熱電公司發電機勵磁系統改造

蔡娟　賈春梅

【摘 要】為了保證發電機的安全穩定運行，對勵磁系統的要求越來越高。傳統的勵磁機已不能滿足需要。靜止勵磁系統以其接線簡單、可靠性高、工程造價低、調節響應速度快、滅磁效果好的特點而得到越來越廣泛的應用。

【關鍵詞】勵磁系統；在線調節；安全；穩定

龍口礦業集團熱電有限公司4#發電機勵磁系統采用直流勵磁機供電的運行方式，勵磁電流由磁場變阻器調節，帶6MW負荷時投入勵磁調節器，實現自動恒功率因數方式運行。自2003年投入運行以來，勵磁機銅頭磨損嚴重，碳刷打火現象經常發生，材料消耗大，尤其是勵磁調節器設備元件嚴重老化，產品已淘汰，出現故障不能投入使用。

1 4#發電機勵磁系統結構概述及現狀：

熱電公司4#發電機系統由2個發電機小室組成，0米層發電機小室主要設備為滅磁屏，3.5米層發電機小室主要設備有發電機出口母線、高壓隔離開關、兩組電壓互感器以及發電機出線電纜，4#發電機勵磁控制柜及保護控制屏在主控室。

該系統2003年投入運行，勵磁柜采用直流勵磁機供電的運行方式，勵磁電流由磁場變阻器調節，磁場變阻器由于多年使用，存在調整不平滑現象，給運行操作帶來安全隱患。同時磁調節器設備元件嚴重老化，產品已淘汰，出現故障不能投入使用，磁場變阻器調節跟蹤速度慢，當負荷波動較大時容易導致發電機失去勵磁跳閘。勵磁機銅頭磨損嚴重，碳刷打火現象經常發生，給發電機的運行帶來嚴重隱患。

2 工作原理

在發電機正常工作時，勵磁電源由接在發電機機端的勵磁變壓器提供，由三相全控橋整流后供給發電機勵磁電流。控制部分負責將電量采集進入計算機，經過控制規律運算后送出控制量即三相全控橋各可控硅的觸發角α。通過觸發角的改變來控制發電機勵磁電流的大小。當發電機機端電壓的測量值低于給定值時，增大勵磁電流，此時機端電壓上升；反之，減小勵磁電流。

自動調節勵磁裝置其通常由測量單元、同步單元、放大單元、調差單元、穩定單元、限制單元及一些輔助單元構成。被測量信號（如電壓、電流等），經測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結果（偏差）經前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導通角，以達到調節發電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發。調差單元的作用是為了使并聯運行的發電機能穩定和合理地分配無功負荷。穩定單元是為了改善電力系統的穩定而引進的單元 。勵磁系統穩定單元 用于改善勵磁系統的穩定性。限制單元是為了使發電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設置的。必須指出并不是每一種自動調節勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調節器裝置所具有的單元與其擔負的具體任務有關。

3 4#發電機勵磁系統配置

1）勵磁控制柜1面 HWJT-09C雙微機型雙“自動+手動”通道勵磁調節器；雙通道互為熱備用，相互無擾動切換；參數在線修改；交、直流側暫態過電壓保護裝置；整流元件分相組裝，方便維修和維護；磁場斷路器；線性電阻滅磁。

2）勵磁變壓器1臺 環氧干式變壓器。F級絕緣，自然冷卻

4 現場改造方案

1）拆除主控室原4#發電機勵磁控制柜，安裝新的控制調節柜。

2）在0米層發電機出線小室東側閑置小室內增加勵磁變一臺，在4#發電機3米層增加勵磁變高壓隔離開關一組、高壓熔斷器一組，并用高壓電纜與發電機出口母線連接。

3）在原4#發電機小間0米層安裝勵磁柜，將勵磁變低壓側通過電纜引至勵磁柜， 勵磁柜輸出通過電纜引至4#發電機本體滑環處。

4）主控室控制調節柜和4#發電機0米層小間內勵磁柜用電纜連接，實現遠方控制和測量功能。

5）增加勵磁變保護，安裝在發電機保護控制屏。

6）勵磁柜與后臺通訊，并在后臺上實現遙控遙測功能。

5 系統調試

5.1 靜態試驗

5.1.1 調節器測量校正試驗

根據發電機的PT，CT副邊參數、電流傳感器的輸出，在端子排上加入參考量，校正顯示值與實際加入值一致。

5.1.2 功率回路小負載試驗

斷開勵磁變副邊到勵磁柜和轉子到勵磁柜的電纜，將三相調壓器副邊接在勵磁柜原來接到勵磁變副邊的銅排上，試驗負載電阻接在原來接轉子電纜的銅排上。

三相調壓器副邊輸出三相（75）V交流電壓，負載電阻（30）Ω，改變控制角，用萬用表測量負載電阻兩端的電壓，觀測輸出電壓是否是線性上升，

5.2 動態試驗

動態試驗前，6KVⅣ段母線帶電。將4#發電機系統全部恢復。拆除4#發電機出口母線接地線，合上04-91、04-92及勵磁變刀閘。將04開關小車推至試驗位置。合上勵磁屏控制電源，合上勵磁柜調節器交流電源、風扇電源、調節器直流電源、控制電源以及起勵電源。

5.2.1 發電機空載勵磁系統閉環試驗

試驗條件：將勵磁變壓器高壓側接到發電機機端出口母線上，轉速維持在額定轉速。

1）手動方式升壓試驗

勵磁調節器選擇在“手動運行”方式。合滅磁開關，給調節器發“開機”命令。緩慢增加勵磁以升高機端電壓，直到105%的額定值，記錄手動方式調節電壓的實際范圍。

2）自動方式升壓試驗

勵磁調節器選擇在“自動運行”方式。合滅磁開關，將給定電壓設置為50%，給調節器發“開機”命令緩慢增加勵磁以升高機端電壓，直到105%的額定值記錄自動方式調節電壓的實際范圍。

3）手動/ 自動切換試驗

發電機電壓在自動方式下將電壓升到額定后，將調節器轉為手動方式，此時電壓應該無明顯變化。

4）逆變滅磁試驗

將發電機電壓升至額定值，操作“滅磁”按鈕使發電機電壓迅速降至零。

5）跳滅磁開關試驗

將發電機電壓升至額定值，跳開滅磁開關，發電機電壓迅速降至零。

5.2.2 發電機并網后勵磁系統的試驗

1）勵磁系統帶負荷切換試驗

發電機有功負荷80%以上，進行AVR的自動-手動及兩套調節器之間的切換試驗。確認在切換過程中，無明顯的擾動情況發生。

2）勵磁系統帶負荷試驗

發電機帶一定的有功負荷，按“增磁”、“減磁”按鈕，緩慢調節發電機無功功率至額定，在調節過程中，無功應該無突變的現象。

6 結語

通過4#發電機勵磁系統改造，解決了熱電公司4#發電機原勵磁系統存在的勵磁調整不平滑、調節跟蹤速度慢、當負荷波動較大時容易導致發電機失去勵磁跳閘等隱患，且由于4#勵磁機的退出運行，不再使用勵磁碳刷，減少了材料消耗。勵磁調節器采用雙通道互為冗余結構，使勵磁柜調節更加穩定可靠。可實現在線調節，滿足不同工況下的運行。操作簡單可靠，減少員工的勞動強度。提高了4#發電機發、供電的安全性、可靠性，保證設備的安全穩定運行。

[責任編輯：張濤]