摘要：发电机做为电力系统的重要组成部分之一，其内部励磁电流的变化会直接影响发电机的正常运转，对电网的电压水平也会产生直接的影响，同时与其并联的机组因励磁电流的变化也会在无功功率的分配上有所变化，发电机自动励磁系统还会在某些故障情况下维持电压的正常水平和稳定性，所以发电机自动励磁系统是维持电力系统稳定运行的保障，对电网的正常运转起着重要作用。本文简要分析了同步发电机自动励磁系统的构成及其在工作中的调节作用。
关键词：同步发电机；自动励磁；调节作用
中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A
自动励磁系统因其稳定性好，造价低等诸多优点在大型发电机组上被广泛应用，替代了传统的无刷励磁系统，对大型机组的安全运行起着重要的作用。大型机组在电力系统应用的较多，自动励磁系统直接影响着发电机的运行特性，所以自动励磁系统对电网的正常运转起着关键的作用。
1自动励磁调节系统的构成
励磁系统通常由功率单元和励磁调节器二部分组成。分别供给发电机直流电流和在发动机发生故障时通过调节励磁电流满足发电机安全运行的需要。
励磁控制器的硬件结构已经从传统的模拟式调节单元发展到了以微机计算机为核心的数字式，现阶段16位机已经成为自动控制器CPU的主流，它的输入信号来自电压互感器和电流互感器，通过软件调节输入量去控制功率单元，数字式自动励磁调节器借助其软件优势，在调节规律和辅助功能等方面可以有很大的灵活性，对应于软件的励磁控制方式也是从最初的比例控制发展到PID控制方式以及AVR PSS控制方式，近年来线型最优控制和非线型励磁控制理论已经得到了充分的论证，并在我国已经应用。
2同步发电机自动励磁系统的作用
同步发电机运行时，不许再励磁绕组中通入直流电流，以便建立磁场，这个电流成为励磁电流，供给电流的整个系统称为励磁系统。由于励磁绕组又称发电机转子，故励磁电流也叫转子电流。
电力系统的无功功率主要由同步发电机供给，同步发电机无功功率的改变主要是通过调节励磁电流来得到的，通过改变发电机的无功功率使发电机的端电压维持在稳定状态。励磁系统无论是在任何情况下都需要进行较好的控制，因这这样才能保证励磁系统及发电机的安全运行，也能使与发电机相连的电力系统的设备达到运行的经济指标，同时满足电力系统平稳运行的要求。同步发电机励磁系统主要有以下几点作用
2.1无功分配
在发电机负载运行时，根据负载的性质，空载电势同发电机端电压的关系发生了变化。当发电机带感性负载时，电枢反应具有去磁性质，随着负载的增加，越来越小，这时为了维持不变，必须增大励磁电流；当发电机带容性负载时，电枢反应具有助磁性质，随着负载的增加，越来越大，同样为了维持不变，必须减少励磁电流。
在发电厂中数台发电机并网运行时，调节一台发电机的励磁电流，不仅会改变这台机的无功，还要影响其他发电机的无功稳定性。所以，励磁系统分配并联运行的发电机无功时，还要考虑其稳定性和合理性，这就要求励磁调节器具有调差功能。
2.2提高电力系统稳定性
（1）提高静态稳定性
静态稳定性是励磁系统常用的试验方法，静态稳定性多用于当电力系统受到扰动后来自动恢复系统的运行状态，对于静态稳定性的高低，可以通过对输电线路的输送功率的极限大小来判断。
（2）提高暂态稳定性
暂态稳定性能在电力系统受到大的扰动后保持各机组同步运行，所以暂态稳定性越强越好，对暂态稳定性的控制继电保护装置和励磁系统中的自动控制功能都能产生较大的影响，在关键时候也会有很明显的作用。
2.3电压的控制
电压的控制是需要励磁电流的调节来达到的，电力系统在正常的运行过程中，负荷因用户用电情况的不同会产生一定的波动，不会一直处于一个数值上，负荷的波动也会带动同步发电机的功率也产生相应的变化，这时就需要励磁电流对发电机端电压或某一点的电压进行相应的调整，使其保持在正常的水平上，保证电力系统的平稳运行。
2.4改善电力系统的运行条件
电力系统在运行过程中，因各种外力干扰或系统自身的故障原因，会产生异常工作情况，在这时励磁系统就发生了应有的作用，需要对其进行强行励磁，使异常的系统恢复正常运行，在一定程度上会改善系统的运行条件。
（1）水轮发电机组实行强行减磁
由于水轮发电机调速装置的惯性大，所以当发电机因故甩负荷的时候将超速可能导致危险的过电压，严重时可以升高到危及定子绝缘的程度，在此情况下，励磁装置会进行强行减磁，避免产生危险过电压。
（2）为发电机失磁异步运行创造了条件
励磁系统可以通过增加励磁来为失磁的发电机提供无功功率，这样可以保持发电机在失磁后不退出运行，可以转入异步运行状态，这时的发电机的电压是较低的，不利于系统的安全运行，这时通过励磁系统进行无功功率的不断补偿，可以维护发电机的正常运行状态，确保系统的平稳运行。
（3）提高继电保护动作的灵敏度和正确性
当系统处于低负荷运行状态时容易引起短路故障，系统发生短路时电流会越来越弱，这时继电保护就很难进行正确的动作，在这种情况下，励磁系统就可以对发生短路故障的线路进行强行励磁，增加短路的电流，在电流变大的过程中，继电保护的灵敏度也就随之提高了，从而会发挥其正常的保护功能。
（4）改善点击自启动条件
当系统短路时，电网电压会降低，未切除的电动机组经常为此处于制动状态。在短路切除以后，电动机自启动时需吸收大量的无功功率，如此会延缓电压恢复过程，以致可能甩负荷。如果励磁装置进行强行励磁，就可以加速电网电压的恢复，来有效地改善发动机的启动条件。
结语
由于近年来电网的飞速发展、电网规模的日益扩大对电力系统的安全稳定提出了更高的要求，所以同步发电机作为电力系统中的一个核心元件，其安全稳定运行对电网的安全稳定运行起着非常关键的作用，对其进行进一步的探索和研究具有非常重要的现实意义。
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