通過對湛江發電廠#4機組在勵磁切換過程中無功突增的原因進行定性分析，闡明采用三相全控橋式整流電路的勵磁調節器在并入勵磁手動柜（備勵）時無功突增與控制角α的關系，并提出如何避免或減少在勵磁切換過程中無功突增的一些措施。
     關鍵詞: 勵磁    無功突增   措施
      前言
      湛江發電廠#4機組勵磁系統為靜止型三機勵磁系統，自動勵磁調節器（兩套，共A、B兩柜）是采用清華大學與廣州智光電氣公司聯合研制的GEC-1A型全數字式非線性勵磁裝置，手動勵磁柜（備勵）是原東方電機廠生產的DQLT-2B型勵磁調節器配套的裝置，其整流電路是典型的三相橋式整流。
      1、事件經過
      由于需要對自動勵磁調節器A、B兩柜進行常規檢查，準備將手動勵磁柜投入運行，并逐步減少自動勵磁調節器的輸出電流，同時相應增加手動柜的輸出電流，即進行勵磁切換操作。最后退出自動勵磁調節器Ａ、Ｂ兩柜，由手動勵磁柜運行。但在開始操作時，一合手動勵磁柜的直流輸出開關Q6，#4機組無功功率突然增至100Mvar，有功功率保持不變。當時機組有功功率為200MW，無功功率30Mvar，控制角α=86.1°，并確認手動勵磁柜沒有電流輸出。斷開Q6開關后，無功功率立即自動降至30Mvar。即恢復至原值。后來拉開手動勵磁柜交流輸入刀閘Q3，再合Q6開關，結果一樣。
下圖是勵磁系統原理簡圖

      2、原因分析
      從上面的事件經過可以肯定，無功功率的突增顯然是由合上Q6開關后引起。我們知道，手動勵磁柜是采用三相不可控橋式整流方式，電路圖如圖2所示。

      在沒有交流輸入的情況下，手動勵磁柜三相橋式整流電路最終可簡化為圖5等值電路，即相當于一個二極管。所以合上Q6開關后的等值電路即是在原勵磁調節器直流輸出端反向并聯一個二極管，等效電路如圖6所示。

      那么，為什么反向并聯一個二極管就會引起機組無功功率突增呢？這首先要從三相全控橋式整流電路分析。從電路原理知道：三相全控橋式整流電路平均輸出電壓Uf與控制角α的大小有關系：
Uf=1.35× Uz ×COSα
    其中Uz為交流輸入電壓，控制角α的大小決定整流電路處于整流狀態或逆變狀態，并且控制角α大小也直接影響輸出電壓波型。下面分別論述不同的控制角α時的輸出波形：

（1） 當控制角α=60°時，電壓輸出Uf 的波形如圖7所示：
從圖7可知，當控制角α＜60°時,共陰極組輸出的陰極電位在每一瞬間都有高于共陽極組的陽極電位,輸出電壓Uf的瞬時值都大于0，并且波形是連續的。
（2） 當控制角α=90°時，電壓輸出Uf 的波形如圖8所示：
從圖8可知，波形Uf正負兩部分面積相等，平均電壓Uf=0。
（3） 當控制角60°＜α＜90°時，電壓輸出Uf 的波形如圖9所示：
從圖9可知，當控制角60°＜α＜90°時，輸出電壓Uf在一個周期內有正有負電壓輸出。
（4） 當控制角α＞90°時，此時三相全控橋處于逆變狀態，這不在我們討論范圍。
      綜上分析可知，控制角60°＜α=86.1°＜90°時，合上Q6開關，由等效電路圖6可知，并聯于輸出端的二極管將會把圖9負值部分短路，平均輸出電壓Uf明顯升高。假設圖9正值部分平均輸出電壓為U1，負值部分為U2，總的平均輸出電壓為：
Uf=U1-|U2|
當合上Q6開關后，由于二極管把負值部分短路，平均輸出電壓變為：
Uf1=U1
電壓差為：△U=Uf1 - Uf=U1 - （U1 - |U2|）=|U2|
     此電壓差就是引起無功功率突增的原因，無功功率突增量由負值部分的大小決定，而△U的大小直接與控制角α有關：
（1） 當控制角α越接近90°時，△U=|U2| 變大，無功功率的突增量就越大；
（2） 當控制角α越接近60°時，△U=|U2| 變小，無功功率的突增量就越小；
（3） 當控制角α≤60°時，△U=|U2|=0 ，無功功率的突增量為0 。
      2、相應措施
      從上分析可知，在勵磁切換前盡可能把控制角α變小，即是增加勵磁電流，提高機組的無功功率，但為了保持系統的無功不變，電壓穩定，應同時減少其它機組的無功，如果增加無功至控制角α≤60°時進行勵磁切換，機組無功功率就保持不變。