1问题的提出
　　在用直流励磁机励磁的小型机组中，一般都设计配备了KFD型自动调节励磁装置。若使用得当，该装置能使发电机在单机运行时，保持端电压的稳定; 在并网运行时，能使各发电机的无功功率，按机组的容量大小得到均衡分配。该装置较好的调节性能是显而易见不容置疑的。
　　然而据调查，在小型电厂中，该装置实际投入的却并不多。究其原因有以下几个方面:
　　一是该装置的安装调试工作量大，如校验接线极性，根据发电机、励磁机参数来计算并初步整定相关绕组匝数。为达到要求，在发电机投入前后，还要做大量的重复性试验和整定。其技术性高、工作量大、耗时多。这样一来，对有些新建电厂，因慌于早日试车、并网发电，致使该装置来不及投运就搁置了。
　　二是即便该装置曾投运过，若一旦出现故障，受维修人员技术水平的限制和维修后重新投入还要做相关试验, 占用较多时间等，是使该装置闲置的又一原因。
　　三是因发电机大多时间都并网运行，单机带厂用电运行的时间很少。在正常情况下,用磁场变阻器调节励磁，具有简单、灵活、直观的特点，况且对机组也没有什么不利影响。这是有些厂用手动调整而不用自动调整的又一原因。
　　虽然在正常情况下，用磁场变阻器手动调整励磁，简单、直观、灵活。但在非正常情况下，存在致命弱点。如机组并网运行，特别是当送出功率较大时，若因某种原因（网上故障或误动）使出线开关掉闸，与电网突然解列时，因手动调整不能及时应对这一突如其来的变化，将导致厂用电电压变得很高。严重危及用电设备的安全，待操作完成可达数分钟之久，不少设备会因此而遭到破坏。此情况并不少见，可见手动调整励磁存在安全隐患。
　　若投自动调整励磁装置困难的话，那么有没有既简单又实用的方法来消除这种隐患呢？回答是肯定的，给磁场变阻器安装一个简单的辅助线路，即可使该问题得到解决。

2辅助线路方案
　　设计指导思想是: 使磁场变阻器一般只在升压和并网时使用，并网后的励磁调节和过电压限制可由辅助线路完成。并要求线路尽量简单，最好少设或不设调试环节，以达到减少故障和投运简便之目的。同时还要使该线路的接入方式，只与磁场变阻器本身有关，而与磁场变阻器原来是直接手动式还是电动式无关，以简化接线。
　　为实现上述目标，并针对我公司6000KW机组的励磁系统参数，笔者设计了如下图所示的辅助线路，供同行参考。线路的工作机理是，靠调节与RC并联的BG2中的电流大小，来实现正常励磁调整和限制过压的。

2.1线路工作原理简介
2.1.1 从升压到并网
　　发电机在升压前，应使电位器W的滑动触点处于最下端(该位置在停机时已拧至)，其他操作仍象没装辅助线路前一样，操作磁场变阻器RC完成升压及并网。当发电机达到空载额定电压时，RC两端的电压Urc一般都大于10伏，为该线路正常工作提供了电压保证。因此并网后，可将磁场变阻器停留在当前位置或略带上一些无功的位置，以后的任务就让辅助线路线路来完成。
2.1.2手动给定环节
　　该环节由R1、DW1、C1、W组成。磁场变阻器RC两端的电压Urc,经R1限流、DW1稳压后，加至电位器W两端的是5伏左右的稳定直流电压，供平时手动调节励磁大小之用。C1为滤波电容，用以平滑加至W两端的电压。
2.1.3调整环节
　　该环节主要由调节输出管BG2和推动管BG1组成。工作时，来自给定电位器W的给定电压Ug，经电阻R2、R3分压后加至BG1的基极，由推动管BG1放大后，推动调整管BG2工作。给定电压Ug大，则流过BG2的电流大，使励磁增加，发电机接无功就多，反之则小。此时BG2相当于一个受控的可变电阻器。
　　R2、R3构成BG1的前置分压偏置电路，同时R2还兼作过电压限制环节中BG3的集电极负载电阻。
　　R4为BG1的射极电流负反馈电阻，R5为BG2的基极限流电阻。R4、R5的加入，是有意用来增大线性调节范围，即可使电位器W滑动触头可在较大的范围内移动，以获得较平稳的调节特性。
　　D6为BG2的反向保护二极管。
　　R6的接入,一方面用来限制输出管BG2被击穿损坏后的短路电流，使该故障时的励磁电流小于强励时的励磁电流，对发电机无功进行限制,确保运行安全;另一方面R6在平时可承担Urc的一部分电压降，可有效地减少BG2的功耗。
2.1.4过电压限制环节
　　该环节主要由取样变压器GB、整流二极管D1-D4;过电压击穿取样回路元件DW2、R7及过电压限制三极管BG3组成。
　　发电机电压互感器的二次侧电压(100V),作为GB的输入取样电压。平时因发电机电压在正常范围,故经D1-D4整流滤波后的直流电压，不能将DW2击穿，故BG3因基极得不到信号而处于截止状态,对上述中的调整环节不起任何作用。
　　当电网突然解列，发电机端电压升高到一定程度时（本设计约为1.2倍额定电压），DW2被击穿导通，在R7上形成电压，超压的程度将决定R7上电压的高底。此电压通过R8使BG3导通，对流入BG1的基极电流进行分流，最终使流过BG2的电流减小，从而达到使发电机端电压下降的目的。该过电压限制调节过程，是一个闭环反馈有差调节过程，调节很快完成，结果将发电机端电压维持在略高于对应DW2击穿时的电压水平上，而不再升高。此电压在较短的时间内不会给用电设备造成多大危害，而且使发电机电压维持在较高的水平，有助于提高发电机的极限功率，保证在事故情况下厂用电的稳定。这时可不慌不忙地调节给定电位器W，使电压降至正常值。电压正常后DW2恢复到阻断状态，电压限制环节的调节作用自动终止。
　　该环节中，C2为滤波电容，用以平滑整流输出电压，平时其上充有整流侧交流电压的峰值电压。
　　R8为BG3的基极电阻; R9为射极电流负反馈电阻，用来防止BG3的过调节。C3和R8组成较短的延时电路，一方面可抑制干扰脉冲对BG3的影响; 另一方面可以较好地配合因励磁回路时间常数较大所引起的滞后调节特性，避免因调节而引起的电压波动。
　　D5的作用是为C3提供快速放电回路，当发电机端电压下降到使DW2截止的电压时，加快C3上电荷的泄放，使BG3尽快截止，使调整环节迅速回复到正常励磁状态。
　　对取样变压器GB选取合适的电压变比，去匹配标准系列的稳压管，使发电机正常工作电压和限制动作电压分别作用时，至少相差一个标准级差。这样一来，一般可由一个稳压管DW2来实现，以达到不设调试点、增加可靠性和简化投运手续之目的。同时对GB选用电压比为220/36V 的变压器，是为了让GB始终工作在磁化曲线的近线性段。
2.2正常停机和故障处理
　　正常停机时,只需将W向对应发电机电压降低方向逐渐拧至最小即可。接下来同往常一样,再操作磁场变阻器RC实现正常停机。
假如辅助线路出现故障，设BG2被击穿短路这一最严重情况出现。若遇此情况时，我们可根据当前有功的大小，向励磁增大方向，调整磁场变阻器RC到适当位置，然后断开刀闸HK将辅助线路退出，再重新调整磁场变阻器RC，使无功达到要求为止。
2.3 安装注意事项
　　上面就本设计阐述了设计思路及相关电路的工作原理，以供参考。不论采用什么样的电路来实现上述目的，但有一条是必须要注意的，就是要保正高可靠。因此本人建议，除设计上要合理外，在选择元件的功率和耐压上，要留有大的裕度。特别是对输出管BG2及限流电阻R6的散热问题，要引起足够的重视。多一点投入，而换来高的可靠性是很值得的，也是我们共同所希望的。
现将本设计中一些主要元件的选择情况说明如下:
　　1)BG1选2SD657型,ICM=1.5A,BVCEO=200V,(约50-80);
　　BG2选3DD167D型,ICM=15A,BVCEO=250V，(约30-50)。
　　2)DW2选2CW68型，稳定电压27-30V。
　　3)限流电阻R6选线绕式，功率不小于300瓦, 当单个电阻不能满足要求时，可用两个以上电阻并联实现。如果方便的话, 也可取磁场变阻器RC本身的一段电阻代替R6。
　　4)GB选电压比为220/36V的变压器，功率不小于2瓦。
　　5)图中没有标明型号和瓦数的电阻，全部选用0.5瓦RJ型金属膜电阻。

3结束语
　　我公司自2001年采用上述方案，给6000KW发电机组的磁场变阻器加装辅助线路至今，该装置一直运行、调节状况良好，未出现任何异常，且在去年的一次与网突然解列中，充分发挥了其应有作用，达到了预期目的。
　　该“辅助”方案简单、可靠、实用，安装和投运容易、便捷。能对发电机过电压进行有效的抑制，消除单独使用磁场变阻器时的安全隐患。其次用电位器来实现工作励磁的调整，使平时调整工作变得轻松自然。
　　该方案，可供至今仍单独使用磁场变阻器调节励磁，而没有投自动励磁调整装置的同行参考