【电气专业知识问答】

问：大型发电机励磁控制系统的特点和要求是什么？

答：励磁控制系统是发电机正常运行时自动控制电压的必要环节，又是提高电力系统稳定性的有效措施，它直接影响发电机在事故情况下的应变运行的能力，对于发电机和电力系统运行的可靠性有很重要的意义。接在高电压电网的大容量发电机励磁控制系统，除应具有足够的可靠性外，一般具有如下技术特性。

（1）自动励磁调节装置是励磁控制单元的重要组成部分，它与发电机一起构成一个反馈控制系统，根据测量到的发电机的运行参数值（电压、电流、励磁电流、功率因数角…），依照给定的调节准则，自动控制、调节励磁功率单元输出的励磁电流。装置具有手动和双自动通道，双通道之间相互完全独立冗余，包括自动、手动、及电流输入模块，并分别接受来自不同的TV和TA二次侧的信号量。设有跟踪、故障检测和判断功能，能及时切除故障通道，或可随时停运任一通道进行检修。各备用通道自动跟踪，自动和手动均能平滑无扰切换。调节反应迅速、精确、灵敏、无死区；调节系统运行可靠、稳定；调整方便、维护简单；消耗功率小等。具有和发电机控制屏操作回路接口；计算机控制系统的DEH和DCS硬接线接口以及具有和DCS的通信能力。设有专用PC机来实现人机对话、事故追忆、定值整定和数据管理等功能，具备逆变灭磁功能。

（2）励磁系统本身的调整应该是稳定的，励磁调节器应具有良好的静态特性和动态特性，在电力系统正常运行情况下，维持发电机或系统某点电压水平，发电机调压精度应优于1%，对微机型的励磁调节器，要求励磁系统稳态增益，保证发电机电压静差率应不大于士1%；励磁系统动态增益，保证发电机电压突降15%～20%时可控桥开放至允许最大值；保证发电机甩额定无功功率时发电机定子电压不超过额定值的115%。

（3）励磁调节器应能迅速反映系统故障，并具备强励等控制功能，在系统发生故障、发电机端电压下降时，励磁系统应能迅速提高励磁到顶值，且励磁上升速度和励磁顶值都符合电网的要求，向系统瞬间多提供无功，以提高暂态稳定和改善系统电压。电网一般要求的强励能力（顶值倍数、时间）需满足：对大型发电机大于1.8，机端静态自并励磁系统一般等于2；强励时间允许为10s。强励时顶值倍数高、励磁上升速度快，有利于维持电力系统的静态稳定；在暂态过程中（如故障切除后、自同期并列、失磁时），能加速电网电压的恢复，提高电能质量，改善系统的工作条件，提高电力系统的暂态稳定，并提高带时限继电保护装置动作的灵敏度。

（4）励磁调节器的时间常数应尽可能小，对大机组，系统通常要求它具有高起始响应特性，即励磁系统电压响应时间为0.1s或以下。

（5）电压频率特性。在发电机空载运行情况下，频率每变化额定值的士1%，发电机电压变化不大于士0.25%的额定值；在发电机空载运行状态下，自动电压调节器的调压速度，每秒不大于1%额定电压，且不小于0.3%额定电压。

（6）发电机空载、额定负载时，在相关规程规定的阶跃响应特性试验时，其电压超调量、电压上升时间、调节时间、电压摆动次数应符合规定。

（7）励磁控制系统应有保证发电机在一定范围内的进相运行能力的功能。

（8）为保证安全运行和适应电网工况变化的要求，发电机励磁控制系统还必须具有各种相应的逻辑功能和多种保护与限制功能。至少应设有下列附加单元：过励磁限制，过励磁保护，低励磁限制，电力系统稳定器（PSS），V/Hz限制及保护，电压互感器断线闭锁，励磁回路一点接地保护功能等。

（9）经超高压远距离输电的发电机组，要求励磁调节器没有失灵区，且为了防止带空载线路时，线路末端产生危险的过电压，要求发电机空载调压时有较低的工作下限。各电网对所调度的大电厂规定了相应的手动调节发电机端电压的最低电压值。