摘要:其，乃发电机正常运转之中的关键构成板块，此文中，将南瑞公司的NES - 6100励磁系统用作实例，阐述了，自并励启动电场形式，且分析了，失去磁力的缘故，以及失去磁力后主要参数的变化情形，以及失去磁之后异步运作给发电机与系统造成的不良作用，最后介绍了发电机失去磁的保护措施 。

关键词：励磁；失磁；自并励；危害；保护

引言

发电机组处于正常运行进程当中，励磁突然出现部分或者全部消失的情况，这被称作发电机失磁，同步发电机在运行之时必须在励磁绕组中通入直流电流，借此构建磁场，这个电流就叫做励磁电流（转子电流），而提供该电流的整个系统叫做励磁系统，大型发电机组的涉网保护乃是电网安全平稳运行的保障。其中，发电机失磁对于电力系统的稳定以及发电机自身的安全都存在不利的影响，失磁故障应当尽可能被发现并消除 。^[1]。

1 发电机起励方式

对于现代大型发电系统而言，其主要采用的是自并励起励这种方式 ， 接下来，去以南瑞公司的NES - 6100励磁系统当作例子对这个进行介绍 ， 此系统的相关情况是显示示于图1的 并且以此为呈现方式加以展示的 。

图1 自并励励磁系统示意图

按照图1呈现出来的，NES6100励磁系统的框图，整个系统能够被区分为四个主要的部分，。

中频副励磁机或励磁变压器

两套相互自主的励磁调节器（A 套、B 套）

晶闸管整流装置

起励单元、灭磁单元、过压保护等辅助单元

NES6100静止励磁系统，对同步发电机端电压进行调节，对同步发电机组无功功率开展调节，其具体调节方式为，借助可控硅整流桥，来进行励磁电流的控制。其中，可控硅整流功率柜的触发控制脉冲，来源于NES6100发电机励磁调节装置。此外，NES6100发电机励磁调节器，针对用于励磁控制的模拟量信号进行采集与处理，针对用于励磁控制的开关量信号进行采集与处理，并且，会以模拟信号形式输出励磁系统运行状态信息，会以节点开关形式输出励磁系统运行状态信息，还会以通信形式输出励磁系统运行状态信息 。

在静态励磁系统（常称自并励）中，励磁电源取自发电机机端。

通过励磁变压器、磁场断路器以及可控硅整流桥供给同步发电机的磁场电流，励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥需要的输入电压，它为发电机组端电压以及磁场绕组给予电气隔离，也给可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥把交流电流转变为受控的转子直流电流，起励开始的时候，发电机的起励能量来源于外接他励电源抑或是发电机残压 。当可控硅整流桥输入电压升到某特定限度，可控硅整流桥会开始迈入正常运行状态，励磁调节器此时也进入运作，依照励磁调节装置控制开启软起励进程。并网后，励磁系统能在电压闭环（AVR）模式下工作，调节发电机端电压及无功功率，又或者按电厂调度指令，以叠加调节方式工作，其中包括恒功率因数调节（PFLOOP）、恒无功调节（QLOOP）等 。

2 失磁原因及失磁后参数的变化

发电机失去励磁的原因一般可归纳为励磁回路开路或短路，包括：

（1）励磁机、励磁变或励磁回路的故障；

（2）误碰励磁开关；

（3）切换备用励磁不当；

（4）励磁系统失去厂用电源；

（5）转子绕组或励磁回路开路或转子绕组严重短路；

（6）半导体励磁系统发生故障；

（7）转子滑环或烧断等。

发电机失磁后参数的变化：

（1）瞬间之际，发电机定子电流先是下降，而后迅猛升高，有功功率亦是这般情形，而且两者相较的比值不断大起来，还开始出现摆动现象，。

发电机失磁之际，依旧能够发出一定数量的有功功率，而且保持所送出的有功功率的方向不产生改变，可是功率表的指针会展现出周期性摆动的情形。

（3）定子电流增大，其电流表指针也周期性摆动；  

(4)先是从送出无功功率转变到吸收无功功率，在此过程中，其指针同样呈现出周期性摆动，并且，吸收的无功功率数量与失磁之前的无功功率数量大致形成正比例关系了。(5)转子回路感应出滑差频率的交变电流，同时还感应出交变磁动势，鉴于此，转子电压表指针也会出现周期性摆动嘛。

指针被呈现出周期性摆动状态的转子电流表，其电流数值比失磁之前小；当转子回路处于开路情形时，转子本体表面感应一定量涡流形成旋转磁场，还会产生一定程度异步功率 。

3 发电机失磁异步运行危害与处理原则

当要去阐述发电机失磁往后的不良影响之时，需要从两个方面开展着手，一方面是针对于发电机其自身所产生出来的影响，另一方面是相对于系统所造成的危害 。

对发电机的危害，主要表现在以下几个方面：

转差出现之后，转子表面会感应出那种差频电流，差频电流在转子回路当中产生附加损耗，这使得转子发热加剧，在严重情形之下能够致使转子烧损，特别是直接冷却高利用率的大型机组，因为其热容量裕度相对削减，所以转子易于过热。^[3]；

失磁后，如发电机转入异步运行，那么发电机的等效电抗会降低，此时，由系统向此发电机送出的无功功率会增大。失磁前，若发电机所带的有功功率越大，那么对应的转差也就越大，进而等效电抗越小，由系统送出的无功也就越大。所以，在重负荷的情况下，一旦失磁，由于定子绕组过电流，会致使发电机定子过热。

进入异步运行状态时，发电机转矩发生了一定程度上的变化，这样一来，使得有功功率产生了较为严重的呈周期性的变动，这种变动的情况招致发电机、转子以及基座受到异常机械力的冲击，进而致使机组的安全面临着威胁 。

发电机失磁后，对系统的影响表现如下：

失磁之后的发电机，会从电力系统当中吸取等同于额定容量的无功功率，进而导致电力系统的电压降低。要是电力系统无功功率储备容量不足，会使邻近失磁发电机的部分系统电压低于允许数值，对负载以及各电源间的稳定运行构成威胁，甚至造成系统的电压崩溃并瓦解，这乃是发电机失磁引发的最为严重的后果 。

有一台发电机出现失磁情况，这会使得系统的电压产生下降，进而会促使邻近的发电机励磁调节器开始动作，然后还会使其无功输出得以增大，所以这些发电机、变压器以及线路会引发过电流现象，最终会导致大面积停电状况出现，还会进一步将故障的波及范围予以扩大 。

一般处理原则如下:  

针对那种不被准许进行无励磁运行的发电机，要马上，迅速从电网里解列，借此避免，防止设备受损，致使设备遭到损坏或者引发系统事故，导致那种系统事故出现 ！

对于那准予无励磁运行的发电机而言，得依据无励磁运行的规定，进而施行以下这般的操作 。

1) 迅速地把有功功率降低到允许的数值，这个数值恰好与本厂出现失磁时规定的功率值以及表计摆动的平均数值相吻合，此时，定子电流会在额定电流的附近呈现出摆动的状态 。

展开手动操控，把灭磁开关断开，自己退出自动电压调节装置，与此同时退出发电机强行励磁装置。

得留意着，去查看，别的处于正常运转状态的发电机，其定子电流还有无功功率的值，是否超出了规定的范围，在有必要的状况下，依照发电机允许过负荷的相关规定去施行 。

4)开展针对励磁系统极为迅猛且极为精细的检查，假设是关于工作励磁机方面产生的问题，需按极为迅速的状态开启备用励磁机据此达成恢复励磁，。

5)注意厂用分支电压水平,必要时可倒至备用电源接带； 

就算处于规定的那段无励磁运行的时间里面，然而依旧没法让机组恢复励磁，那么就须将发电机从系统之中解列 。

4发电机的失磁保护

发电机有失磁保护，这属于发电机继电保护里的一种，它指的是，发电机励磁忽然没了，或者有部分没了，当发电机完全失磁时，励磁电流会慢慢衰减到零，当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步，此时，发电机保护装置会作用于发电机出口断路器，借此使发电机脱离电网，以此防止发电机损坏，同时保护电网实现稳定运行。

失磁保护主判据可由下述判据的一个或两个组成：

(1)静稳极限励磁电压存在着一个主判据，该判据有着这样的主要优点，即但凡在能致使失步的失磁初始阶段，鉴于Ufd会迅速地降低，所以依靠此主判据能够快速运行。在平常工况下若出现失磁情况，这个主判据实施动作近乎会比静稳边界阻抗判据实施动作早超过1s，它具有预测失磁失步动向的功能，能够显著提升机组做电压处理或者切换励磁所产生的效果， 。

(2)定励磁低电压辅助判据；

(3)静稳边界阻抗判据；

(4)静态异步边界阻抗判据；

(5)主变高压侧三相同时低电压判据；

(6)极端过电压判据。