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1、 核电厂发电机励磁系统简析李金芳 摘要：对核电厂发电机励磁系统方式进行了简要分析，对自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统的优缺点进行了分析总结，明确了发电机励磁系统方式的选型原则。关键词：励磁系统；核电厂；静态励磁；交流励磁机励磁一、引言发电机发出电能离不开励磁系统，在国内核电工程中，主要有两大类励磁系统1：交流励磁机励磁系统和自并励静止励磁，向下又分为4小类，励磁系统的分类见图1所示。交流励磁机励磁系统必有主励磁机，通过主励磁机给发电机的励磁绕组提供励磁电流，根据主励磁机励磁方式的不同分为永磁副励磁机励磁（即图1中的三机励磁系统）和机端变压器励磁（即图1中的机端变构成的两机励磁系统），而含
2、永磁副励磁机的交流励磁机励磁系统又根据不可控整流装置的旋转与否分为三机静止整流励磁系统和三机旋转无刷励磁系统。三机静止整流励磁系统，交流主励磁机是磁极旋转结构，电枢静止，主励磁机的电流经过整流后通过电刷和滑环给发电机的励磁绕组提供励磁电流，而主励磁机的励磁电流通过永磁副励磁机提供，永磁副励磁机是旋转磁极结构，静止的电枢发出三相交流电，经可控整流后经过碳刷和滑环给主励磁机的转子提供励磁电流。此系统具有交流主副励磁机，带静止整流器，是有刷励磁系统。三机旋转无刷励磁系统，交流主励磁机是电枢旋转结构，磁极静止，不可控整流器随转子轴同轴旋转，主励磁机电枢发出的电能直接送入不可控整理器进行整流，整流后的电
3、流直接给发电机的转子提供励磁电流。永磁副励磁机仍是旋转磁极结构，电枢静止，电枢发出的电能经过可控整流器整流后，直接给主励磁机静止的励磁绕组提供励磁电流此励磁系统具有交流主副励磁机，带旋转整流器，是无刷励磁系统。图5自并励静止励磁系统原理示意图自并励静止励磁系统，励磁电源直接引自机端的励磁变压器，取消了交流励磁机，变压器二次侧直接接入可控整流器，整流后的直流电通过电刷和滑环给发电机的转子提供励磁电流。整流器为静止整流器，属于有刷励磁系统。已经投运的核电工程大多数采用三机旋转无刷励磁系统，只有秦山一期采用三机静止整流励磁系统，近期设计建设的核电站采用自并励静止励磁系统的较多1。三、励磁系统选型分析
4、对于自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统，其特点主要总结如下：1、自并励静止励磁系统由于没有了同轴旋转的励磁机，轴系明显缩短，可以减小振动的阶数，扭振模式比较简单，支点少，振动小，动平衡简单，发电机底座和相应的基础要小于交流励磁机励磁系统，设备费用和土建费用都较低。2、没有了旋转的励磁机和整流盘后，发电机组的转动惯量也相应缩小，系统时间常数小，励磁系统的响应要明显优于交流励磁系统2。3、自并励静止励磁系统没有了旋转整流盘、交流励磁机等旋转的机械设备，采用静止的励磁变和整流装置，设备的检修和维护也简单了很多，检修和维护时间也大大缩短。4、从图2至图5可以看出，旋转电枢的交流励磁机励磁系统，灭磁
5、开关都不能装在主发电机的励磁绕组支路上，通过断开主励磁机的励磁电流来实现灭磁，但由于主励磁机是旋转的，惯性大，时间常数大，灭磁开关断开后，主励磁机提供的励磁电流还很大，灭磁速度慢；自并励静止励磁系统是有刷的，可以通过在励磁绕组支路安装灭磁开关，灭磁速度快。5、自并励静止励磁系统属于自励方式，当发电机端短路后，机端电压下降很快，会影响励磁系统的强励能力，而交流励磁机励磁系统属于他励方式，即使发电机端短路，交流励磁机仍可提供强励电流，维持发电机端电压，有利于系统的稳定运行。6、自并励静止励磁系统因为是有刷系统，有摩擦损耗，且形成的碳粉如果污染滑环可能会导致短路，目前通过在集电环处设置风扇已得到较好
6、的解决，且可设置碳粉收集装置，将碳粉集中收集处理，避免污染厂房环境；碳刷属于易损元件，需要定期更换。7、自并励静止励磁系统的旋转元件少了，静止元件多了，相比三机无刷励磁系统增加了励磁变、交流进线柜、直流出线柜等设备，需要考虑这些设备的布置。8、自并励静止励磁系统还需考虑设置起励电源。交流励磁机系统和自并励静止励磁系统各有优劣，也都有成熟的应用业绩。在接入系统设计时，当电网根据机组所在地点对励磁方式和励磁系统提出要求时，应按其要求选择发电机的励磁方式和参数3；当电网对发电机励磁无要求时，可根据各发电机制造厂家的成熟设计技术来选择。参考文献1余前军,钱厚军、谢金平、陈熹等.方家山核电厂发电机励磁方案的选择J,上海大中型电机,20092杨培宏.发电机励磁系统对电网稳定性的影响D.华北电力大学.2008.013中华人民共和国电力行业标准.发电机与电网规划设计关键参数配合导则DL/T331-2010.S -全文完-
