本文件规定了中小型同步电机励磁系统的一般要求，使用条件，同步发电机励磁系统的性能要求，同步电动机励磁系统的性能要求，试验规则，设备的成套性，标志、包装、运输和贮存，以及批量生产和质量保证等。 本文件适用于下列范围的50 Hz和60 Hz同步电机励磁系统的设计、制造等： --10 000 kW以下的水轮发电机； --6 000 kW以下的汽轮发电机； --3 200 kW及以下的内燃发电机； --10 000 kW以下的同步电动机。

ICS29.160.01
CCSK20
中华人民共和国国家标准
GB/T7409.4—2023
代替GB/T10585—1989
同步电机励磁系统
第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求
Excitation systems forsynchronousmachinesPart 4:Technical requirements of excitation systems for medium andsmallsynchronousmachines
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-04-01实施
规范性引用文件
术语和定义
一般要求
使用条件
同步发电机励磁系统的性能要求同步电动机励磁系统的性能要求试验规则
设备的成套性·
标志、包装、运输和贮存
批量生产和质量保证
励磁系统标称响应比V和响应时间t.的确定图1
表1励磁系统各部位的温升限值·表2同步发电机励磁系统试验项目表3同步电动机励磁系统试验项目GB/T7409.4—2023
GB/T7409.4—2023
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T7409《同步电机励磁系统》的第4部分。GB/T7409已经发布了以下部分：同步电机励磁系统定义（GB/T7409.1-2008）；—同步电机励磁系统第2部分：电力系统研究用模型（GB/T7409.2—2020）：——同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求（GB/T7409.3—2007）；同步电机励磁系统第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求（GB/T7409.4—2023）。本文件代替GB/T10585—1989《中小型同步电机励磁系统基本技术要求》，与GB/T10585-1989相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a）删除了与GB/T7409.1-2008中重复的术语（见1989年版的第4章）；删除了“励磁系统型式与灭磁方式”一章（见1989年版的第6章）；b)
更改全文”励磁机”为\励磁功率单元”（见6.2、6.4、6.15、9.1)；更改全文额定励磁电压”为“额定磁场电压”（见3.2、6.14、6.18）；更改全文“励磁系统电压响应比”为“励磁系统标称响应比”（见3.2、6.4）；更改了使用环境空气温度限值要求（见5.3，1989年版的5.3）；更改了端电压随频率的变化的规定（见6.12，1989年版的7.12）；增加了当同步电机额定磁场电压为500V以上时，耐电压试验电压要求（见6.18）：增加了永磁混合励磁中永磁材料的规定（见6.20、7.19）；增加了数字励磁信号保护功能要求（见6.21、7.21）；k)
增加了励磁系统各部位温升限值要求（见6.22）；增加了同步发电机静止起励要求（见6.23）；增加了励磁系统模型规定（见6.25、7.24）；m）
增加了数字励磁失步检测及保护规定（见7.21）；n
更改了产品包装的规定（见10.2，1989年版的第11章）。o）
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）归口。本文件起草单位：上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司、哈尔滨电气动力装备有限公司、浙江丰球克瑞泵业有限公司、南昌康富新能源技术有限公司、上海电科电机科技有限公司、卧龙电气驱动集团股份有限公司、上海电气集团上海电机厂有限公司、江苏祝尔康电机节能技术有限公司、北京科电亿恒电力技术有限公司、佳木斯电机股份有限公司、英格（阳江）电气股份有限公司、大连日牵电机有限公司、兰州电机股份有限公司。本文件主要起草人：高剑飞、李海鹏、陈建新、曹海东、王辉、徐志强、李银、刘传杰、吕生国、张旭。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：——1989年首次发布为GB/T10585—1989；一—本次为第一次修订，调整为GB/T7409的第4部分。GB/T7409.4—2023
励磁系统是同步电机的关键辅助设备，随着电力事业进人快速发展轨道，励磁系统的技术水平已经日趋成熟，为统一相关行业的设计、制造及验收等方面标准，保证产品水平同国内行业制造技术水平同步提高，并能够适应国际市场竞争的需要，编制了GB/T7409《同步电机励磁系统》。GB/T7409旨在提供同步电机励磁系统产品标准，由4个部分组成：第1部分：定义。目的在于明确同步电机励磁系统中电力系统研究用模型及大、中型同步发电机励磁系统的定义、术语。
一一第2部分：电力系统研究用模型。目的在于规范满足电力系统稳定分析要求的发电机励磁系统计算模型。
—第3部分，大、中型同步发电机励磁系统技术要求。目的在于规范大，中型同步发电机及调相机励磁系统的技术要求、试验项目、标志与包装等。一第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求。目的在于确定中小型同步电机励磁系统一般要求、使用条件、性能要求、试验项目和励磁系统的成套性等。IN
1范围
同步电机励磁系统
第4部分：中小型同步电机励磁系统技术要求
GB/T7409.4—2023
本文件规定了中小型同步电机励磁系统的一般要求，使用条件，同步发电机励磁系统的性能要求，同步电动机励磁系统的性能要求，试验规则，设备的成套性，标志、包装、运输和贮存，以及批量生产和质量保证等。
本文件适用于下列范围的50Hz和60Hz同步电机励磁系统的设计、制造等：-10000kW以下的水轮发电机；
—6000kW以下的汽轮发电机；
3200kW及以下的内燃发电机；
—10000kW以下的同步电动机。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T191-2008
3包装储运图示标志
GB/T755旋转电机定额和性能
GB/T1094（所有部分）电力变压器GB/T3797—2016电气控制设备
8同步电机励磁系统
GB/T7409.1—2008
充第2部分：电力系统研究用模型GB/T7409.2—2020同步电机励磁系统变流变压器第1部分：工业用变流变压器GB/T18494.12014
3术语和定义
GB/T7409.1一—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
励磁系统电压-时间响应
excitation systemvoltagetimeresponse在规定条件下，用时间的函数来表示的励磁系统输出电压。3.2
excitation system nominal response励磁系统标称响应比
由励磁系统标称响应曲线确定的励磁系统输出电压增长率与额定磁场电压的比值。注：励磁系统输出电压增长率，是从励磁系统电压-时间响应曲线的初始点a（见图1），按照第一个0.5s内（或另有规定）增加的面积abe与实际曲线增加的面积abd相同，所做的直线ac增长率。见公式（1)、公式（2)：
GB/T7409.4—2023
式中：
励磁系统输出电压增长率，单位为伏每秒（V/s）：电压增加量，单位为伏(V)；
励磁系统标称响应比，单位为每秒（s），额定磁场电压，单位为伏（V)。UV
实际曲线
abe-ubd
标引序号说明：
一同步电机额定磁场电压：
项值电压与额定磁场电压之差的95%，即af=（U，—Um）×95%：响应时间；
-0.5s或另有规定；
扰动或强励开始时间；
励磁系统值电压，
额定磁场电压。
图1励磁系统标称响应比V，和响应时间，的确定稳态电压调整率
steady-statevoltageregulationtls
在无功补偿器切除、原动机转速及功率因数在规定范围内变化以及发电机负载在满载与空载之间变化时，发电机端电压的变化与额定电压之比。注：根据发电机励磁系统的不同类型以及不同的动行方式，稳态电压调整率可按公式（3）或公式（4）计算，在专项标准中规定使用何式。采用式(3)时，发电机的负载从满载降低到空载：U-U
式中：
稳态电压调整率：
发电机空载电压，单位为伏（V)：2
（3）
发电机满载电压，单位为伏（V)：U
式中：
Uutmar
一发电机额定电压，单位为伏（V)。U-U
稳态电压调整率：
mn×100%
GB/T7409.4—2023
负载在满载与空载之间变化时，发电机端电压（有效值）的最大值，单位为伏（V)：负载在满载与空载之间变化时，发电机端电压（有效值)的最小值，单位为伏（V)：发电机额定电压，单位为伏（V).电压调差率Www.bzxZ.net
quadraturecurrentdroop compensation在无功补偿器投入、同步发电机在功率因数等于零的情况下，无功功率从零变化到定定子电流时，发电机端电压的变化。
注：电压调差率按公式（5）计算：式中：
电压调差率；
8e - U 100%
发电机空载电压，单位为伏（V)；发电机在零功率因数下，输出额定定子电流时的端电压，单位为伏（V)：发电机额定电压，单位为伏（V)。瞬态电压调整率transientvoltageregulation由于负载突然变化所产生的电压最大偏差与额定电压之比。3.6
瞬态电压增加
transientvoltageovershoot
在额定转速和额定功率因数下突然甩掉负载后，发电机端电压最大增加量与额定电压之比。注：瞬态电压增加按公式（6）计算：式中：
瞬态电压增加：
Um-U×100%
Umm—甩掉负载后的最大电压（峰值），单位为伏（V)：U
—额定电压（峰值），单位为伏（V).5)
..（6)
瞬态电压降transientvoltagedrop在额定转速、额定空载电压和正常励磁调节时，突然把发电机接到一对称的负载（负载在额定电压下能承受额定电流，功率因数在0.4～0之间，滞后）所产生的电压降与额定电压之比。注：瞬态电压降按公式（7)计算：O armmin-0%
×100%
式中：
瞬态电压降：
突然增加负载后的最小电压（峰值），单位为伏（V)：7)
GB/T7409.4—2023
0%额定电压（峰值），单位为伏（V)。3.8
电压恢复时间
voltagerecoverytime
从扰动开始，到发电机端电压与稳态值之差不超过额定值的士3%（或另有规定）并维持在这一区域内所需的时间。
注：单位为秒(s)。
4一般要求
励磁系统除满足本文件要求之外，应符合GB/T755的规定。同步电动机励磁系统还应符合GB/T3797—2016的规定。
5使用条件
5.1本文件所规定的励磁系统应安装在室内或有气候防护的室外场所，移动电源可安装在有气候防护的室外场所，室外安装的气候防护措施用户与制造厂协商。5.2使用海拔不超过1000m。
注：在海拨高于1000m的地方使用的励磁系统，用户与制造厂协商5.3对环境空气温度的要求如下：a）室内环境空气温度为-5℃～40℃，室外环境空气温度为-15℃～40℃；b）环境空气温度的日平均值不超过35℃，注1：如用于室内环境空气温度低于一5℃但不低于一10℃，或用于室外的环境空气温度低于一15℃但不低于一25℃时，用户向制造厂申明。注2：如用于环境空气温度超过40℃，或室内温度低于一15、室外温度低于一25℃时，用户与制造厂协商。5.4使用地点最湿月月平均最高相对湿度为90%，同时该月月平均最低温度为25℃。5.5在空气清洁及无爆炸危险的环境中使用，并且周围空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。
5.6其他特殊使用条件由用户与制造厂协商确定。同步发电机励磁系统的性能要求6
长期负载能力
当同步发电机的励磁电压和电流不超过其额定值的1.1倍时，励磁系统应能长期连续运行。6.2顶值电压倍数
顶值电压倍数要求如下：
a）水轮发电机和汽轮发电机励磁系统一般不小于1.6；内燃发电机励磁系统一般不小于1.5；b)
有特殊要求时，由用户与制造厂协商。c）
注1：由同步发电机端经整流变压器供电的电压源可控整流器励磁系统（除另有规定），接发电机端电压正序分量为额定值的80%规定顶值电压倍数。注2：采用旋转励磁功率单元的励磁系统，顶值电压倍数在额定转速时确定。4
6.3允许强励时间
允许强励时间不小于10s且不大于50s。6.4励磁系统标称响应比
GB/T7409.4—2023
直流励磁功率单元励磁系统一般规定为（0.5~1.0）/s，高起始响应励磁系统按响应时间评价。6.5整流过电压
整流回路配置抑制换向过电压的阻容保护装置，在发电机空载额定运行时，晶闸管换向过电压倍数不大于1.6，并在交接试验中进行交接和确认。6.6转子过电压
励磁系统考虑可能发生的发电机转子励磁回路过电压，并应在任何可能的工况下，磁场绕组出线端的电压瞬时值不大于6.18所规定试验电压峰值的65%。6.7控制电压稳定性
当励磁系统控制用的直流和交流电压偏差不超过-15%~10%、频率偏差不超过一3Hz~2Hz时，励磁系统满足同步发电机正常运行的要求。6.8空载电压整定范围
6.8.1需与电网并联运行的水轮发电机和汽轮发电机，应在70%~110%空载电压范围内稳定平滑调节。
6.8.2内燃发电机及其他只作孤立运行的同步发电机，应在95%~105%空载电压范围内稳定平滑调节。
6.9稳态电压调整率的选用
稳态电压调整率规定为士1%、土2.5%、士5%三种，各种励磁系统所选用的数值在其标准中作出规定。
6.10瞬态电压调整率及电压恢复时间6.10.1低压同步发电机的突甩额定负载时的瞬态电压增加（超调）规定为20%、25%、35%三种。6.10.2低压同步发电机在突加额定无功负载时瞬态电压降规定为一16%、一22%、-32%三种6.10.3负载突变后的电压恢复时间与6.10.1和6.10.2所规定的三种瞬态电压增加或降低相对应，不大于1.5s、1.5s、2.5s.
6.10.4高压同步发电机在空载情况下且阶跃响应为10%时，发电机电压瞬态电压增加（超调）量不大于阶跃量的50%，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10s。6.11并联运行
6.11.1除非另有规定，100kW及以上的同步发电机均考并联运行。励磁系统采取措施，保障系统的稳定并联运行和无功功率合理分配。6.11.2需要与其他电源或不同功率、型号、规格的机组并联运行时，励磁系统可在半导体型调节器电压调整率为士10%范围内进行调整6.11.3100kW以下的同步发电机有并联要求时，用户需向制造厂申明。5
GB/T7409.4—2023
6.12端电压随频率的变化
励磁系统在发电机空载运行状态下频率变化为额定值的1%时，端电压变化率不大于额定值的±0.25%。
6.13零起建压
当同步发电机在额定转速下起励建立空载额定电压时，电压调节器应：a）调节时间不大于5s；
b端电压摆动次数不大于5次；
端电压超调量对高压同步发电机为不超过额定值的15%：对低压同步发电机为不超过6.10.1所规定的数值。
注：调节时间为从给定建压信号到发电机端电压与稳态值之差不超过额定值的士3%时所需时间的秒数，6.14手动控制单元
励磁系统可设手动控制单元，该单元应使同步发电机励磁电压从空载励磁电压的40%到额定磁场电压的110%范围内稳定地平滑调节。6.15噪声
强迫冷却的励磁设备（不包括旋转励磁功率单元），单柜的噪声值（声功率级）不大于80dB（A）。附加控制单元
根据用户需要，励磁系统可装设：远距离给定及其控制单元；
磁场过电流限制器：
磁场欠电流限制器；
其他附加单元。
6.17灭磁
除采用停机灭磁的小型同步发电机励磁系统外，其他励磁系统具备可靠灭磁的能力。6.18耐电压
励磁系统各电气回路能承受耐电压试验而绝缘不受损坏，试验规定如下。a）与磁场绕组直接或经整流器相连的电气回路（旋转电机除外），当同步电机额定磁场电压为500V及以下时，应能承受试验电压为10倍额定磁场电压，但不小于1500V，当同步电机额定磁场电压为500V以上时，应能承受试验电压为2倍额定磁场电压加4000V。不与磁场绕组直接相连的电气回路，当额定电压为60V及以下时，应能承受试验电压为1000V：大于60V时为2倍额定电压加1000V，但不小于1500V。b)
工地验收应承受的试验电压为规定试验电压的75%：允许重复的及维修后的试验电压为规定试验电压的65%。
试验电压为工频交流正弦波有效值，其波形尽可能接近正弦波，试验时间为60s。c）
d）印刷线路板、电子设备的试验，按相应标准的规定。6.19接地端子
自成一体的励磁系统的金属体设有接地端子，并用接地符号作出明显的标志。接地端子不可作其6
他用途。
永磁材料
GB/T7409.4—2023
混合励磁系统中，使用的永磁材料根据设备工作场所要求，采取相应的防腐处理措施。6.21
保护功能
数字励磁系统设有必要的信号及保护，以监视励磁系统的运行状态和防止故障；同步发电机励磁回路装设转子过电压保护，保护发电机转子和励磁装置本身。6.22
温升限值
设备在额定工况运行时，励磁系统各部位的温升不超过表1所列数据。其余按照GB/T1094（所有部分）、GB/T3797-—2016和GB/T18494.1-2014的规定。表1
各部位名称
变压器
铜母线及连接处
铝母线及连接处
电阻元件
连接处
励磁系统各部位的温升限值
温升限值/K
F级绝缘
无保护层
有镐和铜保护层
有银保护层
连接处
距外表30mm处的空气
电路板上的电阻表面
绝缘导线
整流元件（与散热器结合处）
晶闸管（与散热器结合处）
熔断器连接处
永磁体
静止励磁系统起励电源
H级绝缘
不超过相应牌号的性能保证温度限制静止励磁系统能可靠起励，起励电源可采用直流或交流整流电源。6.24
励磁调节器
励磁调节器实现方式分为数字式和模拟式。6.25
励磁系统模型
励磁系统模型符合GB/T7409.2—2020中的相关规定。7
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。