摘要：由于勵(lì)磁回路的部件及自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障或由于親統(tǒng)事故造成發(fā)電機(jī)欠勵(lì)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將破壞電力親統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，威脅發(fā)電機(jī)的自身安全。為限制發(fā)電機(jī)的進(jìn)相無(wú)功不超過(guò)允許范圍需裝設(shè)欠勵(lì)限制器以限制勵(lì)磁電流的減少。欠勵(lì)就是指發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)相屬發(fā)電機(jī)組異常運(yùn)行的一種狀況。進(jìn)相運(yùn)行即日常經(jīng)常提到的發(fā)電機(jī)欠勵(lì)運(yùn)行。此時(shí)，由于轉(zhuǎn)子主磁通降低，引起發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)降低，使發(fā)電機(jī)無(wú)法向系統(tǒng)送出無(wú)功功率，進(jìn)相程度取決于勵(lì)磁電流降低的程度。

同步發(fā)電機(jī)剖面圖

1、引起發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原因

      引起發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的原因是低谷運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷原已處于底限，當(dāng)系統(tǒng)電壓因故突然升高或有功負(fù)荷增加時(shí)，勵(lì)磁電流自動(dòng)降低引起進(jìn)相；AVR(自動(dòng)電壓調(diào)解器)失靈或誤動(dòng)、勵(lì)磁系統(tǒng)及其他設(shè)備發(fā)生了故障、人為操作使勵(lì)磁電流降低較多等原因都會(huì)引起進(jìn)相運(yùn)行。進(jìn)相運(yùn)行使發(fā)電機(jī)由發(fā)出感性無(wú)功功率變?yōu)槲障到y(tǒng)感性無(wú)功功率，定子電流由滯后于機(jī)端電壓變?yōu)槌坝跈C(jī)端電壓運(yùn)行。

2、欠勵(lì)運(yùn)行的危害

      發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性降低，隨著輸出有功功率戶的不同，對(duì)穩(wěn)定性的影響程度也不同。在輸出一定的有功功率，保持一定的穩(wěn)定度情況下，機(jī)組允許在一定范圍內(nèi)欠勵(lì)運(yùn)行。欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，具體表現(xiàn)有：

（1）低勵(lì)或失磁的發(fā)電機(jī)，從電力系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，引起電力系統(tǒng)電壓下降。若電壓下降幅度太大，將可能會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓崩潰而瓦解。

（2）對(duì)于大型柴油發(fā)電機(jī)組，在失磁后系統(tǒng)將要向其輸送大量的無(wú)功電流，這將可能會(huì)引起電力系統(tǒng)的震蕩。

（3）低勵(lì)或失磁的發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行之后，由機(jī)端觀測(cè)的發(fā)電機(jī)等效電抗降低，從電力系統(tǒng)中吸收的無(wú)功功率增大。因此，在重負(fù)荷下失磁進(jìn)入異步運(yùn)行后，若不采取措施，發(fā)電機(jī)將因過(guò)電流使定子過(guò)熱。

（4）低勵(lì)或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增強(qiáng)，將使端部和邊緣鐵芯過(guò)熱，實(shí)際上，這一情況通常是限制發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行能力的主要條件。

在一定條件下，欠勵(lì)運(yùn)行將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、威脅發(fā)電機(jī)的自身安全。

3、勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

      勵(lì)磁系統(tǒng)是維持發(fā)電機(jī)運(yùn)行的核心，其作用不僅在于在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供基本的磁場(chǎng)能量，也在于當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生突然短路或突加負(fù)荷、甩負(fù)荷時(shí)，自動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁或強(qiáng)行減磁，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)短路時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)繞組進(jìn)行滅磁，以避免事故的擴(kuò)大。因此，要求發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器必須投入自動(dòng)通道，不允許使用恒流電源或手動(dòng)通道。否則，可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。

4、控制欠勵(lì)運(yùn)行的措施

      發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和定子電流的數(shù)學(xué)關(guān)系可以用著名的V型曲線來(lái)描述。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的變化和定子電流的變化是正好相反的，屬于V型曲線的前半段。正常過(guò)勵(lì)時(shí)，它們的變化趨勢(shì)是一致的。

隨著勵(lì)磁電流的增加，發(fā)電機(jī)逐漸由欠勵(lì)狀態(tài)轉(zhuǎn)入過(guò)勵(lì)狀態(tài)，定子電流則是先減小后變大，功率因數(shù)也由超前轉(zhuǎn)為滯后，即存在一個(gè)理論上的定子電流較低點(diǎn)(同時(shí)也是功率因數(shù)的較高點(diǎn))。函數(shù)整體特性類似一個(gè)開(kāi)口向上的二次曲線。在較低點(diǎn)處；功率因數(shù)為1，此時(shí)發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力為0。

為了保證機(jī)組有一定靜穩(wěn)定儲(chǔ)備和避免水輪發(fā)電機(jī)由于欠勵(lì)運(yùn)行造成定子端部發(fā)熱，需要限制發(fā)電機(jī)的較小勵(lì)磁電流，也就是相應(yīng)地限制發(fā)電機(jī)的較大進(jìn)相無(wú)功電流(或功率)。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，而發(fā)電機(jī)容量相對(duì)較小，并且有靈敏的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，甚至還可能發(fā)生因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓升高，該機(jī)自動(dòng)強(qiáng)減而失磁或自動(dòng)同期并網(wǎng)時(shí)發(fā)生失磁，因此，需裝設(shè)欠勵(lì)限制器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PLC實(shí)時(shí)采集當(dāng)前機(jī)組輸出的有功功率和無(wú)功功率，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行，即調(diào)用欠勵(lì)限制判斷程序；當(dāng)滿足條件時(shí)，即發(fā)出欠勵(lì)限制信號(hào)并限制勵(lì)磁電流繼續(xù)減少。

當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行較深，而欠勵(lì)限制不能正常動(dòng)作時(shí)，可能造成發(fā)電機(jī)失磁。失磁是指發(fā)電機(jī)由于勵(lì)磁開(kāi)關(guān)誤跳或勵(lì)磁回路斷線，導(dǎo)致勵(lì)磁消失。失磁屬于事故，對(duì)于不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)應(yīng)立即解列或由保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，對(duì)于允許短時(shí)間失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間回復(fù)勵(lì)磁，否則亦應(yīng)解列。欠勵(lì)限制就是防止發(fā)電機(jī)進(jìn)相過(guò)深。