摘 要：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。为保证我厂 1000MW 发电机组安全运行，特别是采用了新型励磁 调节器，对我们的安全运行及维护又提出了新的要求，因此，必须详细了解励磁系统中励磁调节器相关知 识。

#13、 #14 号发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统， 励磁调节器为瑞士 ABB 公司原装产品，其型号为 UNITROL 5000 系列 Q5S-O/U541-S8000。发电机静止励磁系统通过 可控硅整流桥控制励磁电流，达到调节同步发电机电压和无功功率的目的。

一、励磁系统其主要分为四个部分：

(1)励磁变压器; (2)励磁调节器(AVR)(3)可控硅整流器 ; (4)起励和灭磁单元; 励磁模块(A10，A20)中有：

(a)控制板(COB)：负责所有的调节和控制功能，还包括可控硅的脉冲产生。

每一块 COB 包括以下功能：

自动电压调节器(自动控制)， 励磁电流调节器(手动控制) ，具有时间可调的软启动功能， 自动运行通道和自动备用通道之间的自动跟踪， 自动和手动通道的双向自动跟踪， 恒无功或恒功率因素的控制， PSS 电力系统稳定器，

(b)测量单元板(MUB)：用于测量发电机定子侧信号。它直接测量发电机的三相电压和电流， 并通过这些量计算出其它信号：如 P、Q、f 等，同时提供了强电参数和测量信号之间的电气 隔离。

(c)扩展门极控制板(EGC) ：作为双通道配置的后备通道使用。EGC 连同 COB、MUB 一起安装 在同一个金属箱中，但在结构上是独立的。

EGC 具有下列功能：

励磁电流调节， 通道跟踪，以便在 COB 故障时实现平稳切换 ，备用瞬时过电流保护继电器， 备用反时限过电流继电器 ，直流侧短路保护

(d)快速输入输出界面卡(FIO):用于模拟和控制信号的连接.包括：

16 位输入，带光耦合器，额定 24VDC ，控制输入电源来自内部 电源模块。 18 个输出继电器，带转换触点，用于状态显示和报警。 4 个多目的模拟输出10V ，4 个多目的模拟输出10V 或20mA。2 个模拟输入用于励磁变压器温度测量， 1 个模拟输入用于 CROWBAR 的电流。

(e)电力信号界面卡(PSI)

控制模块(COB)和励磁系统实际测量值之间的带电气隔离的一个接口， 包括励磁电流和电 压的测量，可控硅整流桥输入电流和电压的 3 相测量。

(f)CIN: 整流桥接口板;

主要功能是向门极驱动板 GDI 发送用于触发三相全控桥的序列脉冲。 用于监控整流桥的所有电子部件。其主要作用是监控风机、温度和熔丝。 在每台整流桥的正、负输出连接处都配有电流传感器。根据这些输入值，CIN 可自动调 节各可控硅的电流，从而实现并联桥的均流。 整流桥的实际状态显示在柜门的整流桥显示面板 CDP 上。

(g) GDI: 门极驱动器 ：将脉冲放大到晶闸管触发所必须的水平。

(h)多功能手持屏 SPA 用于调试和维护。具有就地操作、参数设定和应用程序编程功能。 可显示励磁系统的数据(如发电机机端电压、励磁电流和励磁电压) 、设定参数。还具有实 时报警和故障记录管理功能。该手持屏有 16 个触摸键和一个 4×20 字符的液晶显示屏，类 似于一个袖珍计算器。 它通过串行接口 RS485 与励磁装置相连接， 数据传输速率为 9600 位/ 秒。手持屏的电源通过串行电缆提供，其本身不需电池。手持屏与 AVR 双通道之间的通讯是 通过公共接口实现的。两通道由各自的 ID 识别号区分，不需要重新连接电缆，就可以自由 选择与任一通道进行通讯。

二、励磁系统的起励：

正常情况下，发电机的残压用于起励是足够的。发电机转子有剩磁存在，一般情况 下 UN5000 可以实现残压起励。

当励磁投入后，可控硅桥立即被触发，只要可控硅输入端有 10-20V 的电源电压，门极 控制单元就能有效地控制可控硅桥。备用起励回路(-R03，-V03，-Q03) ，用它励方式 建立这一电压。备用起励电源取自 380V 交流系统。如果残压低于 10V 不足以建立发电 机电压时，经过一定时间的延迟，起励装置就会投入：起励开关自动闭合，向磁场绕组 通流，定子建压开始。

当电压达到额定值的 10%时，可控硅桥已经能正常工作，起励开关自动断开。软起励过 程开始将发电机电压升到额定电压 22KV， 整个起励过程的控制和监测都是由 AVR 软件实 现的。在整流桥的输出电压高于直流系统电压时，起励回路中的二极管会阻止反向电流 流入直流系统。起励电流大约为空载励磁电流的 10%至 20%，其大小取决于串入的限流 电阻-R03 。软起励用于防止机端电压的起励超调。如果超调的话可能引起电压过高造 成过激磁。

三、励磁系统保护

(1)ABB 公司的 UN5000 型励磁系统中带有电桥式转子接地保护装置，他们对转子接地保护 的设计思想是： 当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警， 当绝缘电阻继续下降至一定值时，保护即动作切除发电机组， 以防止发生两点接导致灾难性事故。 转子接地保护装置 UNS 3020 是一个独立的保护继电器。 它用作发电机整个转子回路 (包括功率可控硅和励磁变压器二次 侧)的接地故障保护。它的特点是：