同步電機勵磁系統(tǒng) 第1部分：定義 征求意見稿

1GB/T7409.1—XXXX同步電機勵磁系統(tǒng)第1部分：定義本文件界定了同步電機勵磁系統(tǒng)的術語。本文件適用于大、中型同步旋轉(zhuǎn)電機勵磁系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3總則3.1勵磁系統(tǒng)excitationsystem提供同步電機磁場電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件、勵磁功率單元、磁場過電壓抑制、滅磁裝置以及其他保護裝置。3.1.1數(shù)字勵磁系統(tǒng)digitalexcitationsystem調(diào)節(jié)、控制、限制和保護功能中部分或全部采用數(shù)字技術實現(xiàn)的同步電機勵磁系統(tǒng)。3.1.2可逆勵磁系統(tǒng)reversibleexcitationsystem能夠強制改變同步電機繞組或勵磁繞組磁通方向的勵磁系統(tǒng)3.2勵磁功率單元exciter由勵磁控制調(diào)節(jié)的，為同步電機提供磁場電壓和磁場電流的功率電源。注：電源舉例,如:一臺旋轉(zhuǎn)電機及與之聯(lián)接的整流器，旋轉(zhuǎn)電機可以3.3勵磁控制excitationcontrol根據(jù)勵磁功率單元、同步電機及與之聯(lián)接的電網(wǎng)在內(nèi)系統(tǒng)的狀態(tài)信號特征，調(diào)節(jié)勵磁功率的控制。3.4勵磁控制系統(tǒng)excitationcontrolsystem包括運行在電力系統(tǒng)的同步電機及其勵磁系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。2GB/T7409.1—XXXX3.5勵磁繞組端部fieldwindingterminals同步電機勵磁繞組的輸入部位。注2：對于無刷電機，旋轉(zhuǎn)整流器與電機勵磁繞組3.6勵磁系統(tǒng)輸出端excitationsystemoutputterminals勵磁系統(tǒng)裝置的輸出部位。3.7額定磁場電流IfNratedfieldcurrentIfN同步電機運行在額定電壓、電流、功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速下，其勵磁繞組中的直流電流。3.8額定磁場電壓UfNratedfieldvoltageUfN在勵磁繞組上產(chǎn)生額定磁場電流所需要的電機勵磁繞組端部的直流電壓。這時勵磁繞組的溫度應是在額定負載、額定工況以及初級冷卻介質(zhì)在最高溫度條件下的溫度。注：假如同步電機有一個周期負載，使勵磁繞組溫度不能達到穩(wěn)定，那么U應是在周期負載中勵磁繞組達到的最3.9空載磁場電流If0no-loadfieldcurrentIf0同步電機在空載、額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生額定電壓所需的電機勵磁繞組的直流電流（見圖2）。注：當用計算機表述勵磁系統(tǒng)模型時，氣隙3GB/T7409.1—XXXX3.10空載磁場電壓Uf0no-loadfieldvoltageUf0在勵磁繞組溫度為25℃時，產(chǎn)生空載磁場電流所需的電機勵磁繞組端部的直流電壓。3.11氣隙磁場電流IfgairgapfieldcurrentIfg在空載氣隙線上產(chǎn)生同步電機額定電壓理論上所需的勵磁繞組中的直流電流（見圖2）。3.12氣隙磁場電壓UfgairgapfieldvoltageUfg當勵磁繞組電阻等于UfN/IfN時，產(chǎn)生氣隙磁場電流所需的同步電機勵磁繞組端部的直流電壓。注：當用計算機表述勵磁系統(tǒng)模型時,氣隙磁3.13勵磁系統(tǒng)額定電流IeNexcitationsystemratedcurrentIeN在規(guī)定的運行條件下，并考慮通常由于電機電壓和頻率變化引起電機對勵磁的最大要求時，勵磁系統(tǒng)能夠長期連續(xù)輸出的最大直流電流。3.14勵磁系統(tǒng)額定電壓UeNexcitationsystemratedvoltageUeN在規(guī)定的運行條件下，勵磁系統(tǒng)輸出額定電流，并考慮大多數(shù)通常由于電機電壓和頻率變化引起電機對勵磁的最大要求時，勵磁系統(tǒng)能夠提供的在其輸出端的直流電壓。注：勵磁系統(tǒng)額定電壓至少滿足同步電機磁場的最大勵磁要求（通常與電3.15勵磁系統(tǒng)頂值電流IpexcitationsystemceilingcurrentIp勵磁系統(tǒng)在連續(xù)提供額定磁場電流的情況下，其輸出端能夠提供規(guī)定時間的最大直流電流。3.16勵磁系統(tǒng)正頂值電壓UpexcitationsystempositiveceilingvoltageUp在規(guī)定的條件下，勵磁系統(tǒng)從它的輸出端能夠提供的最大直流電壓。注1：對于從同步電機電壓和電流（假如有）取得電源特定設計參數(shù)將影響勵磁系統(tǒng)的輸出。對于這種系統(tǒng)，頂值電壓的確定要考慮電壓降及電流注2：對于使用旋轉(zhuǎn)勵磁機的勵磁系統(tǒng)，頂值電壓3.17勵磁系統(tǒng)負頂值電壓UnexcitationsystemnegativeceilingvoltageUn在規(guī)定的條件下，勵磁系統(tǒng)從它的輸出端能夠提供的（假如有）最大負向直流電壓。3.18勵磁系統(tǒng)空載頂值電壓Up0excitationsystemno-loadceilingvoltageUp0勵磁系統(tǒng)不帶負載時，從它的輸出端能夠提供的最大正向直流電壓。3.19勵磁系統(tǒng)負載正頂值電壓UpLexcitationsystemon-loadpositiveceilingvoltageUpL在同步電機的額定工況，在初始電流為額定磁場電流的情況下，勵磁系統(tǒng)能夠提供的最大正向直流3.20勵磁系統(tǒng)負載負頂值電壓UnLexcitationsystemon-loadnegativeceilingvoltageUnL在同步電機的額定工況，在初始電流為額定磁場電流的情況下，勵磁系統(tǒng)從它的輸出端能夠提供的（假如有）最大負向直流電壓。3.21勵磁系統(tǒng)標稱響應VeexcitationsystemnominalresponseVe由勵磁系統(tǒng)的電壓響應曲線確定的勵磁系統(tǒng)輸出電壓的增量（見圖3）與額定磁場電壓的比值。見公式（1ΔU e0.5UΔU4GB/T7409.1—XXXX注2：在勵磁系統(tǒng)帶有電阻等于UfN/IfN及足夠的電感負載下，確定勵磁系統(tǒng)標稱響應，注3：勵磁系統(tǒng)標稱響應是這樣確定的，開始的勵磁系統(tǒng)電壓等于同步電機的額定磁場電壓。然后，輸入一個特定注4：對于從同步電機電壓和電流（假如有）取得電源的勵磁系統(tǒng)，電力系統(tǒng)擾動的性質(zhì)與勵磁系統(tǒng)及同步電機的特定設計參數(shù)將影響勵磁系統(tǒng)的輸出。對于這種系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)標稱響應的確注5：對于使用旋轉(zhuǎn)勵磁機的勵磁系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)標稱響應在額定轉(zhuǎn)速3.22勵磁系統(tǒng)電壓響應時間excitationsystemvoltageresponsetime從同步電機的輸出電壓產(chǎn)生特定的階躍變化始，到勵磁系統(tǒng)的輸出端電壓達到頂值電壓和額定磁場電壓之差的95%所需的時間。3.23高起始響應勵磁系統(tǒng)highinitialresponseexcitationsystems5GB/T7409.1—XXXX電壓響應時間小于等于0.1秒的勵磁系統(tǒng)。3.24勵磁系統(tǒng)頂值電流倍數(shù)KIPexcitationsystemceilingcurrentratioKIP勵磁系統(tǒng)頂值電流與額定磁場電流的比值。3.25勵磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)KUPexcitationsystemceilingvoltageratioKUP勵磁系統(tǒng)頂值電壓與額定磁場電壓的比值。3.26電壓靜差率εstatic-voltageerrorratioε負載電流補償單元切除、原動機轉(zhuǎn)速及功率因數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)變化，發(fā)電機負載從額定變化到零時端電壓變化率。見公式（2式中：ε——電壓靜差率，用百分比表示；U0——空載時發(fā)電機端電壓，單位為伏特（VUN——額定負載下的發(fā)電機端電壓，單位為伏特（V）。3.27電壓調(diào)差率DvoltagecompensativeratioD發(fā)電機在功率因數(shù)等于零的情況下，無功電流從零變化到額定定子電流值時，發(fā)電機端電壓的變化率。見公式（3負載電流補償單元退出后的電壓調(diào)差率稱自然電壓調(diào)差率D0。D=式中：0UU0UND——電壓調(diào)差率，用百分比表示（%U0——空載時發(fā)電機端電壓，單位為伏特（VUN——額定負載下的發(fā)電機端電壓，單位為伏特（VU——功率因數(shù)等于零、無功電流等于額定定子電流值時的發(fā)電機端電壓，單位為伏特（V）。3.28無功電流補償率KRCCreactivecurrentcompensativeratioKRCC因負載電流補償單元的無功分量投入而產(chǎn)生的電壓調(diào)差率的增量。見公式（4KRCC=DD0 （4）式中：KRCC——無功電流補償率，用百分比表示；D——電壓調(diào)差率，用百分比表示（%D0——自然電壓調(diào)差率，用百分比表示（%）。3.29超調(diào)量MpovershootMp發(fā)電機階躍試驗中，發(fā)電機端電壓的最大值和最終穩(wěn)態(tài)值的差值與階躍量之比。6GB/T7409.1—XXXX注1：發(fā)電機在空載額定工況下，突然改變電壓給定值，使同步發(fā)電機3.30調(diào)節(jié)時間TssettlingtimeTs發(fā)電機階躍試驗中，從電壓給定躍變開始到發(fā)電機端電壓與新的穩(wěn)態(tài)值的差值對端電壓穩(wěn)態(tài)變化量之比不超過規(guī)定值△所需時間。3.31上升時間TRrisingtimeTR發(fā)電機階躍試驗中，發(fā)電機端電壓從前后穩(wěn)態(tài)量差值10%到90%的時間。3.32振蕩次數(shù)noscillationtimesn在調(diào)節(jié)時間內(nèi)，發(fā)電機端電壓變化的波峰次數(shù)和波谷次數(shù)的平均數(shù)。式中：MP——超調(diào)量，用百分比表示；7GB/T7409.1—XXXXUm——發(fā)電機端電壓最大值，單位為伏特（VU01、U02——發(fā)電機端電壓前穩(wěn)態(tài)值和后穩(wěn)態(tài)值，單位為伏特（VTS——調(diào)節(jié)時間，單位為秒(s)。3.33勵磁系統(tǒng)強迫切除excitationsystemforcedcut-off由于勵磁系統(tǒng)故障導致同步電機解列。3.34勵磁系統(tǒng)年強迫切除率F.O.Rexcitationsystemforcedcut-offratioforayearF.O.R在一年內(nèi)，用百分數(shù)來表示的勵磁系統(tǒng)強迫切除小時數(shù)對投運小時數(shù)與強迫切除小時數(shù)之和的比值。3.35勵磁系統(tǒng)誤強勵excitationsystemabnormalforcing因勵磁系統(tǒng)失控導致勵磁系統(tǒng)輸出異常升高。3.36電壓控制主環(huán)mainvoltagecontrol保證同步發(fā)電機端電壓按預設目標快速、穩(wěn)定調(diào)節(jié)的勵磁控制環(huán)節(jié)；注：其主要功能包含負載電流補償、勵磁反饋環(huán)節(jié)及3.37輔助限制環(huán)節(jié)auxiliarylimiters勵磁調(diào)節(jié)器中除電壓控制主環(huán)以外的輔助限制環(huán)節(jié)。4勵磁功率單元種類4.1旋轉(zhuǎn)勵磁機功率單元rotatingexciter使用從主軸獲得機械功率，并將電氣功率輸出到勵磁繞組的旋轉(zhuǎn)電機的勵磁功率單元。4.1.1直流勵磁機勵磁功率單元d.c.exciter使用換向器與電刷提供直流的勵磁機勵磁功率單元。4.1.2交流勵磁機勵磁功率單元a.c.exciter可提供交流功率且含有可輸出直流電流整流器的勵磁機勵磁功率單元。4.1.2.1靜止整流器交流勵磁機勵磁功率單元ACexciterwithstationaryrectifiers使用靜止整流器的交流勵磁機勵磁功率單元,其輸出與同步電機勵磁繞組滑環(huán)的電刷相聯(lián)接。4.1.2.2旋轉(zhuǎn)整流器交流勵磁機勵磁功率單元ACexciterwithrotatingrectifiers(brushlessexciter)使用與同步電機同軸的旋轉(zhuǎn)整流器的交流勵磁機功率單元，其輸出不經(jīng)過滑環(huán)或電刷，而直接與同4.2靜止勵磁功率單元staticexciter從一個或多個靜止電源取得功率，使用靜止整流器提供勵磁電流的勵磁功率單元。4.2.1電壓源靜止勵磁功率單元potentialsourcestaticexciter僅從電壓源取得功率并使用可控整流器的靜止勵磁功率單元。4.2.2復合源靜止勵磁功率單元compoundsourcestaticexciter從與同步電機機端量相關的電流源和電壓源取得功率的靜止勵磁功率單元。兩個電源可以在整流器交流側(cè)或者直流側(cè)迭加，可以以串聯(lián)或者并聯(lián)方式迭加。整流器可以設計成可控的或不可控的。4.2.3輔助線圈源靜止勵磁功率單元auxiliarywindsourcestaticexciter能量是從位于主同步電機定子的一個單獨的專用線圈獲得的靜止勵磁功率單元。4.3副勵磁功率單元pilotexciter為另一個勵磁機勵磁功率單元提供勵磁功率源的設備。8GB/T7409.1—XXXX5控制功能5.1電壓調(diào)節(jié)voltageregulation將同步電機的端電壓與給定值進行比較，并按其偏差以適當?shù)目刂埔?guī)律調(diào)節(jié)勵磁功率單元的輸出的功能。5.2負載電流補償loadcurrentcompensation能影響電壓調(diào)節(jié)器，使其控制除同步電機電壓測量點之外其它點電壓的功能。注：負載電流補償?shù)囊环N應用是部分補償外部阻抗引起的電壓降，另一種5.3過勵限制overexcitationlimitation限制勵磁電流在同步電機和勵磁設備允許的范圍內(nèi)的功能。5.4定子電流限制statorcurrentlimitation防止定子電流超過限定值的功能。注：如果同步電機工作在過勵狀態(tài)，限制器會減少勵磁，這與欠5.5欠勵限制underexcitationlimitation勵磁減少時限制同步電機不超越靜態(tài)穩(wěn)定極限，或不超越由定子端部鐵心發(fā)熱而要求的隱機同步電機的熱容量。5.6V/Hz限制voltsperhertzlimitationV/Hz限制器的目的是防止同步電機或變壓器過磁通，如果同步電機頻率低于某設定值，根據(jù)頻率的變化按比例減少同步電機的端電壓；如果發(fā)電機端電壓過高時，限制功能也會動作。5.7電力系統(tǒng)穩(wěn)定器powersystemstabilization通過控制勵磁功率電源的輸出，來抑制同步電機功率振蕩的調(diào)節(jié)功能。5.8自動電壓調(diào)節(jié)器automaticvoltageregulator將同步發(fā)電機端電壓與給定值進行比較，并按其偏差以適當?shù)目刂埔?guī)律調(diào)節(jié)勵磁輸出的裝置。5.9手動勵磁調(diào)節(jié)器manualcontroller（fieldcurrentregulatororfieldvoltageregulator）將同步發(fā)電機磁場電流（或電壓）與給定值進行比較,并按其偏差以適當?shù)目刂埔?guī)律調(diào)節(jié)勵磁輸出的裝置。6勵磁系統(tǒng)種類6.1勵磁機勵磁系統(tǒng)exciterexcitationsystem使用勵磁機勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.1.1直流勵磁機勵磁系統(tǒng)d.c.exciterexcitationsystem使用直流勵磁機勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.1.2交流勵磁機勵磁系統(tǒng)a.c.exciterexcitationsystem使用交流勵磁機勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.1.3無刷勵磁系統(tǒng)brushlessexcitationsystem9GB/T7409.1—XXXX使用旋轉(zhuǎn)整流器交流勵磁機勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.2靜止勵磁系統(tǒng)staticexcitationsystem使用靜止勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。GB/T7409.1—XXXX(資料性)本部分章條編號與IEC60034-16-1：2011章條編號對照表A.1給出了本部分章條編號與IEC60034-16-1：2011章條編號對照一覽表。表A.1本部分章條編號與IEC60034-16-1：2011章條編號對照本部分章條編號對應的國際標準章條編號112 322.13.22.23.32.33.42.43.52.53.62.63.72.73.82.83.92.93.102.103.132.133.152.153.162.163.172.173.182.183.192.193.202.203.212.213.222.223.232.233.24-3.37 434.1GB/T7409.1—XXXX本部分章條編號對應的國際標準章條編號4.1.2.13.1.2.14.1