南瑞同步发电机励磁系统培训教材1

第一章 发电机励磁系统的发展及现状

§1-1 励磁主回路的发展动态

在上世纪60年代以前，同步发电机基本上都是采用同轴直流励磁机的励磁方式，由于

当时发电机单机容量不大，输电线路不长，因此基本上能满足当时的要求，但直流励磁机维

护困难，炭刷易产生火花，换向器易于磨损，随着发电机单机容量的增大，励磁容量也相应

增大，当汽轮发电机单机容量达10万千瓦，励磁机容量已近500千瓦，而同轴的转速为每

分钟3000转的直流电机，受限于换向的极限容量仅为500千瓦。当时大容量发电机或是用

齿轮减速后驱动直流励磁机，或是用带大飞轮的独立驱动的电动发电机供励磁。

后来，随着硅整流元件出现，直流励磁机逐步被同轴交流励磁机和整流器代替，交流励

磁机的容量基本上不受限制。在1960年代,当时的第一机械工业部委托电器科学研究院，组

织了汽轮发电机三机交流整流励磁系统的全国统一设计。这种方式在大型汽轮发电机上一直

延用至今。为减小时间常数，交流励磁机通常采用频率100-250周，中频付励磁机用350-500

周，早期中频付励磁机采用感应子式，转子上无绕组，近年来已逐步被永磁发电机所代替。

1960年代初，可控硅元件刚出现，电流、电压定额较低，所以他励式可控硅静止励磁

用得较少。可控硅主要用在三机交流整流励磁系统主励磁机的励磁控制上。应该指出1960

年代末期天津电气传动设计研究所，在发展我国各种主回路励磁方式上，起了很大作用，例

如在1969年率先研制，并在天津第一发电厂4＃机25MW汽轮发电机上，投运了直流侧电流

相加的自复励可控硅励磁系统，并励部分用的是三相半控整流桥。串联部分用的是三相二极

管整流桥。1971年投运了由天传所设计，上海华通开关厂、上海整流器厂、上海电机厂参

与生产的富春江2＃机60MW发电机的自复励可控硅励磁系统，容量为当时国内最大。并励

的功率部分用的是三相半控整流桥，限于当时国内生产元件的水平，富春江水电厂的可控桥

臂是由（700V,200A）可控硅元件4串6并组成。此外天传所还为长办试验电站陆水电站

8800KW发电机设计了他励可控硅励磁系统，可控硅整流桥用三相全控桥，整流桥每臂SCR 2

串5并，于72年投运。后来这种方案天传所还用在南桠河、渔子溪水电厂二台4万KW发电

机上。与此同时，在参照河北省岗南水电站从日本进口的10MW抽水蓄能发电机励磁的基础

上，还设计出了可控相复励的励磁系统，在湖北省一台10MW调相机上运行。 整流器是不可

控的，是靠改变相复励变压器电压绕组上的电压来调节，后者由饱和电抗器L控制，本方案

可靠性高，缺点是相复励变压器，饱和电抗器体积大。动态响应差。