1 范围

1 范围

GB/T 7409的本部分适用于同步电机的励磁系统。

2 总则

2.1 励磁控制系统

包括同步电机及其励磁系统的反馈控制系统。

2.2 励磁系统

提供同步电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件、励磁功率单元、磁场过电压抑制和灭磁装置以及其他保护装置。

2.3 励磁功率单元

提供同步电机磁场电流的功率电源

注：电源的举例，如：

——一台旋转电机，它既可以是直流电机或是交流电机以及与之联接的整流器。

——一台或几台变压器以及与之联接的整流器。

2.4 励磁控制

根据包括同步电机、励磁功率单元以及与之联接的电网在内的系统状态的信号特性，改变励磁功率的控制。

注：同步电机端电压是优先考虑的被控制量。

2.5 磁场绕组端部

同步电机磁场绕组的输入部位。

注1：假如有电刷与滑环，它们都是磁场绕组的一部分。

注2：对于无刷电机，旋转整流器与电机磁场绕组的引线之间的连接点是磁场绕组的端部。

2.6 励磁系统的输出端

励磁系统装置的输出的部位，这些端部可以与磁场绕组端部部位不同。

2.7 额定磁场电流

同步电机运行在额定电压、电流、功率因数与转速下，其磁场绕组中的直流电流。

2.8 额定磁场电压

在磁场绕组上产生额定磁场电流所需要的电机磁场绕组端部的直流电压。这时磁场绕组的温度应是在额定负载、额定工况以及初级冷却介质在最高温度条件下的温度。

注：假如同步电机有一个周期负载，使磁场绕组温度不能达到稳定，那么U_fN应是在周期负载中磁场绕组达到的最高温度条件下的电压。

2.9 空载磁场电流

同步电机在空载、额定转速下产生额定电压所需的电机磁场绕组的直流电流(见图1)。

2.10 空载磁场电压

在磁场绕组温度为25℃时，产生空载磁场电流所需的电机磁场绕组端部的直流电压。

2.11 气隙磁场电流

在空载气隙线上产生同步电机额定电压理论上所需的磁场绕组中的直流电流。

注：当用计算机表述励磁系统模型时，气隙磁场电流是一个基准量。

2.12 气隙磁场电压

当磁场绕组电阻等于U_fN/I_fN时，产生气隙磁场电流所需的同步电机磁场绕组端部的直流电压。

注：当用计算机表述励磁系统模型时，气隙磁场电压是一个基准量。

2.13 励磁系统额定电流

在规定的运行条件下，并考虑通常由于电机电压和频率变化引起电机对励磁的最大要求时，励磁系统能够长期连续输出的最大直流电流。

2.13 励磁系统额定电流

在规定的运行条件下，并考虑通常由于电机电压和频率变化引起电机对励磁的最大要求时，励磁系统能够长期连续输出的最大直流电流。

2.15 励磁系统顶值电流

在规定的时间内，励磁系统从它的输出端能够连续提供的最大直流电流。

2.16 励磁系统顶值电压

在规定的条件下，励磁系统从它的输出端能够提供的最大直流电压。

注1：对于从同步电机的电压和电流(假如有)取得电源的励磁系统，电力系统扰动的性质与励磁系统和同步电机的特定设计参数将影响励磁系统的输出。对这样的系统，顶值电压的确定要考虑电压降及电流(假如有)的增长。

注2：对于使用旋转励磁机的系统，顶值电压在额定转速下确定。

2.17 励磁系统顶值电流倍数

励磁系统顶值电流与额定磁场电流的比值。

2.18 励磁系统顶值电压倍数

励磁系统顶值电压与额定磁场电压的比值。

2.19 励磁系统的标称响应

由励磁系统的电压响应曲线确定的励磁系统输出电压的增量与额定磁场电压的比值(见图2)。这个比率，假定保持恒定，所扩展的电压一时间面积，与在第一个半秒钟时间间隔内得到的实际面积相等。

注1：在励磁系统带有电阻等于U_fN/I_fN及足够的电感负载下，确定励磁系统标称响应，要考虑电压变化的影响及电流与电压的波形。

注2：励磁系统标称响应是这样确定的，开始的励磁系统电压等于同步电机的额定磁场电压。然后，输入一个特定的电压偏差阶跃，使得很快获得励磁系统顶值电压。

注3：对于从同步电机电压和电流(假如有)取得电源的励磁系统，电力系统扰动性质与同步电机及励磁系统的特定设计参数影响励磁系统输出。对这种系统，确定励磁系统标称响应要考虑电压降落与电流(假如有)的增长。

注4：对于使用旋转励磁机的励磁系统，在额定转速下确定励磁系统的标称响应。

2.20 电压静差率 static-voltage error ratio ε

负载电流补偿单元切除、原动机转速及功率因数在规定范围内变化，发电机负载从额定变化到零时端电压变化率，即：

式中：

ε——电压静差率，用百分比表示；

U_N——额定负载下的发电机端电压，单位为伏特(V)；

U_0——空载时发电机端电压，单位为伏特(V)。

2.21 电压调差率

发电机在功率因数等于零的情况下，无功电流从零变化到额定定子电流值时，发电机端电压的变化率。负载电流补偿器退出后的电压调差率称自然电压调差率D₀。

式中：

D——电压调差率，用百分比表示；

U_0——空载时发电机端电压，单位为伏特(V)；

U——功率因数等于零、无功电流等于额定定子电流值时的发电机端电压，单位为伏特(V)。

2.22 无功电流补偿率

(按照效果描述)因无功电流补偿器投入而产生的电压调差率的增量。

式中：

K_RCC——无功电流补偿率，用百分比表示(％)；

D——电压调差率，用百分比表示(％)；

D_0——自然电压调差率，用百分比表示(％)。

注：在工程应用中，当电压静差率小于1％时可视D₀为零，即K_RCC=D。

2.23 发电机空载阶跃响应的超调量、调节时间和振荡次数

发电机在空载额定工况下，突然改变电压给定值，使同步发电机端电压由初始值U₀₁变为稳态值U₀₂，获得发电机空载阶跃响应曲线(见图3)。发电机端电压的最大值U_m与稳态值U₀₂之差与端电压稳态变化量(稳态值U₀₂与初始值U₀₁之差)之比的百分数为超调量M_P，从电压给定跃变开始到发电机端电压与新的稳态值的差值Δ对端电压稳态变化量之比不超过5％，所需时间为调节时间t_s。在调节时间内，由第一次越过稳态值U₀₂。起的波动次数为振荡次数n。

式中：

M_P——超调量，用百分比表示；

U_m——发电机端电压最大值，单位为伏特(V)；

U₀₁、U_02——发电机端电压前稳态值和后稳态值，单位为伏特(V)；

t_s——调节时间，单位为秒(s)。

2.24 100％电压起励时的超调量、调节时间和振荡次数

发电机在额定转速下，突然投入励磁系统，使同步发电机端电压从零上升到额定值时，发电机端电压的最大值与最终稳态值之差对最终稳态值之比的百分数为零起升压的超调量，从起励开始到发电机端电压与最终稳态值之差不超过最终稳态值的2％所需时间为调节时间。在调节时间内，由第一次越过最终稳态值起的波动次数为振荡次数。

2.25 励磁系统电压响应时间

发电机带额定负荷运行于额定转速下，突然改变电压测量值，励磁系统的输出端电压达到顶值电压与额定磁场电压之差的95％所需要的时间。

2.26 高起始响应励磁系统

电压响应时间小于或等于0.1 s的交流励磁机励磁系统。

2.27 励磁系统强迫切除

是指由于励磁系统故障导致同步电机跳闸。

2.28 励磁系统年强迫切除率F.O.R

在一年内，用百分数来表示的励磁系统强迫切除小时数对投运小时数与强迫切除小时数之和的比值。

2.29 励磁系统误强励

因励磁系统失控导致励磁系统输出异常升高。

2.30 励磁系统(数学)模型

在电力系统稳定性研究中为了模拟励磁系统行为而建立的励磁系统的数学表达。

3 励磁功率单元种类

4 励磁系统种类

4.2 静止励磁系统

使用静止励磁功率单元的励磁系统。

5 控制功能

5.1 自动电压调节器

将同步发电机的实际电压与给定值进行比较，并按其偏差以适当的控制规律调节励磁输出的装置。

5.2 手动励磁调节器

将同步发电机的实际磁场电流(或电压)与给定值进行比较，并按其偏差以适当的控制规律调节励磁输出的装置。

5.3 负载电流补偿器

一种装置或功能，能影响电压调节器使其控制某点的电压，而不是测得的同步发电机电压。可应用于部分补偿由外部阻抗引起的电压降，也可用于机组间的无阻抗并联运行，以实现对各机组的无功功率的分配。

5.4 过励限制器

一种电压调节器的附加单元或功能，目的是将励磁系统输出电流限制在允许值之内，限制作用可能是瞬时的或延时的。

5.5 过励保护器

一种电压调节器附加单元或功能，目的是在过励限制器无法将励磁系统输出电流限制在允许值之内时发出保护信号。

5.6 定子电流限制器

一种电压调节器的附加单元或功能，目的是将同步电机定子电流限制在允许值之内，限制作用是延时的。

5.7 欠励限制器

一种电压调节器的附加单元或功能，目的是在减少励磁时限制同步电机不超越静态稳定极限，或不超越由定子端部铁芯发热而要求的圆柱转子型电机的热容量。通常的输入量是：同步电机的有功功率、无功电流和端电压，或者是功角，或者是磁场电流(也许还综合其他变量)。

5.8 V/Hz限制器

一种电压调节器的附加单元或功能，目的是防止同步电机或与其相连变压器过磁通。

5.9 电力系统稳定器

一种附加励磁控制装置或功能，它借助于电压调节器控制励磁功率单元的输出，来阻尼同步电机的功率振荡。输入量可以是转速、频率、或功率(或多个变量的综合)。

附录A

附录A

(资料性附录)

本部分章条编号与IEC 60034-16-1：1991-02章条编号对照

表A.1给出了本部分章条编号与IEC 60034-16-1：1991-02章条编号对照一览表。

表A.1 本部分章条编号与IEC 60034-16-1：1991-02章条编号对照

表A.1(续)

附录B

附录B

(资料性附录)

本部分与IEC 60034-16-1：1991-02技术性差异及其原因

表B.1给出了本部分与IEC 60034-16-1：1991-02的技术性差异及其原因。

表B.1 本部分与IEC 60034-16-1 1991-02技术性差异及其原因