同步電機(jī)勵磁系統(tǒng) 第1部分：定義 征求意見稿

1GB/T7409.1—XXXX同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)第1部分：定義本文件界定了同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)的術(shù)語。本文件適用于大、中型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)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(jī)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(hù)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(hù)功能中部分或全部采用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)的同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)。3.1.2可逆勵磁系統(tǒng)reversibleexcitationsystem能夠強(qiáng)制改變同步電機(jī)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(jī)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(jī)及與之聯(lián)接的整流器，旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以3.3勵磁控制excitationcontrol根據(jù)勵磁功率單元、同步電機(jī)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(yùn)行在電力系統(tǒng)的同步電機(jī)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(jī)勵磁繞組的輸入部位。注2：對于無刷電機(jī)，旋轉(zhuǎn)整流器與電機(jī)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(jī)運(yùn)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(jī)勵磁繞組端部的直流電壓。這時勵磁繞組的溫度應(yīng)是在額定負(fù)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(jī)有一個周期負(fù)載，使勵磁繞組溫度不能達(dá)到穩(wěn)定，那么U應(yīng)是在周期負(fù)載中勵磁繞組達(dá)到的最3.9空載磁場電流If0no-loadfieldcurrentIf0同步電機(jī)在空載、額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生額定電壓所需的電機(jī)勵磁繞組的直流電流（見圖2）。注：當(dāng)用計(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)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(jī)勵磁繞組端部的直流電壓。注：當(dāng)用計(jì)算機(jī)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(yùn)行條件下，并考慮通常由于電機(jī)電壓和頻率變化引起電機(jī)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(yùn)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(jī)電壓和頻率變化引起電機(jī)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(jī)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(jī)電壓和電流（假如有）取得電源特定設(shè)計(jì)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(jī)的勵磁系統(tǒng)，頂值電壓3.17勵磁系統(tǒng)負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)載正頂值電壓UpLexcitationsystemon-loadpositiveceilingvoltageUpL在同步電機(jī)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(fù)載負(fù)頂值電壓UnLexcitationsystemon-loadnegativeceilingvoltageUnL在同步電機(jī)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(fù)向直流電壓。3.21勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)VeexcitationsystemnominalresponseVe由勵磁系統(tǒng)的電壓響應(yīng)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(fù)載下，確定勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)，注3：勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)是這樣確定的，開始的勵磁系統(tǒng)電壓等于同步電機(jī)的額定磁場電壓。然后，輸入一個特定注4：對于從同步電機(jī)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(jī)的特定設(shè)計(jì)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(biāo)稱響應(yīng)的確注5：對于使用旋轉(zhuǎn)勵磁機(jī)的勵磁系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速3.22勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間excitationsystemvoltageresponsetime從同步電機(jī)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(dá)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(yīng)勵磁系統(tǒng)highinitialresponseexcitationsystems5GB/T7409.1—XXXX電壓響應(yīng)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(fù)載電流補(bǔ)償單元切除、原動機(jī)轉(zhuǎn)速及功率因數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)變化，發(fā)電機(jī)負(fù)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(jī)端電壓，單位為伏特（VUN——額定負(fù)載下的發(fā)電機(jī)端電壓，單位為伏特（V）。3.27電壓調(diào)差率DvoltagecompensativeratioD發(fā)電機(jī)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(jī)端電壓的變化率。見公式（3負(fù)載電流補(bǔ)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(jī)端電壓，單位為伏特（VUN——額定負(fù)載下的發(fā)電機(jī)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(jī)端電壓，單位為伏特（V）。3.28無功電流補(bǔ)償率KRCCreactivecurrentcompensativeratioKRCC因負(fù)載電流補(bǔ)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(bǔ)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(jī)階躍試驗(yàn)中，發(fā)電機(jī)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(jī)在空載額定工況下，突然改變電壓給定值，使同步發(fā)電機(jī)3.30調(diào)節(jié)時間TssettlingtimeTs發(fā)電機(jī)階躍試驗(yàn)中，從電壓給定躍變開始到發(fā)電機(jī)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(jī)階躍試驗(yàn)中，發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)端電壓最大值，單位為伏特（VU01、U02——發(fā)電機(jī)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(qiáng)迫切除excitationsystemforcedcut-off由于勵磁系統(tǒng)故障導(dǎo)致同步電機(jī)解列。3.34勵磁系統(tǒng)年強(qiáng)迫切除率F.O.Rexcitationsystemforcedcut-offratioforayearF.O.R在一年內(nèi)，用百分?jǐn)?shù)來表示的勵磁系統(tǒng)強(qiáng)迫切除小時數(shù)對投運(yùn)小時數(shù)與強(qiáng)迫切除小時數(shù)之和的比值。3.35勵磁系統(tǒng)誤強(qiáng)勵excitationsystemabnormalforcing因勵磁系統(tǒng)失控導(dǎo)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(jī)端電壓按預(yù)設(shè)目標(biāo)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(fù)載電流補(bǔ)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(jī)功率單元rotatingexciter使用從主軸獲得機(jī)械功率，并將電氣功率輸出到勵磁繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的勵磁功率單元。4.1.1直流勵磁機(jī)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(jī)勵磁功率單元。4.1.2交流勵磁機(jī)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(jī)勵磁功率單元。4.1.2.1靜止整流器交流勵磁機(jī)勵磁功率單元ACexciterwithstationaryrectifiers使用靜止整流器的交流勵磁機(jī)勵磁功率單元,其輸出與同步電機(jī)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(jī)勵磁功率單元ACexciterwithrotatingrectifiers(brushlessexciter)使用與同步電機(jī)同軸的旋轉(zhuǎn)整流器的交流勵磁機(jī)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(fù)合源靜止勵磁功率單元compoundsourcestaticexciter從與同步電機(jī)機(jī)端量相關(guān)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(shè)計(jì)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(jī)定子的一個單獨(dú)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(jī)勵磁功率單元提供勵磁功率源的設(shè)備。8GB/T7409.1—XXXX5控制功能5.1電壓調(diào)節(jié)voltageregulation將同步電機(jī)的端電壓與給定值進(jìn)行比較，并按其偏差以適當(dāng)?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(fù)載電流補(bǔ)償loadcurrentcompensation能影響電壓調(diào)節(jié)器，使其控制除同步電機(jī)電壓測量點(diǎn)之外其它點(diǎn)電壓的功能。注：負(fù)載電流補(bǔ)償?shù)囊环N應(yīng)用是部分補(bǔ)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(jī)和勵磁設(shè)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(jī)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(jī)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(jī)同步電機(jī)的熱容量。5.6V/Hz限制voltsperhertzlimitationV/Hz限制器的目的是防止同步電機(jī)或變壓器過磁通，如果同步電機(jī)頻率低于某設(shè)定值，根據(jù)頻率的變化按比例減少同步電機(jī)的端電壓；如果發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)端電壓與給定值進(jìn)行比較，并按其偏差以適當(dāng)?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(jī)磁場電流（或電壓）與給定值進(jìn)行比較,并按其偏差以適當(dāng)?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(jī)勵磁系統(tǒng)exciterexcitationsystem使用勵磁機(jī)勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.1.1直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)d.c.exciterexcitationsystem使用直流勵磁機(jī)勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。6.1.2交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)a.c.exciterexcitationsystem使用交流勵磁機(jī)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(jī)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(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)章條編號4.1.2.13.1.2.14.1