自并励静止励磁系统的组成

    发电机自并励静止励磁系统主要由自动励磁调节器、励磁变压器、晶闸管整流桥及起励装置、转子过电压保护与灭磁装置等组成，其原理接线如图1－13所示。目前，水电站都采用自并励静止励磁系统。

    1．励磁控制装置

    励磁控制装置包括自动电压调节器和起励控制回路。对于大型机组的自并励励磁系统中的自动电压调节器（AVR），多采用微机型数字电压调节器。励磁调节器测量发电机机端电压，并与给定值（设定值）进行比较，当机端电压高于给定值时，增大晶闸管的控制角，减小励磁电流，使发电机机端电压回到设定值。当机端电压低于给定值时，减小晶闸管的控制角，增大励磁电流，维持发电机机端电压为设定值。

   2．灭磁及转子过电压保护

    发电机灭磁就是由灭磁开关和灭磁电阻配合，安全迅速的切断励磁电流并吸收转子能量。非线性电阻灭磁方式在大型发电机组，特别是水轮发电机组中得到了大量应用。对于灭磁电阻，国内一般采用高能氧化锌阀片（ZnO），而国外采用碳化硅电阻（SiC）。对于采用线性电阻或采用灭弧栅方式灭磁时，须设单独的转子过电压保护装置（跨接器）。而采用非线性电阻灭磁时，可以同时兼顾转子的过电压保护。

    3．励磁变压器

    励磁变压器为励磁系统提供励磁能源。对于励磁变二次侧自动开关，如果这个开关联动灭磁电阻的投切，则是交流灭磁开关；如果不联动灭磁电阻，这个开关仅仅起了隔离作用，则是交流隔离开关。无论是交流灭磁开关还是交流隔离开关，可以在停机后隔离励磁装置和励磁变压器回路，方便检修试验。

    励磁变压器可设置过电流保护、温度保护。容量较大的油浸励磁变压器还设置瓦斯保护。小容量励磁变压器一般自己不设保护。变压器高压侧接线必须包括在发电机的差动保护范围之内。

    早期的励磁变压器一般都采用油浸式变压器。近年来，随着干式变压器制造技术的进步及考虑防火、维护等因素的影响，现在都采用环氧树脂变压器。对于大容量的励磁变压器，往往采用三个单相干式变压器组合而成。励磁变压器的联接组别，通常采用Y/△组别。与普通配电变压器一样，励磁变压器的短路压降为4%～8%。

    4．晶闸管整流桥

    自并励励磁系统中的大功率整流装置均采用三相桥式接法。这种接法的优点是半导体元件承受的电压低，励磁变压器的利用率高。三相桥式电路可采用半控或全控桥方式。这两者增磁的能力相同，但在减磁时，半控桥只能把励磁电压控制到零，而全控桥在逆变运行时可产生负的励磁电压，把励磁电流急速下降到零，并将能量反馈到电网和发电机中。现在自并励励磁系统中几乎全部采用全控桥。

    晶闸管整流桥采用相控方式。对三相全控桥，当负载为感性负载时，控制角在0o～90o之间为整流状态（产生正向电压与正向电流）；控制角在90o～150o（理论上控制角可以达到180o，考虑到实际存在换流重叠角，以及触发脉冲有一定的宽度，所以一般最大控制角取150o）之间为逆变状态（产生负向电压与正向电流）。因此当发电机负载发生变化时，通过改变晶闸管的控制角来调整励磁电流的大小，以保证发电机的机端电压恒定。

    对于大型励磁系统，为保证足够的励磁电流，采用数个整流桥并联。整流桥并联支路数的选取原则为：（N+1），N为保证发电机正常励磁的整流桥个数。即当一个整流桥因故障退出时，不影响励磁系统的正常励磁能力。有些资料用(N-1)方式来表达励磁整流柜的冗余，其含义同(N+1)。