发电机励磁设备及运行维护

本书比较系统、客观、全面且细致地介绍了发电机励磁系统各个设备的设计理念、运行基本参数和主要性能。本书作为设备运行维护的指导，分别提供了相应的基本概念、原理及实用的计算公式，相信读者看完本书后可以对励磁系统设备及性能有全面的理解。

本书以发电机励磁设备为立足点，全面介绍发电机励磁系统及励磁设备的技术要求、工作原理及工作过程、配置方案、电气参数设计及计算、技术参数校核、试验检验、运行及维护、故障处理及典型故障案例。本书共分十章，主要内容包括发电机励磁概述、发电机励磁系统及配置、发电机灭磁装置、发电机励磁功率单元、发电机励磁调节器、发电机励磁辅助设备、发电机励磁设备参数设计、发电机励磁系统试验。

吴龙，男，硕士，就职于国家电网南京南瑞集团有限公司，研究员级高级工程师，毕业于浙江大学电机系，有着二十多年从事大中型发电机励磁产品的研制开发及工程应用的经验，从事应用及研制4代微机励磁系统工作，主导首台660MW机组自并励系统国产化改造的系统设计及现场试验，获得10多项省部级奖励，参与10多项省部级励磁技术科研项目，拥有10多个授权发明专利技术，在杂志及专业会议上发表论文10多篇，2009年合作编著《发电机励磁技术问答及案例分析》，目前主要进行发电机励磁工程技术的研究及应用，定期给电厂及科学研究院从事励磁专业的工作人员进行培训。

在发电厂（站）内，发电机励磁是一个“神奇”的专业方向。一方面，从事这个专业的技术人员在进入专业之前，很少有人熟悉发电机励磁专业知识，想学习也难以找到合适的参考资料，大学里没有开设发电机励磁这个专业及专业课程，发电机励磁相关的书籍也屈指可数，更缺乏基础知识的参考资料，技术积累主要靠工作实践和行业专家的技术培训；另一方面，在电厂，发电机励磁既不全属于一次班，也不全属于二次班，介于一次班和二次班之间，而且不同电厂，界面也不相同，有的电厂以转子滑环为界，转子滑环前面的静止部分属于二次班，后面旋转部分属于一次班；有的电厂以灭磁开关为界，灭磁开关前面的功率部分和调节器为二次班，灭磁开关及后面的部分为一次班；有的电厂以励磁功率柜为界，励磁调节器属于二次班，其他部分属于一次班。励磁专业的“神奇”与其专业技术特点密切相关，发电机励磁专业是一个典型的学科交叉综合专业。

首先，发电机励磁专业涉及多个学科知识，包括电机及其控制、电力系统分析（稳态分析和暂态分析）、电力系统运行及控制、电力系统稳定、电力电子、自动化控制、微型计算机、实时控制、信息与数据处理、机械及材料等，跨度较大，对于分工越来越细的大学专业设置，难以开展发电机励磁专业及专业课程，包括各个综合性大学及电力专业学校。

其次，发电机励磁控制是一个典型的以小博大的技术，用仅几瓦的触发脉冲可以调节几百个千瓦的励磁功率变化，以几百个千瓦的励磁功率就可以控制几十万个千瓦容量的发电机电气调节性能，进而给更大容量的电网运行提供稳定支撑。发电机励磁既是发电机的励磁，同时也是电力系统的励磁。励磁设备是发电机本体一次部分与二次性能控制部分的交叉点，发电机励磁电压和励磁电流，既不是发电机定子端的数万伏，也不是控制系统的几十伏的低电压，是一个特殊的电压等级，励磁变压器也是一种特种变压器。

最后，发电机励磁有三部分从业人员：电网相关人员、电厂相关人员和制造厂相关人员，各部分人员分工内容差别较大，电网部分主要关注发电机励磁对电网的作用，重视强励倍数、数学模型、电力系统稳定器等网源协调方面的内容和性能；电厂人员主要关注励磁设备运行维护及检修，更重视励磁设备的运行稳定和可靠性能；而制造厂相关人员主要关注发电机励磁系统各项功能的实现方式和硬软件设计。发电机励磁控制是保障电力系统及发电机稳定运行最经济且有效的技术，励磁技术研究项目及出版物，基于种种原因，大都主要集中于发电机励磁与电网联系方面，更多注重电网稳定支撑的理论研究和探讨，缺少面向电厂励磁专业工程技术人员的励磁设备基础知识学习、试验、维护等实际操作方面的针对性读物。自参加工作以来我一直从事发电机励磁系统及设备的技术研究、产品开发、系统设计、运行试验及故障处理、现场工程人员培训等工作，特别是给多个发电集团电厂励磁专业技术人员进行励磁专业知识培训的经历，让我深切体会到一本深入浅出的励磁专业书籍对工程技术人员知识水平提高的重要性，一直希望有本以现场运行的发电机励磁设备为视角，着重介绍励磁设备从基本组成、工作原理、设计计算、试验检验、操作控制、运行维护、故障分析及处理的读本，供在生产一线的广大励磁专业工程技术人员使用，这是本书成书的初衷。

全书总计十章，第一章发电机励磁概述，介绍发电机励磁的发展历程，从一个简单的变阻器发展为一个复杂系统的过程，简单介绍励磁设备及励磁调节策略的演绎经过，并对未来励磁各项技术的发展趋势进行展望；第二章发电机励磁系统分类及配置，集中介绍发电机励磁专业术语和名词解释，介绍发电机励磁系统分类方法及技术方案配置，并介绍目前常用励磁系统的设备组成；第三章发电机灭磁装置，先介绍发电机灭磁的作用和性能评价方法，然后介绍发电机灭磁装置分类及各种灭磁方式方法，最后介绍各种灭磁设备的特点，给出一个配置方案以供参考；第四章发电机励磁功率单元，介绍励磁变压器的特点及技术参数、晶闸管整流装置的整流原理及型式、常见整流臂元件故障的输出波形分析、整流过电压吸收及保护设备、均流控制方法；第五章发电机励磁调节器，主要介绍发电机励磁调节的通用技术要求、各种硬件功能电路和软件功能模块，最后介绍励磁调节器的相关设备及通道工作方式；第六章发电机励磁辅助设备，主要介绍与发电机励磁系统相关联的辅助设备及选配设备，包括磁场绕组过电压保护、磁场绕组接地检测、电机启动、电气制动、轴电压抑制、初励、励磁检测、备用励磁等工作原理及设备；第七章发电机励磁设备参数设计，介绍发电机励磁系统中主要设备及元件的主要电气参数的设计、计算及校核方法，包括励磁变压器、整流装置、晶闸管、快速熔断器、风机、灭磁开关、灭磁电阻、初励变压器等，最后介绍励磁限制与继电保护网源协调参数校核方法；第八章发电机励磁系统试验，主要介绍与电厂关系密切的励磁系统各类试验，以试验项目为基础，分别介绍型式试验、静态试验、动态试验、涉网参数整定试验及涉网性能检测要求等；第九章发电机励磁设备运行及维护，主要介绍励磁设备运行期间的操作要求、操作流程、操作及检查内容和励磁设备停运检修期间的检查内容、检查方法，最后介绍常见工作异常的原因分析及处理方法；第十章发电机励磁系统典型故障案例，介绍励磁系统故障点界定内容及方法，并分类介绍励磁设备相关的典型故障案例。

感谢苏为民教授为本书所作的序言，多年以来的科研合作和深入探讨，苏为民先生与我亦师亦友，他丰富的现场经验和扎实的技术功底，给我很多的启发和指导，使我不断进步。感谢带我进入励磁专业之门并帮助我成长的许和平教授和刘为群教授，正是他们的专业精神、多年的指导和教诲，让我在励磁专业道路上踏实地一路走来。感谢我的业界朋友陈小明、吴跨宇、王磊、史扬、谢欢、孟凡超、张俊峰、江伟、胡先洪、黄冬华、张馨元、甘爱华、臧卫平等长期的合作和交流，使我获益良多。感谢我的爱人刘琳，自参加工作以来，我大部分时间都在外出差，聚少别多，感谢她对我工作的理解和支持。另外，本书编写中一些技术资料由合肥徽凯、深圳可雷可、鞍山和天精工、哈尔滨慧拓等公司提供，在此表示感谢。

由于专业知识水平所限，书中内容会有诸多考虑不周之处，对本书的错误、不妥，或有何建议、改进之处，请读者谅解或联系（[email protected]）探讨。