(广东省佛山市南海绿电再生能源有限公司)
励磁系统的调节方式有：恒电压调节、恒功率因数调节、恒无功调节。
恒电压调节：是用于并网前的电压调整，以及电网中参与系统调压的大型机组，参与系统的AVC自动电压调整，AVC跟踪的是电网调度的无功分配信号，调整电网电压中枢点的电压水平，整个过程是闭环调节的过程。小型发电机组则不参与系统AVC自动调压的任务。
发电机并网前的恒电压调节有两种方式：一是跟踪额定电压；二是跟踪机端电压；跟踪额定电压，即跟踪发电机出口电压额定值，是用于小区域孤网运行及单机带厂用电母线运行，使发电机出口母线电压在不同的负荷下能维持额定值并保持稳定。跟踪机端电压是用于并网前的电压调整，人为的增加或减少，发电机电压都能维持某个值不变。发电机孤网运行侧不允许跟踪机端电压，在负荷的影响下，母线电压是一个变量，机端电压也随着母线电压不断波动，跟踪一个变量，所以发电机电压始终无法稳定，随着负荷的变化而变化。
小型发电机组没有能力去调整系统电压，在大幅度改变励磁电流的情况下，发电机出口母线的电压会有微小变化，但励磁电流增加得过大，励磁损耗也大，发电机电流过大，绕组温度大幅度上升。因些，对于小型发电机组只能是跟随系统电压。
小型发电机组并网后投入恒电压模式的分析：
1、恒额定电压模式：当母线电压在额定值时，励磁系统不作调整，当母线电压降低时，励磁系统会增励使电压上升至额定值，但是小型机组的无功容量是有限的，当母线电压下降过多时，励磁系统会调整到极限，甚至调整到极限也无能为力将母线电压调回至额定值，此时，励磁系统的强励已经动作并发出信号。（励磁系统的强励允许时间为10 ~20S），时间过长励磁系统整流可控硅会在大电流下发热而烧毁，发电机转子也会在大电流下温度大幅度上升。相反，当母线电压上升时，发电机减励，当母线电压升高得过多时，发电机励磁系统进一步减励，励磁系统检测到电压没有回落至正常值，再进一步减励直至发电机失磁保护动作值。
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2、恒机端电压模式：
当一台小型发电机组并入电网运行（发电机的额定功率因数为0.8），电网的远端是一些大型的发电机组，当电网近端有大型设备启动时，母线电压降低，并入电网的小型发电机组大幅度增加励磁来补偿电压的降落，甚至功率因数降到0.7以下，此时需要人为的将功率因数调回至额定值，当近端电网大型设备停止运行时，母线电压升高，功率因数上升至0.95以上，又得人为的去调整。另处，在电网的近端处假如有一个大电感性负载（如大型中频炼铁炉）突然切除，那么系统近端的母线电压也会突然大幅度升高，近端的小型机组励磁系统会大幅度减磁，甚至减到功率因数变为负数，直至失磁保护动作值。从同步发电机的“V”形曲线看，当有功P在某值不变，无功功率大幅度减小时，功率因数上升到“1”再发展变成负数。又从同步发电机的功角特性曲线看当I f（励磁电流）减少，功角特性曲线的幅值下移，到达电磁功率所承受的极限（功角90°）时，也就即将到达了不稳定区，当I f（励磁电流）进一步减小，发电机则进入异步运行，转速上升。当达到失磁的整定值时，发电机跳机。而电网远端的大型发电机组励磁系统调整的是电网电压中枢点电压，即500KV枢纽变电站高压侧母线的电压，以枢纽变电站高压侧母线作为电压调整的参考点，而电网近端的位置离系统较远，远距离的输电线路存在很大的电感、电容，基本上消减了近端电网处因为大的电感性负荷所引起的电压波动，所以枢纽变电站的高压侧母线电压是稳定的，系统近端的电压只有等到干扰消失时才自行恢复。所以，小型的发电机组投恒电压模式下工作，给机组的运行带来不安全因素；当母线电压为额定值不变，励磁电流不作调整，当增加发电机有功功率时，电枢反应为去磁作用的电枢反应，从功角特性曲线看，发电机的功角（即主磁场与旋转磁场的夹角）往90°的方向增大，发电机运行的静态稳定性减弱，同步发电机的“V”形曲线，“V”形曲线上移，功率因数升高，当大幅度增大有功时，功率因数也大幅度偏离额定值。对同步发电机的稳定运行不利。另外，小型发电机组的励磁系统不参与电网AVC闭环调节，在投恒机端电压调节，为开环调节，发电机的功率因数与无功功率总是不断来回波动。
恒功率因数调节：从同步发电机功角特性曲线看，当有功功率增加时，励磁也按照功率因数的比例增加，发电机的功角不变，功率因数不变。同步发电机运行稳定性不变，恒功率因数调节适用于小型机组并网后合理的匹配无功功率，有利于发电机的静态稳定运行。在恒功率因数模式下，当系统有大的干扰造成母线电压出现突然上升超过设定值的大幅度的波动时，励磁系统立即切换为恒电压调节，迅速减励，降低无功的输出，减少电压的上升幅度。当干扰造成母线电压出现突然下降的大幅度波动时，励磁系统立即切换为恒电压调节，迅速增励，增加无功的输出，减少电压的下降幅度。干扰消失后对自行回到原来设定的恒功率因数模式。这样有利于同步发电机的动态稳定运行。
恒无功调节：在此模式下一经设定无功某值时则保持无功功率恒定不变，当有功功率增加时，电枢的去磁作用增强，需要稍微增加励磁电流来补偿电枢反应的去磁作用，但无功是维持不变的，即励磁电流保持不变，当发电机电磁功率增加，功角增大，功率因数升高，其动作的结果是有功功率大幅度的增加，功率因数小幅度的升高，发电机运行的静态稳定性减弱。这种调节方式多用于在系统的负荷中心作为无功补偿的调相机，需要恒定无功的输出。
论文作者:黄裕富
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/27
标签：电压论文; 发电机论文; 母线论文; 功率因数论文; 励磁论文; 系统论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第6期论文;