摘要：目前我们在电力工程建设中，励磁系统已经得到了人们广泛的应用，这不仅有利于人们对发电机电压的控制管理，使得发电系统的工作性能得到保障，从而使得电能生产的质量得到很好的保障。而且随着社会的不断进步，人们也将一些先进的科学技术融入到励磁系统当中，这就使得励磁系统工作性能得到进一步的提高，很好的满足了现代化电力行业发展的相关要求。下面我们就对励磁系统和电能质量之间的关系进行分析。
关键词：励磁系统；电厂发电；电能质量
导言
在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数及电能质量。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。
1励磁系统的概述
1.1励磁系统的定义
励磁系统（excitationsystem）是同步发电机中的重要元件，它不仅能为同步发电机提供电机磁场电流也能供给同步发电机励磁电源。它既包括调节与控制元件，又包括磁场放电装置、保护装置等。通常来说，功率输出及其相关的控制元件组成了电力工程中所使用的励磁系统。使人们在运行电力系统时能够更好地保护并控制发电设施，使之不受外界因素的干扰，从而避免出现使用故障问题。励磁系统目前在电力工程建设中处于重要的位置，并且已在实际工作中得到广泛应用，可以提高电力系统的动、静态稳定性。
1.2励磁系统的工作原理
电力半导体材料组成了励磁系统中的励磁结构。这种材料使得励磁系统在实际运行的过程中能够保证其对发电机系统电能的转换质量。同时，转换形式呈现了较高的丰富性，例如，它可以将电路中的直流电转化成交流电，这样就使改变整个电力系统的工作状态可能性变大，进而达到提高工作性能的目的。另外，交流电和直流电的转换是双向的，发电机需要优化工作性能时，就要整体调整电力设备系统的状态，以便使其达到最好的工作状态。还要在减磁处理的同时储存发电机转子磁场的能量，以使其能够保证发电机的正常工作。
1.3励磁机
同步电机电源系统是励磁机，而该电源系统能够提供磁场电流，也就是说，励磁机即是生活中所用的直流发电机。一般来说，励磁机在运作时，主要采用自励和它励两种励磁方式。自励励磁主要采用磁极中存在的剩磁产生励磁电流，从而更加有效地控制并管理发电机。电厂发电机的励磁控制方式大都采用自励励磁的方式，该方式能够使励磁系统工作性能的优化功能进一步强化，从而保障发电机的稳定性，并提高电能的质量。
1.4电能质量组成部分
电能质量（PowerQuality）是指进行高质量供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个部分。
2励磁系统的作用
2.1励磁系统的主要作用
（1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；
（2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；
（3）提高发电机并列运行的静态稳定性；
（4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；
（5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；
（6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
2.2同步发电机励磁系统的作用
同步电机励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。调节励磁，可以维持电压恒定；可使各台机组间无功功率合理分配；采用完善的励磁系统及其自动调节装置，可以提高输送功率极限，扩大静态稳定运行的范围；在暂态过程中，同步电机的行为在很大程度上取决于励磁系统的性能。
（1）电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和频率稳定等。功角稳定包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定。励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的措施中，最为简单、经济而有效的措施。
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（2）在短路故障期间以及故障切除后，性能良好的励磁控制系统可以尽量维持电力系统的电压、加速电压的恢复，从而改善了系统中电动机的运行条件，有利于电力设备的运行。类似地，它改善了并列运行的同步发电机在失磁后转入异步运行时电力系统的工作条件。此外，励磁系统还可以提高带时限的继电保护装置的工作灵敏性和动作准确性。
3励磁机与同步发电机电能质量的相互关系
（1）励磁机的输出电压不稳定造成发电机的无功摆动；
（2）系统电压变化时发电机之间无功的分配：系统电压发生微小的变化时，发电机的无功也会发生较大的变化，使得当发电机的励磁参数也相应发生变化；
（3）励磁机及二次回路缺陷造成输出电压的波动，从而影响发电机电能质量。
4控制励磁提高电能质量的方法
（1）增加磁极垫片。在励磁机的磁极极靴下垫入良性导磁材料，减小励磁磁场间隙，可以使励磁机在较小的励磁电流时就使输出特性饱和，从而使励磁机的输出电压达到稳定。
（2）在励磁回路的磁场调节电阻两端并联一个合适的阻性负载如白炽灯泡，利用阻性负载在发热后的阻值变得到非线性的电阻特性，使场阻线与励磁特性起始段有较大的交角，得到一个与空载特性曲线明显的交点，从而使励磁机在较低电压时也会有稳定的工作点。
（3）采用发电机自动励磁调节装置。发电机自动励磁调节装置具有良好的励磁特性，具有恒无功恒功率因数等多种调节方式，对提高系统的稳定和暂态反应能力非常有效，同时能解决因励磁机输出电压不稳及系统电压波动造成的发电机电能质量问题。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
在发电机运转的过程中，励磁电流的使用有着十分重要的意义，它可以使得发电厂电能生产的质量得到进一步的提高。不过，一般来说我励磁电流通常都不会直接接入到发电机组当中，而是采用对其励磁机改进的方法，来对其励磁回路进行有效的控制管理，使得整个电力发电机组的工作性能得到进一步的保障。而且在整个励磁系统进行控制管理的过程中，我们应该注意电源调节和动态结构稳定性的控制问题，以确保发电机电能质量。而且随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的技术受到应用到其中，从而对励磁系统进行相应的优化处理，使得励磁系统在实际运用，其工作状态时刻保持着静态平衡。
5控制励磁系统提高电能质量的途径
5.1自动调节励磁电流的途径
通常情况下，在改变处理发电机励磁电流时，并不是在转子回路上进行直接处理。其主要原因是，回路环节中所表现出来的相关励磁状况的变化比较大，从而促使这些调节没有办法法得以有效实施。一般采取的措施是调节并改善励磁机运行过程中的励磁电流，进而促使发电机正常运行过程中的相关转子电流的实现。另一个常采取的措施是对回路中出现的电阻进行直接检查，确保回路电阻出现在发电机运作过程中，进而保证励磁机内部的相关励磁电流可以有效地来进行改变，从而将其变为附加励磁，尤其是可控硅导通角等。且在这个环节中，对可控硅导通角的转变是其中最为核心的一个措施。在执行该措施的实际过程中，同时包括电压、功率、电容等多方面的变化，可以看出对转换可控制硅整流器涉及的导通角进行转变将导致发电机的励磁电流也发生转变。
5.2增加附加励磁控制通道的方法
在励磁控制系统中，增加其他控制信号是处理电压调节精确度和动态稳定性之间矛盾的比较有效措施。另外，控制信号不会对电压调节通道的电压调节功能和维持发电机端电压水平的能力产生阻碍作用，因此也不会改变其控制的重要地位。所以，这种控制方式又被称为附加励磁控制。
6结语
总之，我们在电厂发电机组运行的过程中，人们为了对其电能质量进行有效的控制管理，就将励磁系统应用到其中，它不仅有利对发电机组有着良好的条件效果，使其稳定性得到保障，还提升了电能的质量满足了人们日常生活和社会生产的相关要求。而且随着科学技术的不断发展，人们也将一些新型的科技手段融入到其中，从而对励磁系统进行相应的优化处理，这就很好的满足了现代化电力供应的相关要求，促进了我国电力行业的经济发展。
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论文作者:万薇薇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/22
标签：励磁论文; 发电机论文; 系统论文; 电能论文; 质量论文; 电压论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第34期论文;