水電站發電機勵磁系統控制研究

【摘要】勵磁系統控制對于水電站安全、穩定運行至關重要。在實際發電過程中，通過對水電站發電機勵磁系統不斷地研究發現，勵磁系統在運行過程中會出現很多系統故障，針對上述故障出現的原因，作者提出了相應的應對措施，從而確保發電機組的正常運行。本文著重分析了水電站發電機勵磁系統控制原理組成及常見故障及相應處理措施，對于研究水電站發電機勵磁系統未來的發展具有十分重要的意義。

【關鍵詞】水電站；發電機；勵磁系統

1、勵磁系統運行原理

水電站勵磁系統主要包含調節器、功率單元、勵磁電源及其他附屬設備等，按照所采集到的數據和設定值之間的差異實施比較，以此對勵磁輸出進行有效控制，并確保輸出的勵磁電流質量合格，保證其和整體的電力系統之間形成一定的穩定性。對于水電機組來講，其勵磁形式呈現多樣化，主要可以按照水電機組的容量以及勵磁方式來區別。按勵磁方式主要可以將其分為永磁副勵磁、雙繞組電抗器分流自復勵勵磁、自并勵可控硅勵磁等。現階段應用最為廣泛的就是自并勵可控硅勵磁，其組成主要有變壓器以及隔離開關和非線性電阻等設備，應用自動調壓方式來進行勵磁的調節，在這當中，對于自動調壓方式其主要就是采用PID調節器實施調節，按照機端電壓以及設定值有效比較，確保電壓的輸出的有效以及穩定。

2、水電站發電機勵磁系統常見故障以及應用措施

2.1、失磁故障

勵磁系統融合了先進、現代化技術，當系統在運行時，某個位置發生故障，那么對應的錄波會及時記錄，此處的電壓值也會出現較大的波動，那么維修人員可以觀察錄波信息，短時間確定出故障所在位置。一般來說，自錄波開始時，每隔一段時間電壓值都會有所下降，直至電壓值為負值，在此基礎之上，電流與定子電壓之間也會出現較大的波動，根據該現象可以判斷為失磁故障。失磁故障發生直接導致系統無法繼續運行，機組也會受到影響。對于失磁故障，為了避免開關接點故障，維修人員要提前做好準確，在該位置安裝故障監控錄波器，對該部位進行實時監督和控制，如果遇到異常和問題，要第一時間采取有效措施進行防范。同時，技術人員在工作中，要定期對勵磁開關輔助接點位置進行檢查，確保接點位置保持穩定性。

2.2、整流電源故障

機組在運行中，電壓會維持在合理范圍內，其他條件都要滿足實際應用需求。同時，勵磁裝置沒有出現任何異常情況，對此，我們可以對其故障進行分析：一是調節器與可控硅整流裝置之間存在回路故障；二是整流電源位置有故障。維修人員在檢修中，主要需逐一排查上述故障。全面檢查裝置之間是否存在異常，如若沒有異常現象，那么可以排除回路故障。同時，還要對可控硅電源位置進行檢查，如果發現閘刀位置出現斷裂情況，那么可以判斷電源運行異常，導致發電機無法穩定運行。據此，可以判斷為整流電源故障，如果不能夠及時排除該故障，勢必會對發電機構成損害。對此，維修人員要根據實際情況更換設備，確保設備發揮積極功效。同時，利用有效措施，增強故障報警靈敏度。完成維修后，要進行試驗，試驗通過方可正式投入使用，繼續投入發電運行。

2.3、直流勵磁機式勵磁系統的主回路的故障

對于直流勵磁機式勵磁的主回路而言，較微機型勵磁與電子調節器型勵磁顯然簡單得多。從直流發電機出發，除連接線問題外，集電環和碳刷是經常出故障的地方。因集電環與碳刷之間是機械式直接接觸，長期處于運動研磨狀態，集電環與碳刷常常雙雙磨損、燒蝕、積碳導致了接觸不良，勵磁回路絕緣下降等；而換向器碳刷握彈簧預緊力也必須隨碳刷被磨短適時調整，否則壓力不足也會產生跳火，燒蝕，引發更多故障。另外，用于調節激磁電流大小的磁場變阻器，其操作電機回路也處于動態工作狀態，各接觸器觸點，電刷觸頭必須根據工作時間長短及實際使用情況適時研磨，調整并測量其接觸電阻值，確保接觸處于良好狀態。由于勵磁主回路通過的是較大的直流電流很容易發熱，因此，除前面提及的接觸點外，各接頭也必須上緊，否則非常容易在這些地方形成較大的壓降導致發熱，燒壞回路中的零部件，也會減弱了發電機的有效勵磁電流。

2.4、加強運行管理

2.4.1、運行措施

第一：加強日常檢測維護。相關工作人員在對水電站發電機的檢查過程中，要注重對勵磁系統的檢查，對于勵磁系統中的重要部件更要認真，在發電量較大的時期，確保系統溫度符合生產標準，對檢測到的機組運行狀況要及時進行分析。在完成系統的檢修以后，要對勵磁功率柜進行徹底復查，確保勵磁柜內部的整潔。第二：合理制定機組運行計劃。完成機組故障檢修以后，對出現故障的機組合理制定運行計劃。因為在完成修理以后的勵磁系統可能會更換部分重要部件，所以在進行調整過程中要注意觀察記錄機組的運行狀況，并且與維修前的運行記錄進行比較。定期對機組的運行計劃進行調整，確保在系統出現故障時，生產能夠正常進行。

2.4.2、維護對策

第一：定期清理。在可控硅、脈沖變等器件上的灰塵有可能造成接頭出現短路、放電等現象，進而造成故障。此外，灰塵也可能積累，造成散熱通風設備的堵塞，散熱通風不順暢，造成功率柜內溫度不斷升高。所以，定期對勵磁系統組件清理，清除表面以及內部的灰塵，尤其是重點部位的灰塵，同時對功率柜等的通風散熱通道也要及時地清理積塵，確保柜內的通風散熱。第二：修改保護動作時間。在勵磁系統發生故障時，默認的保護動作時間為5s，時間較長，并不能起到足夠的保護作用。實踐表明，保護時間可以調整為0.1s，能夠盡量快地消除故障，避免故障的進一步擴大，造成更大的損失。

總之，為確保水輪發電機持續不斷地發出電能，其勵磁系統的維護，故障的處理尤為重要，需要進一步加強對其的研究。

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