淺析提高火電勵磁系統可靠性的措施

張正源

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

1 勵磁系統的構成、種類和作用

1.1 勵磁系統的構成

勵磁系統主要由四部分構成:勵磁變壓器、可控硅整流單元、勵磁調節器起勵單元和滅磁單元。從功能上劃分勵磁調節器、起勵單元和滅磁單元用于功率調節，是勵磁控制部分；勵磁變壓器、可控硅整流單元用于產生直流電流，建立勵磁磁場，為勵磁功率輸出部分。

1.2 勵磁系統的種類

勵磁系統的分類方法有多種，其中一種分類方法可分為:直流勵磁機系統、交流勵磁機系統、靜止勵磁系統和諧波勵磁系統。圖1是這種分類方法的示意圖。

交流勵磁機系統是利用交流勵磁機產生的交流電經整流器整流后進行勵磁的方式，整流器的形式有多種，如圖1所示。靜止勵磁系統是利用勵磁變壓器供電的方式；只利用發電機電壓源的為自并勵方式，既利用電壓源又利用電流源的稱作自復勵方式。直流勵磁機系統利用直流勵磁機供電，勵磁電源取自發電機自身的稱為自勵式，勵磁電源取自發電機以外的稱為他勵式。利用嵌在發電機定子內的諧波繞組供電的稱為諧波勵磁系統。

圖1 勵磁系統分類示意圖

1.3 勵磁系統的作用

發電機勵磁系統作用主要有以下幾個方面:（1）電壓控制，維持發電機端電壓穩定。勵磁電流不變時，發電機端電壓隨無功負荷增大而下降，所以需要通過調節勵磁電流將發電機端電壓維持到給定水平。（2）控制和調節并聯機組之間無功功率的分配。同步發電機的有功功率只受調速器控制，勵磁電流的變化也只影響無功功率。并聯運行的各發電機，改變其中一臺的勵磁電流，不僅影響其自身的電壓和無功功率，也影響其他機組的無功功率，所以勵磁調節需要分配并聯運行機組之間的無功功率。（3）提高電力系統的穩定性，包括系統靜態穩定和暫態穩定。靜態穩定是系統受到小擾動恢復到原來的狀態。暫態穩定是系統受到大的擾動，能夠恢復原來狀態或穩定在新的運行狀態。勵磁調節器可以在發生擾動時通過勵磁電流的調節，達到重新穩定的效果。（4）改善電力系統的運行條件，主要有:①為失磁發電機提供無功功率，使其在得到無功補償后，可以恢復正常運行；②通過強勵調節，增加短路電流，提高繼電保護動作的靈敏度；③強勵還可改善異步電動機自啟動的條件，補償自啟動需要的大量無功功率，加速電網電壓的恢復速度。

2 提高火電勵磁系統可靠性的措施

2.1 改善勵磁系統的技術運行條件

勵磁系統中勵磁調節器是實現良好、快速勵磁控制的關鍵部分，所以改善勵磁系統技術運行條件的方法之一是采用先進可靠的勵磁調節器。勵磁調節器類型有模擬型的電磁型、半導體型，還有微機型的單片微機型、PLC型、DSP型和PCC型等。模擬型功能單一，擴展性差，勵磁保護和限制功能不夠完善，容易出現過勵或欠勵問題，應進行改造并采用微機型勵磁調節器。在微機型中單片微機型盡管價格方面有優勢，但因其運算速度慢、抗干擾性差，只是早期用的多，目前主要用于小型發電機組。PLC型和DSP型功能更完善，可靠性也有改進，可考慮選用。PCC型是較理想的一種微機型，可靠性高、速度快、能實現完善的控制功能，是技術改造優先選用的機型。

改善方法之二是為勵磁調節器提供可靠的電源，應采用兩路相互獨立的電源供電，其中一路可采用廠用直流系統。

改善方法之三是將風冷功率整流器的風機單電源改為雙電源，以提高供電可靠性。同時雙電源工作模式應采用發生故障時自動切換投入模式。如果采用雙風機方式，兩臺風機應接至不同的電源。

改善方法之四是大型發電機的勵磁調節器應采用兩個獨立的控制通道，兩通道分別使用各自的電壓互感器、電流互感器及穩壓電源。兩個通道并列運行或互為備用。

2.2 加強人員培訓，提高技術素質

勵磁專業是一門綜合性的應用學科，融合了電機學、電磁學、電力電子學、自動控制原理等多個專業的技術內容。由于現有勵磁技術崗位人員多數沒有接受過完整的勵磁專業培訓，而是來自其他相關專業；另外，專門介紹勵磁專業的書籍相對比較少，所以勵磁技術人員在沒有接受技術培訓的前提下很難全面把握勵磁技術的基本原理。維修人員僅僅參照廠家說明書處理勵磁系統故障，由于缺乏足夠的理論基礎，很難將問題理解和分析透徹；還有不少進口設備說明書的文字是英文，也對技術人員的把握增加了難度。很多電廠勵磁系統出現故障后需要依靠外面的幫助。因此為了提高勵磁系統維修和運行人員的技術素質，應加強培訓，開展崗位練兵，并鼓勵技術交流和學術研討，從根本上保障勵磁設備的安全運行和維護檢修的質量。

2.3 改進勵磁參數的管理水平

自動勵磁調節器的參數設置，對發電機組的運行和電力系統的穩定影響極大，而且它也是電網穩定控制的基礎。由于設備廠家軟件程序更新升級較快，廠家技術人員在提供現場服務時，常會升級程序，因而存在重大安全隱患。因此應加強勵磁參數的管理。可參照繼電保護定值管理方法，由生產管理部門負責參數整定，維護人員負責參數輸入，運行人員負責參數核對，程序升級后進行完整的檢修試驗，確定全部參數正確無誤后再投入運行。

2.4 加強設備維護和管理

為了及時掌握勵磁系統的運行狀況，應加強巡檢和做好維護保養工作，并對勵磁系統故障、缺陷和處理情況進行統計分析，然后根據分析結果采取必要的和適當的措施，以提高勵磁系統的可靠性。

為預防勵磁系統故障，應采取以下措施:（1）加強對有進相運行工況要求的發電機進行專門進相運行試驗。（2）勵磁調節器自動通道發生故障必須及時修復及投入運行，嚴禁長期在手動調節模式下運行。（3）在機組啟動、停機及試驗過程中，應有低速切斷勵磁的措施。

結語

隨著電網的發展，電網規模不斷擴大，勵磁系統對電網安全穩定的影響日益凸顯。新技術、新工藝、新器件的使用使發動機勵磁系統得到進步和完善，然而再先進的設施也需要人的把握，因此人員技術素質、維護管理水平都要跟得上。

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