微機型勵磁調(diào)節(jié)器在發(fā)電機勵磁系

摘要：勵磁調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)中具有如下作用：調(diào)壓，穩(wěn)定的分配機組間的無功功率，提高電力系統(tǒng)運行的動態(tài)性能及輸電線路的傳輸能力，因此文章對微機型勵磁調(diào)節(jié)器在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：微機勵磁調(diào)節(jié)器；無功功率；功率因數(shù)

中圖分類號：TM341文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0106-02

1項目創(chuàng)新背景

同興垃圾處理有限公司是一個集垃圾焚燒，余熱發(fā)電的大型垃圾焚燒發(fā)電廠。日處理垃圾能力1 200 t，發(fā)電機裝機容量2×12 MW，2005年3月正式投產(chǎn)運營。該廠裝有2臺QFW-12-2型汽輪發(fā)電機組，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用樂山東風(fēng)自動化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的WLQ—12無刷交流勵磁機，配套KFWL12—30/50可控硅同步發(fā)電機無刷勵磁調(diào)節(jié)器。該勵磁調(diào)節(jié)器采用晶體管分立元件組成，電路環(huán)節(jié)多，維護(hù)量大，調(diào)試時間長，采用模擬控制信號，抗干擾性差，勵磁輸出不穩(wěn)定、無功擺動大。兩臺機組運行中發(fā)生多次無功間斷性大幅度波動，造成發(fā)電機多次超壓、失磁、過勵（其中兩次造成發(fā)電機跳閘），采取多項措施，仍然不能徹底消除無功擾動現(xiàn)象。且該裝置不能實現(xiàn)功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)。由于垃圾成份復(fù)雜，發(fā)熱值不同，負(fù)荷易出現(xiàn)波動。在負(fù)荷出現(xiàn)波動時，必須由操作人員手動干預(yù)才能將功率因數(shù)、無功功率調(diào)整到合理的范圍內(nèi)。增加了操作人員的工作量和勞動強度，無法保證調(diào)節(jié)的及時性，也影響發(fā)電機容量的充分利用和經(jīng)濟(jì)效益。

2項目實施方案

鑒于勵磁系統(tǒng)存在的隱患與缺陷，決定對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造。通過到其他電廠考察并結(jié)合本廠實際，決定將發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)中原模擬型調(diào)節(jié)器更換為山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的DAVR—A1型微機勵磁控制裝置。DAVR微機型調(diào)節(jié)器硬件少，結(jié)構(gòu)簡潔，其豐富的計算、調(diào)節(jié)、限制保護(hù)等功能均由軟件模塊實現(xiàn)，具有完善的電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)及功率因數(shù)調(diào)節(jié)模式，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的需要。

2.1DAVR型裝置性能特點

PID控制方式；恒定機端電壓閉環(huán)運行方式；恒定勵磁電流閉環(huán)運行方式；正負(fù)調(diào)差系數(shù)選擇；最大勵磁電流瞬時限制；電壓/頻率（V/F）限制；軟件數(shù)字整定和比較功能；軟起勵功能，起勵時間任意設(shè)定；具有與機組DCS（或DEH）的硬接線節(jié)點；具有反應(yīng)勵磁系統(tǒng)運行狀態(tài)及報警用的若干接點。

2.2勵磁調(diào)節(jié)技術(shù)要求

①自動調(diào)節(jié)裝置及手動調(diào)節(jié)裝置的互相切換，手動回路能自動跟蹤；當(dāng)發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過其額定勵磁電流和電壓的 1.1倍時，勵磁系統(tǒng)工作能保證長期、連續(xù)的自動運行和沒有死區(qū)。

②短時過載能力：強勵倍數(shù)應(yīng)不小于2，允許強勵時間不小于10 s。

③滅磁的可靠性：交流勵磁機無刷勵磁系統(tǒng)響應(yīng)比（V）即電壓上升速度不低于2倍/s，其響應(yīng)時間上升值不大于0.1 s，下降值不大于0.15 s，能在短時間內(nèi)使磁場能量利用氧化鋅非線性電阻消耗掉。

④發(fā)電機電壓控制精度：從空載到滿載電壓變化，不大于±0.5%的額定電壓，勵磁控制系統(tǒng)暫態(tài)增益不少于30倍。

⑤階躍響應(yīng)：在空載額定電壓下，當(dāng)電壓給定階躍響應(yīng)為±5%時，發(fā)電機電壓超調(diào)量不大于階躍量的30%，振蕩次數(shù)不超過3次，發(fā)電機定子電壓的調(diào)整時間不超過5 s；在發(fā)電機額定負(fù)荷時，階躍量為發(fā)電機額定電壓的2%，有功功率波動次數(shù)不大于5次，調(diào)節(jié)時間不大于10 s。

⑥發(fā)電機零起升壓時，自動電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證定子電壓的超調(diào)量不超過額定值的15%，調(diào)節(jié)時間不大于10秒，電壓振蕩次數(shù)不大于3次；自動電壓調(diào)節(jié)器保證能在發(fā)電機空載額定電壓的90%-110%范圍進(jìn)行穩(wěn)定、平滑調(diào)節(jié)。

⑦勵磁系統(tǒng)的手動控制：同步發(fā)電機磁場電壓能在空載磁場電壓的20%到額定磁場電壓110%范圍內(nèi)穩(wěn)定地平滑調(diào)節(jié)。

2.3現(xiàn)場解決方案

①對勵磁系統(tǒng)三塊整流屏脈沖回路進(jìn)行改造，使其適應(yīng)新勵磁調(diào)節(jié)器，解決了勵磁調(diào)節(jié)器脈沖接口的問題。分別把三塊整流屏的陽極電流引入勵磁調(diào)節(jié)器，執(zhí)行微機程序在勵磁調(diào)節(jié)器本體顯示電流數(shù)值，并判斷電流的平衡性，異常告警并限制輸出。

②操作回路重新設(shè)計及布線。引入輔助電源，改掉原勵磁系統(tǒng)操作回路不合理之處。

③保護(hù)回路重新設(shè)計及布線，用氧化鋅非線性電阻替代壓敏電阻，作為勵磁機的滅磁電阻。

經(jīng)過攻關(guān)組的共同努力，項目于2009年12月改造完畢，按國家與部頒勵磁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行勵磁系統(tǒng)試驗，試驗結(jié)果表明勵磁系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到國家與部頒標(biāo)準(zhǔn)，并且一次開機成功。改造后的勵磁系統(tǒng)完全滿足發(fā)電機安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行的要求，且運行性能良好。改造項目完成以來受到了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的充分肯定，受到了運行人員的普遍歡迎和一致認(rèn)可。

3經(jīng)濟(jì)效益分析

通過對同興垃圾焚燒發(fā)電廠1、2號發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造，不僅提高了發(fā)電機組運行的安全穩(wěn)定性，還創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

以一臺機計算，改造一臺發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器投入18萬元。每年至少避免一次停機事故。每停機一天少發(fā)電28萬度，（每度電0.365元）將損失10.22萬元。由此可見，每年挽回的經(jīng)濟(jì)損失十分可觀。

4結(jié)語

無論在電力系統(tǒng)正常運行還是事故運行中，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)都起著重要的作用。它的自動控制和調(diào)節(jié)保證著電能質(zhì)量和無功功率的合理分配，而且還有效地提高了系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。隨著控制規(guī)律的越來越復(fù)雜，常規(guī)控制方法難以滿足日益發(fā)展的技術(shù)要求，采用微處理機技術(shù)是唯一行之有效的手段。電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微機產(chǎn)品的功能越來越強大，將微機系統(tǒng)引入勵磁控制中，已成為了各國的勵磁發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白良成.生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)[M].北京:中國建筑工 業(yè)出版社，2009.