GB/T 7409.1-2008 同步電機勵磁系統(tǒng) 定義 （完整版）
1 范圍
1 范圍
GB/T 7409的本部分適用于同步電機的勵磁系統(tǒng)。
2 總則
2.1 勵磁控制系統(tǒng)
包括同步電機及其勵磁系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。
2.2 勵磁系統(tǒng)
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、磁場過電壓抑制和滅磁裝置以及其他保護裝置。
2.3 勵磁功率單元
提供同步電機磁場電流的功率電源
注：電源的舉例，如：
——一臺旋轉(zhuǎn)電機，它既可以是直流電機或是交流電機以及與之聯(lián)接的整流器。
——一臺或幾臺變壓器以及與之聯(lián)接的整流器。
2.4 勵磁控制
根據(jù)包括同步電機、勵磁功率單元以及與之聯(lián)接的電網(wǎng)在內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)的信號特性，改變勵磁功率的控制。
注：同步電機端電壓是優(yōu)先考慮的被控制量。
2.5 磁場繞組端部
同步電機磁場繞組的輸入部位。
注1：假如有電刷與滑環(huán)，它們都是磁場繞組的一部分。
注2：對于無刷電機，旋轉(zhuǎn)整流器與電機磁場繞組的引線之間的連接點是磁場繞組的端部。
2.6 勵磁系統(tǒng)的輸出端
勵磁系統(tǒng)裝置的輸出的部位，這些端部可以與磁場繞組端部部位不同。
2.7 額定磁場電流
同步電機運行在額定電壓、電流、功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速下，其磁場繞組中的直流電流。
2.8 額定磁場電壓
在磁場繞組上產(chǎn)生額定磁場電流所需要的電機磁場繞組端部的直流電壓。這時磁場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，使磁場繞組溫度不能達到穩(wěn)定，那么UfN應是在周期負載中磁場繞組達到的最高溫度條件下的電壓。
2.9 空載磁場電流
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磁場繞組的直流電流(見圖1)。
2.10 空載磁場電壓
在磁場繞組溫度為25℃時，產(chǎn)生空載磁場電流所需的電機磁場繞組端部的直流電壓。
2.11 氣隙磁場電流
在空載氣隙線上產(chǎn)生同步電機額定電壓理論上所需的磁場繞組中的直流電流。
注：當用計算機表述勵磁系統(tǒng)模型時，氣隙磁場電流是一個基準量。
2.12 氣隙磁場電壓
當磁場繞組電阻等于UfN/IfN時，產(chǎn)生氣隙磁場電流所需的同步電機磁場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，氣隙磁場電壓是一個基準量。
2.13 勵磁系統(tǒng)額定電流
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。
2.13 勵磁系統(tǒng)額定電流
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。
2.15 勵磁系統(tǒng)頂值電流
在規(guī)定的時間內(nèi)，勵磁系統(tǒng)從它的輸出端能夠連續(xù)提供的最大直流電流。
2.16 勵磁系統(tǒng)頂值電壓
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：對于從同步電機的電壓和電流(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)和同步電機的特定設計參數(shù)將影響勵磁系統(tǒng)的輸出。對這樣的系統(tǒng)，頂值電壓的確定要考慮電壓降及電流(假如有)的增長。
注2：對于使用旋轉(zhuǎn)勵磁機的系統(tǒng)，頂值電壓在額定轉(zhuǎn)速下確定。
2.17 勵磁系統(tǒng)頂值電流倍數(shù)
勵磁系統(tǒng)頂值電流與額定磁場電流的比值。
2.18 勵磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)
勵磁系統(tǒng)頂值電壓與額定磁場電壓的比值。
2.19 勵磁系統(tǒng)的標稱響應
由勵磁系統(tǒng)的電壓響應曲線確定的勵磁系統(tǒng)輸出電壓的增量與額定磁場電壓的比值(見圖2)。這個比率，假定保持恒定，所擴展的電壓一時間面積，與在第一個半秒鐘時間間隔內(nèi)得到的實際面積相等。
注1：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，要考慮電壓變化的影響及電流與電壓的波形。
注2：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，輸入一個特定的電壓偏差階躍，使得很快獲得勵磁系統(tǒng)頂值電壓。
注3：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)擾動性質(zhì)與同步電機及勵磁系統(tǒng)的特定設計參數(shù)影響勵磁系統(tǒng)輸出。對這種系統(tǒng)，確定勵磁系統(tǒng)標稱響應要考慮電壓降落與電流(假如有)的增長。
注4：對于使用旋轉(zhuǎn)勵磁機的勵磁系統(tǒng)，在額定轉(zhuǎn)速下確定勵磁系統(tǒng)的標稱響應。
2.20 電壓靜差率 static-voltage error ratio ε
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，即：
式中：
ε——電壓靜差率，用百分比表示；
UN——額定負載下的發(fā)電機端電壓，單位為伏特(V)；
U0——空載時發(fā)電機端電壓，單位為伏特(V)。
2.21 電壓調(diào)差率
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。負載電流補償器退出后的電壓調(diào)差率稱自然電壓調(diào)差率D0。
式中：
D——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(V)；
U——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)。
2.22 無功電流補償率
(按照效果描述)因無功電流補償器投入而產(chǎn)生的電壓調(diào)差率的增量。
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(％)。
注：在工程應用中，當電壓靜差率小于1％時可視D0為零，即KRCC=D。
2.23 發(fā)電機空載階躍響應的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間和振蕩次數(shù)
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)電機端電壓由初始值U01變?yōu)榉€(wěn)態(tài)值U02，獲得發(fā)電機空載階躍響應曲線(見圖3)。發(fā)電機端電壓的最大值Um與穩(wěn)態(tài)值U02之差與端電壓穩(wěn)態(tài)變化量(穩(wěn)態(tài)值U02與初始值U01之差)之比的百分數(shù)為超調(diào)量MP，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Δ對端電壓穩(wěn)態(tài)變化量之比不超過5％，所需時間為調(diào)節(jié)時間ts。在調(diào)節(jié)時間內(nèi)，由第一次越過穩(wěn)態(tài)值U02。起的波動次數(shù)為振蕩次數(shù)n。
式中：
MP——超調(diào)量，用百分比表示；
Um——發(fā)電機端電壓最大值，單位為伏特(V)；
U01、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(V)；
ts——調(diào)節(jié)時間，單位為秒(s)。
2.24 100％電壓起勵時的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間和振蕩次數(shù)
發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下，突然投入勵磁系統(tǒng)，使同步發(fā)電機端電壓從零上升到額定值時，發(fā)電機端電壓的最大值與最終穩(wěn)態(tài)值之差對最終穩(wěn)態(tài)值之比的百分數(shù)為零起升壓的超調(diào)量，從起勵開始到發(fā)電機端電壓與最終穩(wěn)態(tài)值之差不超過最終穩(wěn)態(tài)值的2％所需時間為調(diào)節(jié)時間。在調(diào)節(jié)時間內(nèi)，由第一次越過最終穩(wěn)態(tài)值起的波動次數(shù)為振蕩次數(shù)。
2.25 勵磁系統(tǒng)電壓響應時間
發(fā)電機帶額定負荷運行于額定轉(zhuǎn)速下，突然改變電壓測量值，勵磁系統(tǒng)的輸出端電壓達到頂值電壓與額定磁場電壓之差的95％所需要的時間。
2.26 高起始響應勵磁系統(tǒng)
電壓響應時間小于或等于0.1 s的交流勵磁機勵磁系統(tǒng)。
2.27 勵磁系統(tǒng)強迫切除
是指由于勵磁系統(tǒng)故障導致同步電機跳閘。
2.28 勵磁系統(tǒng)年強迫切除率F.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。
2.29 勵磁系統(tǒng)誤強勵
因勵磁系統(tǒng)失控導致勵磁系統(tǒng)輸出異常升高。
2.30 勵磁系統(tǒng)(數(shù)學)模型
在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中為了模擬勵磁系統(tǒng)行為而建立的勵磁系統(tǒng)的數(shù)學表達。
3 勵磁功率單元種類
4 勵磁系統(tǒng)種類
4.2 靜止勵磁系統(tǒng)
使用靜止勵磁功率單元的勵磁系統(tǒng)。
5 控制功能
5.1 自動電壓調(diào)節(jié)器
將同步發(fā)電機的實際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。
5.2 手動勵磁調(diào)節(jié)器
將同步發(fā)電機的實際磁場電流(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。
5.3 負載電流補償器
一種裝置或功能，能影響電壓調(diào)節(jié)器使其控制某點的電壓，而不是測得的同步發(fā)電機電壓?？蓱糜诓糠盅a償由外部阻抗引起的電壓降，也可用于機組間的無阻抗并聯(lián)運行，以實現(xiàn)對各機組的無功功率的分配。
5.4 過勵限制器
一種電壓調(diào)節(jié)器的附加單元或功能，目的是將勵磁系統(tǒng)輸出電流限制在允許值之內(nèi)，限制作用可能是瞬時的或延時的。
5.5 過勵保護器
一種電壓調(diào)節(jié)器附加單元或功能，目的是在過勵限制器無法將勵磁系統(tǒng)輸出電流限制在允許值之內(nèi)時發(fā)出保護信號。
5.6 定子電流限制器
一種電壓調(diào)節(jié)器的附加單元或功能，目的是將同步電機定子電流限制在允許值之內(nèi)，限制作用是延時的。
5.7 欠勵限制器
一種電壓調(diào)節(jié)器的附加單元或功能，目的是在減少勵磁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芯發(fā)熱而要求的圓柱轉(zhuǎn)子型電機的熱容量。通常的輸入量是：同步電機的有功功率、無功電流和端電壓，或者是功角，或者是磁場電流(也許還綜合其他變量)。
5.8 V/Hz限制器
一種電壓調(diào)節(jié)器的附加單元或功能，目的是防止同步電機或與其相連變壓器過磁通。
5.9 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器
一種附加勵磁控制裝置或功能，它借助于電壓調(diào)節(jié)器控制勵磁功率單元的輸出，來阻尼同步電機的功率振蕩。輸入量可以是轉(zhuǎn)速、頻率、或功率(或多個變量的綜合)。
附錄A
附錄A
(資料性附錄)
本部分章條編號與IEC 60034-16-1：1991-02章條編號對照
表A.1給出了本部分章條編號與IEC 60034-16-1：1991-02章條編號對照一覽表。
表A.1 本部分章條編號與IEC 60034-16-1：1991-02章條編號對照
表A.1(續(xù))
附錄B
附錄B
(資料性附錄)
本部分與IEC 60034-16-1：1991-02技術性差異及其原因
表B.1給出了本部分與IEC 60034-16-1：1991-02的技術性差異及其原因。
表B.1 本部分與IEC 60034-16-1 1991-02技術性差異及其原因
