DAVR-A2系列励磁系统及其在电厂中的运用
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作者:孙超 张卓
摘 要：随着现代科学技术的发展以及电站设备自动化水平的提高，电厂要求实现无人值班或少人值班，提高电厂发电工作效率，减少维护工作量，提高系统的可靠性和稳定性。励磁控制系统正是实现这些要求的关键设备，近几年，各个励磁调节器生产厂家也在着力提高励磁调节系统的技术含量，以满足电力系统及用户的要求。
关键词：同步发电机;励磁系统;磁场
中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.28.098
DAVR-A2发电机励磁调节器的正确使用、正常维护以及安装调试提供所有必要的技术数据及信息。本手册的使用人员应具备基本的电机工程系统知识。当本系统第一次投入运行或需要确定故障时，还需要一些特殊知识及经验。使用本手册时，请同时参考特定系统的原理图。手册中的介绍主要是针对特定系统而言的。各功能描述只对所提供特定型号的系统有效。当发生故障时，本手册可以用来帮助确定故障范围。
1 励磁控制系统的主要任务
（1）维持发电机或其他控制点（例如发电厂高压侧母线）的电压在给定水平，机端电压水平是励磁控制系统的最主要的任务：
第一，保证电力系统运行设备的安全。第二，保证发电机运行的经济性。
（2）控制并联运行机组无功功率合理分配。
两台或多台有差调节的发电机并联运行时，按调差率大小分配无功功率。调差率小的分配的无功多，调差率大的分配到的无功小，提高电力系统的稳定性。
2 励磁控制系统的要求
对于一个完整的励磁系统需要考虑许多方面，其中主要的是励磁调节器控制部分，它应该满足以下几点基本要求：（1）有符合系统要求的强力能力和一定的励磁电压上升速度（电压响应比）。（2）具有较高的调节稳定性。（3）应具有较快的反应速度，以利于提高电力系统的静态稳定。（4）应能根据运行要求对主机实行最大励磁限制及最小励磁限制。另外，还要考虑结构简单可靠、运行操作、维修方便以及通用性强、价格低等方面。
3 励磁系统分类
直流励磁系统（同轴励磁）;静止励磁系统（自并励励磁）;无刷励磁系统。
3.1 无刷励磁定义
主励磁机电枢是旋转的，它发出的三相交流电经由多只大功率二极管组成的，安装在与主机大轴一起旋转的圆环上桥式整流电路，转换成直流后，通过导电螺栓与主机大轴中心孔中的励磁引线，直接供给主机励磁绕组励磁电流。由于主励磁机电枢及其硅整流器与主发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环及电刷等转动接触元件。
3.2 无刷励磁的优点
（1）因為没有整流子、滑环和炭刷，不需要进行这方面的维护工作，也不至于发生这方面的故障，运行的可靠性提高了。
（2）因为没有炭粉和铜沫引起电机线圈污染，故绝缘寿命较长。
（3）由于无整流子、滑环和炭刷，所以即使周围环境中有易燃气体存在，也不会因整流子、滑环和炭刷间摩擦产生火花而造成事故。
（4）由于减少了机械接触，延长了机组的无故障运行时间。
3.3 无刷励磁系统缺点
旋转二极管无刷励磁系统对硅元件的可靠性要求较高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接测量。
4 DAVR-A2无刷励磁调节器
（1）DAVR-A2励磁调节器是双微机双通道双功率单柜结构，功率部分为IGBT晶闸管，输出额定直流电流为20A。适用于60MW以下两级励磁、三级励磁的无刷励磁系统。
（2）调节与控制部分选用瑞士ABB工业公司生产的UNITROL1020 控制模块，具有完善的调节控制功能，控制模块为双通道结构，即自动电压调节控制通道和手动励磁电流调节控制通道。正常运行时，自动电压调节控制通道为工作通道，这时手动励磁电流调节控制通道处于热备用状态，跟踪自动通道工作情况，以便随时无扰动切换。自动电压调节通道为PID控制规律，控制发电机机端电压为恒定值，而手动励磁电流调节通道为PI控制规律，控制励磁电流为恒定值。
（3）励磁装置在发电机运行过程中发挥至关重要的作用，其质量对于发电机系统运行稳定性具有直接影响。在对励磁装置进行实际的维护与保养时，发电企业可以制定相关的维护制度，规定工作人员对励磁装置进行定期检查，同时对发现的问题进行科学处理，切实做好励磁装置的保养，实现励磁系统的高效运用。
（4）运行方式。自动电压调节方式，PID控制规律;
恒功率因数控制方式，PI控制规律;
恒无功功率 （Var） 控制方式，PI控制规律;
自动励磁电流调节方式（手动控制），PI控制规律;
单机运行时的自动电压下降补偿（VDC）控制方式;
控制输出电压的开环方式控制方式，用于机组试验。
（5）软起励。
软起励功能可以有效地防止发电机机端电压建压（起励）过程中的超调。一旦励磁投入，缓起励功能将以一定的可灵活整定的速率增加发电机机端电压，直至发电机机端电压超过预先设定的给定目标电压。
（6）V/Hz限制。
V/Hz限制器亦称电压/频率限制器，其主要作用是限制发电机机端电压和频率的比值，防止发电机及与其连接的变压器由于电压过高或频率太低而引起过磁通。造成铁芯饱和发热。因为发电机或机端变压器铁芯磁通正比于发电机机端电压和频率的比值，所以V/Hz值越大，发电机或机端变压器铁芯饱和越严重。
5 结论
山东济南发电设备厂有限公司齐鲁电站控制设备公司成立于2000年10月，是专门从事DAVR系列励磁系统的研发生产、调试工作。十几年来生产了1700多台励磁调节器 ，用户分布在全国各地以及印度、印尼、泰国、缅甸、越南、土耳其、俄罗斯、约旦、卢旺达等许多国家。掌握了大量的电厂同步励磁运行经验，通过大量的电厂运行数据给予同行业带来了励磁专业的巨大的参考价值。
参考文献
[1]李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2015.
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