足夠的強(qiáng)行勵(lì)磁能力，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響不如其它勵(lì)磁方式有利。

　　由于以上特點(diǎn)，使得無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)在國內(nèi)外電力系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)中受到相當(dāng)重視。在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間由升壓變壓器的單元接線和抽水蓄能機(jī)組等勵(lì)磁系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。

　　隨著微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用，氧化鋅非線性滅磁電阻的研制成功及大功率晶閘管及晶體管的廣泛應(yīng)用，提高了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，較大地改善了勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)。

　　在諸多勵(lì)磁系統(tǒng)中，直接勵(lì)磁機(jī)維護(hù)困難，調(diào)節(jié)器響應(yīng)時(shí)間長達(dá)1～5s，動態(tài)性能差，當(dāng)空載起勵(lì)時(shí)，電壓超調(diào)量大，頻率特性差；他勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)需裝設(shè)交流勵(lì)磁機(jī)，并要求廠房高度高，當(dāng)其用于慢速水輪機(jī)時(shí)，交流勵(lì)磁機(jī)體質(zhì)量大、尺寸大、維修工作量大。20世紀(jì)70～80年代，發(fā)電廠開始用自復(fù)勵(lì)及自并勵(lì)的可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，由于它們均屬于快速勵(lì)磁系統(tǒng)，動態(tài)性能優(yōu)良，尤其是帶有微型計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自并激靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電廠中得以廣泛的應(yīng)用。自并激勵(lì)磁系統(tǒng)接線簡單、設(shè)備少、造價(jià)低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件并維護(hù)簡單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)。尤其是水電站往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū)，為提高輸電的穩(wěn)定性，對勵(lì)磁系統(tǒng)要求能快速響應(yīng)，而自并激勵(lì)磁系統(tǒng)恰好能滿足這個(gè)要求。

　　1.4自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)

　　自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源從本機(jī)出口電壓直接獲得。為了維持端電壓的恒定用可控硅整流元件。因此，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整電流輸出至何處向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電：

　　方案中，自勵(lì)的交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)可控硅整流橋B向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子送電，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制此可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整其輸出電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。交流勵(lì)磁機(jī)本身則經(jīng)過令一個(gè)反饋回路，由自身的恒壓單元來保證其交流勵(lì)磁電壓的恒定。由于這種方案完全不考慮勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)，因而，勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度比較快，時(shí)間常數(shù)小，但是，對其容量要求較大。

　　1.5無刷勵(lì)磁系統(tǒng)

　　在他勵(lì)和自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流全部由可控硅（或二極管）供給，而可控硅（或二極管）是靜止的故稱為靜止勵(lì)磁。在靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中要經(jīng)過滑環(huán)才能向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動接觸元件。隨著發(fā)電機(jī)容量的快速增大，巨型機(jī)組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大增加（3000～5000安培），轉(zhuǎn)子滑環(huán)中通過如此大的電流，滑環(huán)的數(shù)量就要增加很多。為了防止機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中個(gè)別滑環(huán)過熱，每個(gè)滑環(huán)必須分擔(dān)同樣大小的電流。為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性取消滑環(huán)這一薄弱環(huán)節(jié)，使整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)都無轉(zhuǎn)動接觸的元件，就產(chǎn)生了無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，如下圖所示：

　　副勵(lì)磁機(jī)FL是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，其永磁部分畫在旋轉(zhuǎn)部分的虛線框內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)無刷勵(lì)磁，主勵(lì)磁機(jī)與一般的同步發(fā)電機(jī)的工作原理基本相同，只是電樞是旋轉(zhuǎn)的。其發(fā)出的三相交流電經(jīng)過二極管整流后，直接送到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路作勵(lì)磁電源，因?yàn)閯?lì)磁機(jī)的電樞與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)與電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件，這就實(shí)現(xiàn)了無刷勵(lì)磁。

　　主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組JLLQ是靜止的，即主勵(lì)磁機(jī)是一個(gè)磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。靜止的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組便于自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對勵(lì)磁機(jī)輸出電流的控制，以維持發(fā)電機(jī)端電壓保持恒定。

　　在方案一中，考慮到勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組LLQ的時(shí)間常數(shù)，其響應(yīng)速度較慢。為了提高響應(yīng)速度可以采用方案二，就是將可控硅整流橋裝設(shè)旋轉(zhuǎn)部分，代替方案一旋轉(zhuǎn)部件中的二極管整流橋。方案二中由中頻副勵(lì)磁機(jī)ZPF供電給交流主勵(lì)磁機(jī)JL的直流勵(lì)磁繞組JLLQ?？煽毓璧挠|發(fā)脈沖由同軸旋轉(zhuǎn)的觸發(fā)脈沖發(fā)生器PG供給。PG也是一個(gè)由多相繞組組成的電樞，它的磁場由d、q兩個(gè)互相垂直的繞組的磁場合成，因此當(dāng)d、q磁場的大小作各種不同的變化時(shí)，PG的合成磁場（相對JLLQ磁場）就在作不同角度的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的范圍為90°。這樣就使得PG的觸發(fā)脈沖與主勵(lì)磁機(jī)JL各相交流電壓之間，產(chǎn)生不同的相角變化，從而控制主勵(lì)磁機(jī)送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流的大小，以達(dá)到維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的目的。

　　在方案二中，不必考慮主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組JLLQ時(shí)間常數(shù)的影響，所以其響應(yīng)速度比方案一快，其自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸出與其他勵(lì)磁系統(tǒng)不同，顯得較為復(fù)雜一些，但并不難實(shí)現(xiàn)。總的來說，其優(yōu)點(diǎn)是：革除了滑環(huán)和碳刷等轉(zhuǎn)動接觸部分。其缺點(diǎn)是：在監(jiān)視與維修上有其不方便之處。由于與轉(zhuǎn)子回路直接連接的元件都是旋轉(zhuǎn)的，因而轉(zhuǎn)子回路的電壓電流都不能用普通的直流電壓表、直流電流表直接進(jìn)行監(jiān)視，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，二極管與可控硅的運(yùn)行狀況，接線是否開脫，熔絲是否熔斷等等都不便監(jiān)視。因而在運(yùn)行維護(hù)上不太方便。但隨著科技的發(fā)展，監(jiān)視問題正在得到逐步解決。

　　1.6無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)。

　　勵(lì)磁機(jī)本身就是可靠性不高的元件，可以說它是勵(lì)磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)之一，因勵(lì)磁機(jī)故障而迫使發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行的事故并非鮮見，故相應(yīng)地出現(xiàn)了不用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方案。如下圖所示：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源直接由發(fā)電機(jī)端電壓獲得，經(jīng)過控制整流后，送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的勵(lì)磁方式，是無勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)。最簡單的發(fā)電機(jī)自勵(lì)系統(tǒng)是直接使用發(fā)電機(jī)的端電壓作勵(lì)磁電流的電源，由自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁電流的大小，稱為自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，簡稱自并勵(lì)系統(tǒng)。自并勵(lì)系統(tǒng)中，除去轉(zhuǎn)子本體極其滑環(huán)這些屬于發(fā)電機(jī)的部件外，沒有因供應(yīng)勵(lì)磁電流而采用的機(jī)械轉(zhuǎn)動或機(jī)械接觸類元件，所以又稱為全靜止式勵(lì)磁系統(tǒng)。下圖為無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)框圖，其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流電源由接于發(fā)電機(jī)機(jī)端的整流變壓器ZB提供，經(jīng)可控硅整流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，可控硅元件SCR由自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制。系統(tǒng)起勵(lì)時(shí)需要令加一個(gè)起勵(lì)電源。

　　無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠性高；縮短了機(jī)組的長度，減少了基建投資及有利于主機(jī)的檢修維護(hù)；由可控硅元件直接控制轉(zhuǎn)子電壓，可以獲得較快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度；由發(fā)電機(jī)機(jī)端獲取勵(lì)磁能量，與同軸勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)相比，發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，機(jī)組的過電壓也低一些。其缺點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)出口近端短路而故障切除時(shí)間較長時(shí)，缺乏足夠的強(qiáng)行勵(lì)磁能力，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響不如其它勵(lì)磁方式有利。

　　由于以上特點(diǎn)，使得無勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)在國內(nèi)外電力系統(tǒng)大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)中受到相當(dāng)重視。在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間由升壓變壓器的單元接線和抽水蓄能機(jī)組等勵(lì)磁系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。

　　隨著微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用，氧化鋅非線性滅磁電阻的研制成功及大功率晶閘管及晶體管的廣泛應(yīng)用，提高了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，較大地改善了勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)。

　　在諸多勵(lì)磁系統(tǒng)中，直接勵(lì)磁機(jī)維護(hù)困難，調(diào)節(jié)器響應(yīng)時(shí)間長達(dá)1～5s，動態(tài)性能差，當(dāng)空載起勵(lì)時(shí)，電壓超調(diào)量大，頻率特性差；他勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)需裝設(shè)交流勵(lì)磁機(jī)，并要求廠房高度高，當(dāng)其用于慢速水輪機(jī)時(shí)，交流勵(lì)磁機(jī)體質(zhì)量大、尺寸大、維修工作量大。20世紀(jì)70～80年代，發(fā)電廠開始用自復(fù)勵(lì)及自并勵(lì)的可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，由于它們均屬于快速勵(lì)磁系統(tǒng)，動態(tài)性能優(yōu)良，尤其是帶有微型計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自并激靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電廠中得以廣泛的應(yīng)用。自并激勵(lì)磁系統(tǒng)接線簡單、設(shè)備少、造價(jià)低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件并維護(hù)簡單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)。尤其是水電站往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū)，為提高輸電的穩(wěn)定性，對勵(lì)磁系統(tǒng)要求能快速響應(yīng)，而自并激勵(lì)磁系統(tǒng)恰好能滿足這個(gè)要求。
 

第二章：下花園電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概況分析

第一節(jié)：靜止勵(lì)磁系統(tǒng)及工作原理

　　我廠3臺發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)是采用的靜止整流器勵(lì)磁方式原理圖如下圖所示。在圖示的交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中主勵(lì)磁機(jī)L和副勵(lì)磁機(jī)FL，是與發(fā)電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)的交流機(jī)，而整流設(shè)備為靜止元件。主勵(lì)磁機(jī)L的頻率為100HZ的交流發(fā)電機(jī)，必須經(jīng)過硅整流橋GZ整流，變?yōu)橹绷麟娫矗┙o發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁。副勵(lì)磁機(jī)FL是一個(gè)頻率500HZ的中頻交流永磁發(fā)電機(jī)。本身不另設(shè)勵(lì)磁回路。簡化了勵(lì)磁系統(tǒng)。FL的輸出功率，KZ通過整流，作為主勵(lì)磁機(jī)L的勵(lì)磁電源。勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置ZTL的作用是根據(jù)發(fā)電機(jī)端電壓的偏差信號，輸出一個(gè)相應(yīng)的觸發(fā)脈沖，對可控硅的導(dǎo)通角進(jìn)行控制，控制了主勵(lì)磁機(jī)的輸出功率，從而改變了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁電流的自動調(diào)節(jié)。在靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)中，由于硅整流元件代替了直流勵(lì)磁機(jī)的換向器，因此，改善了勵(lì)磁機(jī)的運(yùn)行條件，使維護(hù)工作量減少。采用交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)與直流勵(lì)磁系統(tǒng)一樣，具有獨(dú)立的勵(lì)磁電源。不受外系統(tǒng)干擾，供電可靠的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)解決了整流子運(yùn)行維護(hù)問題。且交流勵(lì)磁機(jī)的容量不受限制，所以用于大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)。因?yàn)椴捎媒涣鲃?lì)磁機(jī)系統(tǒng)，體積龐大、價(jià)格昂貴，各勵(lì)磁機(jī)之間的功率傳送仍通過電刷，因此也屬于有刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

　　上圖為他勵(lì)式交流勵(lì)磁機(jī)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)簡圖：他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的副勵(lì)磁機(jī)一般為中頻發(fā)電機(jī)，頻率為400HZ或500HZ，主勵(lì)磁機(jī)的頻率為100HZ，組成響應(yīng)速度快的勵(lì)磁系統(tǒng)。副勵(lì)磁機(jī)是自勵(lì)式的交流發(fā)電機(jī)，為保持其端電壓的恒定，由一個(gè)簡單的自動調(diào)壓器調(diào)整其勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁繞組FLLQ由本機(jī)組電壓經(jīng)可控硅整流后供電，由于可控硅的可靠起勵(lì)電壓較高，在啟動時(shí)需要外加一個(gè)直流起勵(lì)電壓，直至副勵(lì)磁機(jī)的交流電壓值足以使可控硅導(dǎo)通時(shí)，才能正常工作。此時(shí)起勵(lì)電源退出運(yùn)行。這是交流自勵(lì)式發(fā)電機(jī)與直流自勵(lì)式發(fā)電機(jī)的不同之處。其缺點(diǎn)是如果一個(gè)發(fā)電廠的所有發(fā)電機(jī)組都需要用起勵(lì)電源的交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生全廠性停電事故十，在鍋爐、汽機(jī)等都用備用汽泵啟動以后，發(fā)電機(jī)終究會因?yàn)闆]有合適的起勵(lì)電源而不能發(fā)電，這將延誤事故情況下的機(jī)組發(fā)電時(shí)間。所以起勵(lì)電源一般不從機(jī)組母線上引出。為彌補(bǔ)他勵(lì)式交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的不足，現(xiàn)在大型機(jī)組一般采用永磁式的副勵(lì)磁機(jī)，如下圖所示：

　　上圖中，用永磁式感應(yīng)子中頻發(fā)電機(jī)作副勵(lì)磁機(jī)，省掉了自勵(lì)恒壓單元，永磁機(jī)的出口交流電壓可以認(rèn)為是恒定不變的。在他勵(lì)式交流勵(lì)磁機(jī)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)中，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)整電流是控制主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流的；在永磁式副勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中，自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)整電流是控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流的。在永磁式副勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)中，要求主勵(lì)磁機(jī)的運(yùn)行容量較大，在響應(yīng)速度方面也較他勵(lì)式交流勵(lì)磁機(jī)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)快，這是容量換來的速度。

　　新廠3臺發(fā)電機(jī)、老廠#5發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流全部由可控硅供給，可控硅是靜止的，稱之為靜止勵(lì)磁方式?！　?/p>

第二節(jié)：旋轉(zhuǎn)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)

　　由于勵(lì)磁系統(tǒng)比較復(fù)雜，上述機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)大家也比較熟悉，#7發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功能，使用方法與其他機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功能相同，不在詳述。

　　老廠新安裝的#7發(fā)電機(jī)組為旋轉(zhuǎn)無刷勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)。與我廠的其他發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式不同，而且存在很大的區(qū)別。下面是我粗淺的認(rèn)識，與大家共同學(xué)習(xí)。

　　#7發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子達(dá)到額定轉(zhuǎn)速3000r/min時(shí)，合初勵(lì)電源，初勵(lì)電源經(jīng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的初勵(lì)控制回路加在勵(lì)磁機(jī)定子的勵(lì)磁線圈上。勵(lì)磁機(jī)與一般的發(fā)電機(jī)原理相同，但它的電樞是旋轉(zhuǎn)的，即勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子(電樞)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，其電樞繞組切割初勵(lì)電源建立的初磁場產(chǎn)生三相電流，經(jīng)過熔斷器通過旋轉(zhuǎn)二極管整流送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為其提供勵(lì)磁電流。瞬間在發(fā)電機(jī)端建立15%的發(fā)電機(jī)額定電壓。初勵(lì)電源回路不保持，建立初磁場后自動退出。

　　勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器1YH、2YH電壓量，定子電流4LH、勵(lì)磁變低壓側(cè)轉(zhuǎn)子電流CT電流量通過變換器進(jìn)入微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，經(jīng)過邏輯軟件控制產(chǎn)生觸發(fā)脈沖控制可控硅整流橋的勵(lì)磁電流輸出，并控制外附小型中間繼電器提供勵(lì)磁系統(tǒng)各種正常、異常、故障信號。

　　初勵(lì)電源在發(fā)電機(jī)端建立15%的發(fā)電機(jī)額定電壓后，經(jīng)過發(fā)電機(jī)機(jī)端的勵(lì)磁變壓器提供勵(lì)磁電源經(jīng)過可控硅整流后送至勵(lì)磁機(jī)定子的勵(lì)磁線圈上建立磁場，勵(lì)磁機(jī)電樞繞組切割這個(gè)磁場產(chǎn)生三相電流，再經(jīng)過熔斷器通過旋轉(zhuǎn)二極管整流送至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為其提供勵(lì)磁電流。

　　其缺點(diǎn)是由于與轉(zhuǎn)子回路直接連接的元件都是旋轉(zhuǎn)的，因而轉(zhuǎn)子回路的電壓、電流都不能用普通的直流電壓表、直流電流表進(jìn)行監(jiān)視，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣情況也不便監(jiān)視，旋轉(zhuǎn)二極管的運(yùn)行狀況、接線是否開脫、熔絲是否熔斷等等也都不便于監(jiān)視。因而在運(yùn)行維護(hù)上是不方便的。

第三節(jié)：SAVR2000勵(lì)磁系統(tǒng)的檢查及故障處理

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后及正常運(yùn)行情況下，應(yīng)對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查，主要包括：

　　1．1勵(lì)磁系統(tǒng)各指示燈、光字、表計(jì)指示正常；各開關(guān)、刀閘、切換控制開關(guān)位置正確；風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常。

　　1．2 著重檢查勵(lì)磁控制裝置A、B套閃爍燈正常 ，閃爍燈閃爍情況于與對應(yīng)設(shè)備狀態(tài)如下：

　　 a .每秒鐘閃爍三次：不具備運(yùn)行條件；

　　 b .每秒鐘閃爍一次：空載狀態(tài)；

　　 c. 三秒鐘閃爍一次：負(fù)載狀態(tài)；

　　d 六秒鐘閃爍一次：停止錄波狀態(tài) ；

　　e .不閃：故障狀態(tài)。

當(dāng)出現(xiàn)第4、5種閃爍情況時(shí)，應(yīng)立即通知檢修人員進(jìn)行處理。

第四節(jié)：當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)有以下異常時(shí)的處理：

1.1勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出以下光字表示：

　　a .FLG故障：整流柜停風(fēng)、快速熔斷器熔斷。

　　b .FLG故障：整流屏停風(fēng)、快速熔斷器熔斷。

　　c. 過電壓動作：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路過電壓保護(hù)動作。

　　d .六秒鐘閃爍一次：停止錄波狀態(tài) 。

　　e .勵(lì)磁限制：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制，包括：強(qiáng)勵(lì)限制、過勵(lì)限制、欠勵(lì)限制、V/F限制。

　　f. SVAR2000故障：A、B調(diào)節(jié)器故障（A套、B套或A、B同時(shí)故障），包括：硬件故障、軟件故障、電源掉電、PT斷線。

　　g. SVAR2000掉電：調(diào)節(jié)器交流或直流電源故障。

以上光字發(fā)出后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)處理、檢查。

　　2．2調(diào)節(jié)器直流工作電源消失后，在發(fā)電機(jī)控制盤上不能進(jìn)行“增磁”、“減磁”操作，但就地面板上仍能進(jìn)行“增磁”、“減磁”操作。

　　2．3當(dāng)快速熔斷器熔斷時(shí)，拉開對應(yīng)的整流橋兩側(cè)的打閘或開關(guān)，然后通知保護(hù)班進(jìn)行更換。

　　2．4當(dāng)運(yùn)行中自動電壓調(diào)節(jié)器A、B套同時(shí)故障時(shí)，手動柜投入，此時(shí)應(yīng)注意調(diào)整無功正常及檢查自動橋開關(guān)掉閘。

第五節(jié)：勵(lì)磁整流柜風(fēng)機(jī)故障時(shí)的處理

3．1檢查另一路風(fēng)機(jī)是否自投。當(dāng)風(fēng)機(jī)不自投時(shí)，應(yīng)降低勵(lì)磁電流使整流柜輸出電流不超額定。斷開整流柜兩側(cè)的交流開關(guān)和直流輸出刀閘。檢查風(fēng)機(jī)交流電源是否正常，風(fēng)機(jī)熱偶是否動作。電機(jī)有無卡澀，測量電機(jī)絕緣是否正常。若一切正?？梢栽囁惋L(fēng)機(jī)。正常后可恢復(fù)正常運(yùn)行。
 

第三章：自并激勵(lì)磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

　　在電力系統(tǒng)中，大機(jī)組往往通過多回高壓輸電線給遠(yuǎn)方負(fù)荷中心供電，為減少損耗常常采取無功就地平衡，由于高壓線路充電功率大，一旦發(fā)生擾動，很容易破壞無功平衡，引起電壓不穩(wěn)定問題。
　　通過自并激勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和多年實(shí)驗(yàn)，自并激勵(lì)磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定有極其重要的作用。

第一節(jié)：提高靜態(tài)穩(wěn)定
　　當(dāng)快速勵(lì)磁采用較高勵(lì)磁系統(tǒng)增益并配置PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)后，在小干擾時(shí)，可以保持發(fā)電機(jī)端電壓恒定，即：

　　交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一般只能保護(hù)Eg′或E′恒定，即使是能保持E′恒定，其最大功率輸出為：

　　設(shè)發(fā)電機(jī)不調(diào)勵(lì)磁，在勵(lì)磁電流恒定的情況下：

　　即自并激勵(lì)磁系統(tǒng)可提高靜穩(wěn)定25%，當(dāng)進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)整時(shí)，自并激勵(lì)磁系統(tǒng)可大大提高靜穩(wěn)定。
式中　P——有功功率；Ut——電動勢；
　　　Uc——出口電壓；Xe——發(fā)電機(jī)阻抗；
　　　δ——功角；Xd′——d軸暫態(tài)阻抗；
　　　Eg′——與勵(lì)磁電流成正比電勢；
　　　E′——d、q軸合成電勢；
　　　Pm1、Pm2——最大功率。

第二節(jié)：提高動態(tài)穩(wěn)定
　　動態(tài)穩(wěn)定是指在小干擾情況下，由于阻尼不足產(chǎn)生振蕩失步，或大干擾后對后續(xù)振蕩阻尼不足產(chǎn)生振蕩失步?？焖賱?lì)磁配置PSS后，由于勵(lì)磁系統(tǒng)延時(shí)小，有利于PSS發(fā)揮作用，并可增加更多的正阻尼，提高動態(tài)穩(wěn)定。

第三節(jié)：對暫態(tài)穩(wěn)定的影響
　　采用自并激勵(lì)磁系統(tǒng)后，如發(fā)生高壓出口三相短路，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)按2倍計(jì)算，其暫態(tài)穩(wěn)定水平與實(shí)際時(shí)間常數(shù)Te=0.35s的常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本相同。
　　這是因?yàn)樽圆⒓?lì)磁系統(tǒng)雖然在強(qiáng)勵(lì)時(shí)受機(jī)端電壓影響，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)較低，但調(diào)節(jié)速度快，恢復(fù)電壓迅速，而常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)雖然強(qiáng)勵(lì)能力受機(jī)端電壓影響小，但交流勵(lì)磁機(jī)是很大的滯后環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)速度慢。
　　全網(wǎng)采用自并激勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定水平更優(yōu)于常規(guī)勵(lì)磁。當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，除離故障點(diǎn)近的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)受電壓降落影響外，其余機(jī)組端電壓數(shù)值較高，自并勵(lì)的快速調(diào)節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定的優(yōu)勢可充分發(fā)揮。

第四節(jié)：對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的影響
　　有些發(fā)電機(jī)配備自并激勵(lì)磁系統(tǒng)，當(dāng)其高壓線路出口三相短路，若強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)是2時(shí)，則其電壓水平與常規(guī)勵(lì)磁相比基本相同，當(dāng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)增大時(shí)，則優(yōu)于常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)；當(dāng)故障離該機(jī)組較遠(yuǎn)時(shí)，也優(yōu)于常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)，并能改善系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定。
　　全網(wǎng)發(fā)電機(jī)都配有自并激勵(lì)磁系統(tǒng)，可提高電壓穩(wěn)定水平。在某些條件下，電壓暫態(tài)不穩(wěn)定的系統(tǒng)可以得到改善。
　　強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)越高，改善電壓穩(wěn)定的效果越明顯。自并激系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)選擇有較大的自由度，這是常規(guī)系統(tǒng)所不能及的。

第五節(jié)：對繼電保護(hù)的影響
　　現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)大都經(jīng)封閉母線到變壓器，然后接入電網(wǎng)，一般不考慮機(jī)端故障。如果故障發(fā)生在差動保護(hù)范圍內(nèi)，0s保護(hù)動作切除發(fā)電機(jī)。而在高壓母線短路時(shí)，至發(fā)電機(jī)端短路電流衰減已比較小了。經(jīng)分析表明，約在0.5s內(nèi)自并激勵(lì)磁系統(tǒng)與常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)短路電流衰減情況基本相同，對主保護(hù)沒有影響。
　　當(dāng)近端永久性三相短路時(shí)，自并勵(lì)發(fā)電機(jī)的短路電流會一直衰減到零，以保證后備保護(hù)可靠動作。在這種情況下，可采用記憶過電流、低電壓自保持過電流及阻抗保護(hù)，以保證保護(hù)正確動作。

第六節(jié)：自并激勵(lì)磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定有如下作用
　　a.由于自并激勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)端，經(jīng)勵(lì)磁變及可控硅整流器供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，所以勵(lì)磁響應(yīng)時(shí)間短，對發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)節(jié)速度快；
　　b.由于無主副勵(lì)磁機(jī)，無旋轉(zhuǎn)部件，軸系短，軸承座少，故對減少機(jī)組振動和扭振十分有利；
　　c.由于取消了旋轉(zhuǎn)部件，減少勵(lì)磁系統(tǒng)故障，故提高了可靠性；
　　d.由于自并激系統(tǒng)響應(yīng)快，當(dāng)系統(tǒng)電壓瞬間下降時(shí)，可很快增大發(fā)電機(jī)無功，以保持系統(tǒng)不發(fā)生電壓崩潰，其能力比交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)優(yōu)越；
　　e.當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，自并勵(lì)系統(tǒng)抑制電壓超調(diào)能力比常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)；
　　f.可適當(dāng)?shù)乜s短電站廠房跨距，不需要?jiǎng)?lì)磁機(jī)基礎(chǔ)；
　　g.雖然自并激系統(tǒng)勵(lì)磁電源受電網(wǎng)、電壓影響，尤其是近端發(fā)生三相短路時(shí)強(qiáng)勵(lì)能力受到較大影響，但一旦切除故障，可立即恢復(fù)電壓，以對暫態(tài)穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)，同時(shí)也補(bǔ)償了短路期間強(qiáng)勵(lì)能力受影響的缺點(diǎn)?？紤]到近端三相短路機(jī)會極少，所以自并勵(lì)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)大于其不足。

第四章：結(jié)論

　　隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢已不是很明顯。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)明顯突出；全網(wǎng)發(fā)電機(jī)都配有自并激勵(lì)磁系統(tǒng)，可提高電壓穩(wěn)定水平。在某些條件下，電壓暫態(tài)不穩(wěn)定的系統(tǒng)可以得到改善。雖然自并激系統(tǒng)勵(lì)磁電源受電網(wǎng)、電壓影響，尤其是近端發(fā)生三相短路時(shí)強(qiáng)勵(lì)能力受到較大影響，但一旦切除故障，可立即恢復(fù)電壓，以對暫態(tài)穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)，同時(shí)也補(bǔ)償了短路期間強(qiáng)勵(lì)能力受影響的缺點(diǎn)。考慮到近端三相短路機(jī)會極少，所以自并勵(lì)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)大于其不足。