小型水电站励磁设备

小型水电站励磁系统现状分析及改造优化【摘要】随着社会对电力的需求不断上升，一些小型水电站也得到了相应的发展，但小型水电站的励磁系统却存在运行效率较低且故障率高等问题，这大大降低了水电站的效益。

为此，本文详细分析了当前小型水电站励磁系统的运行现状，指出了存在的不足，并介绍了小型水电站励磁系统改造优化的技术措施，有效提高了水电站的效益，可供借鉴参考。

【关键词】小型水电站；励磁系统；现状；改造优化1.小型水电站励磁系统的现状小型水电站的励磁系统也是各种各样的。

具体有三次谐波励磁恒压装置、电抗器移相式相复励励磁装置、电容器移相式相复励励磁装置、磁耦合电抗移相式相复励自励恒压装置、可控相复励自励恒压装置、可控硅自励恒压装置、无刷励磁等。

由于投运年代久远，目前设备大多已老化，基于当时的资金和技术水平，采用的技术都已落后，尤其是没有调差的功能，不能多台机组并网运行，使各机组无功分配不均匀；同时其故障较多，严重影响了机组安全运行，影响了水电站的经济效益，故必须加以更新改造。

2.小型水电站励磁系统的改造优化2.1三次谐波式励磁系统三次谐波励磁发电机的结构简单，使用方便，但在设计该发电机的励磁系统时，即确定三次谐波绕组匝数时，往往要借助试验才能确定，而且波动性较大。

这种发电机在单机孤网运行时，还是不错的，但是不能多台同网运行，尤其是并网困难。

有些发电机是无刷励磁系统，有些发电机是有刷励磁系统，在小容量发电机中，有不少的使用。

2.2三次谐波式发电机的并网（1）并网现象综述因一些小水电站发电机励磁系统性能太差，使发电机不能并网运行，造成便宜的水电不能有效利用；但通过适当的技术改造，可以使小水电站容易并网，补充部分乡镇电网用电。

三次谐波励磁发电机组在单机运行时比较稳定，但与大电网并联时，会出现运行不稳定甚至并不上网的现象。

当机组并入电网瞬间，发电机空载电势低于电网电压uc，并网后发电机将出现向电网吸收无功的现象，在过度欠励状态下，容易发生有功及无功振荡，甚至解列。

励磁系统在中小型水电站的选择摘要：在中小型水电站中，水轮发电机组是其主要设备，而励磁系统则是维持发电机组安全、可靠运行的重要系统，它是一种较为复杂而又十分重要的系统，对水电站的正常运行有着重要保障作用。

本人根据多年的实际工作经验，分析了中小型水电站的常见励磁系统，探讨了励磁系统的选择原则。

关键词：中小型水电站；励磁系统；磁方式；励磁调节器我国水电资源蕴藏丰富，可用于经济开发的水电资源达3.7亿kw，装机容量在300mw以下的中小型水电站约占到可开发资源量的50%。

近年来，随着我国经济和社会的发展，对电力的需求的日益增长，使得现代电力工业获得更充分、更快速的发展机遇，而随着水电事业的发展和中小型电网的逐渐增多，对水电站的自动控制设备，尤其是励磁方式和调速器的技术性能和可靠性提出了更高要求。

因此，应根据中小型水电站的特点和各种励磁系统的技术特性，在考虑其运行的稳定性及可靠性的同时，要选择调试简便，运行维护简单，故障率小，经济实用的励磁系统。

1 中小型水电站励磁系统概述1.1 励磁系统的基本概念中小型水电站中的常用设备是发电机组，而励磁系统则是发电机组的重要辅助设备，它通过向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流或电压，来控制发电机的机端电压保持恒定，调节发电机组间的无功功率，同时还具有强行增磁、减磁和灭磁的功能，以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需要。

1.2 中小型水电站发电机组励磁系统的主要作用首先，在电力系统正常工作的情况下，将发电机机端电压维持在一个给定的水平。

其次，在电力系统发生事故，致使发电机端电压下降时，对发电机进行强行励磁，以提高继电保护动作的可靠性，并加强发电机并列运行的稳定性。

再次，在发电机的甩负荷电压过高时，对发电机进行强行减磁，以限制由于转速升高而引起的过电压。

最后，当发电机内部及其引出线上发生短路时，迅速进行灭磁，以限制事故的扩大。

1.3 中小型水电站发电机组的常见励磁方式目前，我国内的中小型水电机组的励磁方式可以分为直流励磁、半导体静止励磁及无刷励磁三种类型。

（封面一）LH-WLT01（02）微机励磁装置说明书武汉联华电气有限责任公司绪言武汉联华电气有限责任公司位于风光秀丽的武汉东湖新技术开发区，交通便利，科技发达，信息资源丰富。

多年来，武汉联华电气一直致力于电力系统自动化产品的开发和生产，其主导产品之一：LH-WLT01（02）微机励磁装置以其性能优越，运行可靠，维护、维修方便，售后服务优良，易于与微机监控系统接口等特点，在全国各地的用户中，获得广泛好评。

LH系列微机励磁装置具有下列四种类型：（1）LH-WLT01 单通道微机励磁装置；（2）LH-WLT02双通道微机励磁装置；（3）LH-WLT01LC单通道可编程励磁装置；（4）LH-WLT02LC 双通道可编程励磁装置。

这四种励磁装置是在融合了西门子技术的基础上并吸收电力系统自动化最新研究成果研制而成，是武汉联华电气有限责任公司与华中理工大学、七○九所紧密合作的产物，是现代控制理论、自动化技术、计算机网络技术、可编程控制完美结合的结晶。

LH-WLT01微机励磁装置选用了高性能的16位单片微机INTEL-80C196KC作为核心，配以适当的外围接口。

该种型号的励磁装置充分利用了单片机本身的硬件资源，功能强大，结构简单，性能可靠维护方便。

LH-WLT02则选用当今国际上性能最优、资源最丰富的32位微机INTEL-80386EX作为控制器的核心，充分利用处理器本身的丰富资源，大大减少外围接口芯片，实现总线不出模板，使其可靠性大大提高。

由于其超强的数字处理能力和丰富的内存，大大拓展了微机励磁装置的功能，如故障录波、试验结果分析和描述等。

该装置的主板是我公司自主设计定制的6层印制板。

LH-WLT01LC单通道可编程励磁装置，采用西门子公司的S7200系列的可编程控制器为核心，配以大规模集成电路构成的移相触发电路。

该种励磁装置结构简单，具有可编程控制器的一切优点：可靠、抗干扰能力强，编程简单、维护方便。

LH-WLT02LC双通道可编程励磁装置同LH-WLT01LC相比，增加了一套LH-WLT01LC调节器和切换电器。

现代中小型水电机组励磁方式选择分析摘要：现代中小型水电机组是利用水能发电的关键设备之一，其励磁方式的选择直接影响机组性能和经济效益。

本文通过对现代中小型水电机组励磁方式的分析和比较，结合实际生产经验，提出了一些可行的建议，以期提高机组的效率和稳定性。

关键词：现代中小型水电机组，励磁方式，经济效益正文：现代中小型水电机组的应用越来越广泛，随着科技的进步，机组的复杂度和性能要求也逐渐提高。

在水电机组中，励磁作为一个关键的控制技术，其作用是使发电机产生稳定的电能并控制其输出电压和电流。

因此，励磁方式的选择直接影响机组性能和经济效益。

目前，现代中小型水电机组的励磁方式主要有直接励磁、串联励磁、并联励磁和复合励磁等几种形式。

直接励磁是一种最简单的励磁方式，其原理是直接将恒定电流注入到发电机的励磁线圈中，以激发发电机的磁场。

由于直接励磁方式具有结构简单、运行稳定性高、维护成本低等优点，因而在一些小型水电站中广泛应用。

串联励磁是另一种比较常用的励磁方式，其优点是使发电机在满载和空载状态下都能稳定输出电压并能减少谐波电流干扰，但适用于低功率、小型水电站。

并联励磁方式是将发电机励磁回路分为两部分并联，一部分通过电源稳定器向绕组注电，另一部分采用可控硅调节，使分出的电源在一定范围内稳压或稳流。

其操作灵活、稳定性好、效率高，是当前大部分中小型水电站都采用的最常见励磁方式。

复合励磁是一种结合了串联和并联励磁的优点，对大型振荡幅度大的机组效果比较好，但由于复杂度高、投资和维护成本也较高，目前应用不太普及。

综上所述，针对不同的机组应用情况和运行要求，选择合适的励磁方式可有效提高机组的运行效率和降低成本，具有十分重要的意义。

除了上述几种励磁方式外，还有一些其他可选项，如变磁通励磁、自励式励磁等。

变磁通励磁是一种特殊的励磁方式，其原理是变化励磁绕组的磁通量以调节发电机的输出电压，适用于低功率、小型机组。

自励式励磁则是通过发电机自身的电磁感应产生励磁电流，通常用于小功率、备用发电机等场合。

水电厂发电机励磁系统控制摘要：励磁系统控制对于水电站安全、稳定运行至关重要。

抽水蓄能机组在运行和启动上较常规水电机组灵活和多样，因此其励磁控制也就更为复杂。

因此本文基于该现实，就其各种情况下的励磁控制进行研究,以期为所有类型的水电厂可靠运行提供借鉴。

关键词：水电厂；发电机；励磁系统；控制1励磁系统1.1励磁系统的概述供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。

励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。

尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。

1.2励磁系统的作用(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。

(4)在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。

(5)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。

1.3励磁系统的分类1.3.1直流分类直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励四类。

1.3.2整流分类(1)旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁。

(2)静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。

(3)按发电机励磁的交流电源供给方式可以分为：交流励磁(他励)系统由与发电机同轴的交流励磁机供电。

系统又可分为交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷)、交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷)、交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷)以及交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷)；全静态励磁(自励)系统采用变压器供电，当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式。

小型火力发电厂发电机励磁系统的一般规定
下面是本店铺给大家带来关于小型火力发电厂发电机励磁系统的一般规定，以供参考。

1、地方火力发电厂应按其机组类型配备励磁机的备用电枢或整流励磁装置的备件。

2、在同一整流子或滑环上，尤其是在同一极性上，应采用同一牌号的电刷。

电刷在刷框内应能够上下自由活动（一般间隙为0.1～0.2mm）。

3、发电机都应装有强行励磁装置和自动调整励磁装置。

正常运行中（包括停机和起动时）上述装置必须投入。

4、除了自动励磁调整器外，在直流励磁机的励磁回路中，还应有手动调整励磁机电压的磁场变阻器。

在变阻器上，相当于发电机空载和额定工况处，应划上红线。

在手动变阻器的机械传动装置上，亦应做上同样的记号。

此外，在机械传动装置上，应划上箭头，指出增强励磁时机械传动装置转动的方向。

同一发电厂内所有发电机的这一转动方向，应该一致。

5、发电机应装有自动灭磁装置（除无刷励磁系统外），并应在转子线圈绝缘所允许的过电压条件下尽快灭磁。

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励磁整流变压器的选型与计算 新闻出处：来源网络发布时间：2006年08月28日摘要：整流变压器的选型和计算是发电机用户经常遇到的技术问题。

由于小水电的特殊环境条件，经典理论计算公式的结果往往不符合实际，本文就此作一些探讨，提出一组简明的计算方法。

本文的讨论基于如下的条件：400V低压同步发电机组，并网运行，三相晶闸管整流，基层用户使用的角度（用户向制造商提供订货数据，不涉及变压器制造的参数设计）关键词：干式整流变压器晶闸管整流励磁同步发电机小水电1.概述在小水电励磁设备的选型配套或维修升级的工作中，电站用户常常遇到整流变压器参数计算的问题。

很多电工设计手册都提供了整流变压器的设计公式，但这些公式适用的是标准的应用条件，与小水电的实际运行环境有所差别，据此设计的变压器可能不太切合实际。

同时小水电基层的专业技术人员也缺乏,用户通常觉得整流变压器的选型计算很困难。

因此为基层用户提出一个简明计算方法是很有必要的。

1．1整流方式的选择：目前低压机组基本上都采用自励式静止晶闸管励磁方式。

其整流方式一般有三相全波半控整流和三相半波整流两种（图1）.全波整流的变压器效率比较高（95％），波形比较好。

半波整流的硅元件较少，但变压器二次绕组有直流电流通过，效率比较低（74％），波形畸变大，用在小于10kW的整流电路,不过一些早期设计的较大机组也是半波整流。

两类整流方式的变压器计算公式有所不同。

1．2整流变压器的形式：采用环氧干式变压器。

容量一般在10－100kVA内，标称一次电压（网端）400V，二次电压（阀端）100V以内，电流100－300A内。

由于容量比较小，与整流装置同置一个配电盘体内。

整流变压器冷却方式是自冷，在盘侧不安装封闭板时，散热条件比较好。

1．3绝缘等级与散热方式：小水电使用的干式环氧变压器的绝缘等级一般是B级，绝缘系统最高耐温为130℃，因此变压器满负荷工作时的外表温度有烫手是正常的。

如果对变压器加以有效的强制风冷，其输出功率可以提高10％～30％。

SWL-Ⅱ微机励磁装置技术说明书一、概述长江水利委员会陆水自动化设备厂(武汉市陆水自动控制技术有限公司)为国内资深的自动控制设备制造厂商，早在上世纪60年代末就研制出我国第一代可控硅励磁装置。

近年来，通过体制创新，企业焕发出蓬勃的活力，发展成为集科研、设计、生产为一体的高新科技企业。

SWL-Ⅱ型同步电机微机励磁装置是我厂研制的、具有完全知识产权的新一代智能型产品。

它适应了当前电力系统的特点和发展的趋势，将国内外最新科技成果与我厂30余年设计制造实践经验融为一体，具有高智能化和高可靠性的显著特点，是发电厂理想的控制设备。

SWL-Ⅱ型双通道微机励磁装置采用先进的全数字交流采样技术，调节器软件功能强大，励磁系统的调节、控制功能全部实现数字化、智能化，包括交流采样计算、纯无功调差、励磁限制与保护，触发脉冲移相与输出，开关量采集、逻辑判断、故障自诊断等。

通讯规约齐全、全面支持远方微机监控。

液晶屏全汉化显示，可在线整定、修改各种参数并能储存与固化，极大地方便了人机对话。

电路简洁，抗干扰性能好，容错能力强，运行安全可靠。

SWL-Ⅱ型微机励磁装置适用于各种容量和主接线方式的大、中、小型水力、火力同步发电机组以及同步电动机组，实现发电机的自动电压调节、无功自动调整和自动分配，可作单机、并网以及调相运行，可进行准同期或自同期并列操作，能方便、快捷的满足机组以及电网的各种运行要求。

S WL-Ⅱ型双通道微机励磁调节器标准配置采用CMOS嵌入式微处理器(美国INTEL 公司)、EPM71285大规模高集成度可编程系统(美国ALTERA公司)、双液晶显示屏；扩展配置(由用户选择):可加配S-200 PLC可编程控制器(德国西门子公司)、I7188工控机(台湾威达公司)、GP2301触摸显示屏(日本数字公司)等。

二、使用环境1．海拔高度不超过3500米；2．周围环境温度-20℃~+50℃；3．平均相对湿度不大于90%；4．没有导电及易爆尘埃和无腐蚀性气体,无剧烈振动;5. 污染等级3级；6. 垂直倾斜度不大于5度，无剧烈振动三、主要功能及特点1．定子电压和定子电流交流采样发电机定子电压和定子电流经PT和CT副方转换、隔离、滤波后直接进入A/D转换。

水电站励磁系统的改造与优化水电站励磁系统是水轮发电机组的一个重要组成部分，其作用是控制电机的电磁特性，保证水轮发电机组的正常运行。

随着时代的发展和技术的进步，水电站励磁系统也需要不断升级改造，以提高设备的效率和可靠性，降低运行成本。

一、选择更先进的励磁设备励磁设备是水电站励磁系统的核心部件，主要包括励磁变压器、励磁控制器、励磁电容器等。

为了提高励磁设备的效率和可靠性，可以选择更先进的设备，如采用变频技术的励磁设备，能够实现更精准的电压控制，提高设备的稳定性和响应速度，同时也能够减少功耗，降低运行成本。

二、优化励磁控制策略励磁控制策略是控制水轮发电机组运行的重要手段，通过优化励磁控制策略，可以提高水轮发电机组的发电效率和质量。

目前，常见的励磁控制策略包括恒磁励磁、恒励磁、恒电流励磁等，但不同的控制策略适用于不同的发电机组，需要根据实际情况进行选择和优化。

另外，多数励磁控制策略需要基于复杂的数学模型或算法，因此需要借助计算机模拟和优化工具进行实现和调试。

三、加强励磁系统故障诊断和保护由于水电站励磁系统工作环境较为苛刻，容易受到雷击、电磁干扰等因素的影响，因此需要加强励磁系统的故障诊断和保护。

常见的励磁系统故障包括励磁电容器短路、励磁变压器绕组过热、励磁控制器故障等，需要通过装置感应器和遥控设备，及时对异常情况进行检测和处理，避免出现严重的故障和事故。

四、提高励磁系统的自适应能力水电站励磁系统需要能够根据水位、负荷等因素自适应地进行调节和控制，才能够保证设备的运行效率和稳定性。

目前，一些智能化的励磁控制系统已经实现了自适应控制功能，能够根据实际情况对励磁参数进行实时优化和调整，提高发电机组的动态性能和效率。

总之，对水电站励磁系统进行改造和优化，需要综合考虑技术的成熟度、设备的适用性、环境的复杂度等多种因素，并通过严格的测试和验收来确保改造后的励磁系统稳定可靠，符合实际工作要求。

500KW以下小型水電站可控矽勵磁系統之我見李曉輝（邯鄲市躍峰管理處）[摘要] 隨著可控矽勵磁在小型機組上的應用，其優點越來越被人們所接受，但小型機組有著自身的且與大中型機組不同的特點，對勵磁系統的要求及作用也不相同，運行中暴露出了一些不足之處。

就我們在實際運行中所遇到的問題，做了一些簡要的理論分析，並提出一些改進措施，以供同行參考。

[關鍵字] 可控矽勵磁系統安全穩定運行近幾年來，小型水電站發展迅速，由於可控矽勵磁系統以其所具備的功率大、調節靈敏迅速、體積小、安裝方便等優點，使其在小型水電站中得到了廣泛的應用和迅速的發展。

但是小型水電站在電力系統中所占的地位和作用有著自身的特點，所以對它的要求與大中型機組的勵磁系統也是不同的。

一、小型水電站的運行特點在電力系統中，大中型機組的勵磁系統對維持電力系統的電壓水準以及提高電力系統運行的穩定性都起著極其重要的作用。

而小型機組勵磁系統在這方面的作用則不太明顯，它的作用主要表現在：（1）提高發電機的穩定度，輸送一定比例的無功功率；（2）提高繼電保護裝置的可靠性；（3）限制發電機突然卸載時的電壓上升；（4）單機運行時，穩定發電機出口電壓。

一般來說，並網運行的小型機組的出口電壓不會受本機組影響。

小型機組的出口電壓只能由電網來決定，它的投入對電網電壓幾乎沒有影響，然而它的勵磁系統的自動調節部分往往會由於電網的變化而發出對機組運行不利的信號。

這種電壓波動，在10KW電網中，尤為突出和頻繁，並且電壓波動幅度較大，而500KW以下的小型機組，幾乎都在10KW等級的電網上運行，所以就使這類問題帶有相當大的普遍性。

另外，對於一些小型機組，尤其是在同一母線上並列運行的幾台機組，由於發電機本身的運行很不穩定，再者對一些輸送線路較長的電站，在負荷增減過程中，也同樣會造成機組出口電壓的變化，而使勵磁電流發生毫無意義的變動。

在以上幾種情況中，有的是小型機組運行中所不可避免的。

基於這些情況，對小型機組勵磁系統應拋開大中型發電機勵磁系統的特點及某些原理、要求而另作別論。

励磁装置工作原理励磁装置是一种重要的电气设备，广泛应用于发电厂、变电站和电动机等领域。

它的主要作用是提供电机或发电机所需的磁场，从而实现电能的转换和传输。

本文将介绍励磁装置的工作原理，并探讨其在电力系统中的应用。

一、励磁装置的基本原理在了解励磁装置的工作原理之前，我们首先需要理解磁场产生的基本原理。

根据安培定律，通过电流所产生的磁场可以改变物体周围的磁场分布。

基于这一原理，励磁装置通过控制电流的大小和方向，实现对电机或发电机中的磁场进行调节。

励磁装置通常由电源、励磁线圈和控制装置组成。

电源提供稳定的电流供给，励磁线圈则是产生磁场的核心部件，控制装置可以根据需要对电流进行调节。

二、励磁装置的工作过程1. 静态励磁静态励磁是指在发电机或电动机刚开始运行时，励磁装置通过一系列操作将感应电动势转化为直流电流，从而建立起初始的磁场。

这一过程通常包括以下几个步骤：a. 闭合励磁电源当电机或发电机开始运行时，励磁装置的电源将闭合，向励磁线圈提供电流。

这使得励磁线圈中产生的磁场逐渐增强。

b. 磁通增加随着电流的增加，励磁线圈中产生的磁场也随之增强。

这一过程将持续到达到设定的磁通值。

c. 控制电流在达到设定的磁通值后，控制装置将根据需要对电流进行调节，以维持恒定的磁通。

2. 动态励磁除了静态励磁之外，励磁装置还可以实现动态励磁。

动态励磁是指在电机或发电机运行过程中，根据负载的变化对磁场进行调节，以实现电能的平稳转换。

a. 负载变化在电机或发电机负载发生变化时，励磁装置感知到这一变化，并根据控制装置的设置进行调整。

b. 调整电流控制装置通过改变电流的大小和方向，调节励磁线圈中磁场的强度和方向。

这一过程可以使得电机或发电机在负载变化时保持稳定的输出。

三、励磁装置在电力系统中的应用励磁装置在电力系统中起到了至关重要的作用，它不仅保证了电机和发电机的正常运行，还能提高电能的转换效率。

以下是励磁装置在电力系统中的几个应用场景：1. 发电机励磁在发电机中，励磁装置负责产生所需的磁场，使得发电机能够将机械能转化为电能。