提高火力發電廠勵磁系統可靠性的有效措施

蔡軍

摘要：在社會經濟發展的推動下，電能的重要影響作用越來越突出。而作為電力生產的主要生產機構，火力發電廠的重要性也不言而喻。但是，火力發電廠勵磁系統故障的存在，直接影響著整個發電廠的正常運行，對此采取有效措施，提高勵磁系統的可靠性，勢在必行。據此，本文主要對提高火力發電廠勵磁系統可靠性的有效措施進行了詳細分析，以期能夠為社會發展提供更加穩定的電能。

關鍵詞：提高；火力發電廠；勵磁系統；可靠性；有效措施

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）04-0216-02

1 火力發電廠勵磁系統的重要作用

1.1 控制電壓

就火力發電廠勵磁控制系統而言，控制電壓主要保持發電機端電壓始終處于設定位置。在系統正常運行時，為同步發電機提供所需勵磁功率，在機組負荷出現變化的時候，勵磁系統應依據各種負荷具體情況，對勵磁電流進行自動調節，以此保持機端電壓或者電網固定點的電壓處于給定水平。

1.2 分配無功

火力發電廠勵磁系統應合理配合并聯運行發電機組無功功率，對系統調節特性進行調整，確保其能夠滿足控制發電機組電流、功率因數、無功功率等相關參數具體要求。

1.3 維護電力設備安全運行

處于正常運行或者故障的狀況下，可以保證勵磁系統的靜態與動態穩定性。在發生短路故障時，或者故障切除之后，性能比較好的勵磁控制系統可以在保證電力系統電壓的同時，并加快電壓及時恢復，以此保證電力設備能夠長期處于穩定、安全、可靠的運行狀態。勵磁系統還能夠全面提升具有時限性的繼電保護裝置運行的靈活性，以及運轉動作的精準性。

1.4 提高電力穩定性

通過裝置自動調節，促使勵磁系統在切除短路故障之后，能夠自動恢復電壓，以此改善火力發電廠發電機的自啟動條件。

火力發電廠勵磁系統在保持發電機運行安全性與可靠性上，發揮著非常重要的作用，所以，性能良好的勵磁系統應在滿足其相關要求。即設備處于正常運行狀態時，可以根據負荷電流與電壓的實時變化，對勵磁電流進行適當調整，以此確保其具備充足的功率進行輸出。在電力系統出現故障的時候，電壓明顯降低，可以及時把發電機勵磁電流增加到最高值狀態，從而保障發電機運行的安全性與穩定性。勵磁裝置自身不能存在失靈區，主要是為了保證發電機能夠在人工穩定區內正常工作，以滿足提高系統靜態穩定性的相關要求。勵磁裝置自身還應具備一定的特性，即運轉可靠、反應速度快、調整過程穩定。

2 火力發電廠勵磁系統常見故障

2.1 無法起壓

發電機在正常運行中，如果勵磁系統缺乏剩磁，那么就不能構建勵磁電壓，從而將會直接導致發電機在啟動運行的時候，無法獲取較好的起壓效果。另外發電機運行時不能氣壓，勵磁系統缺乏剩磁，主要是由于剩磁過少，設備維修時線路對接出現錯誤，使得設備在啟動時，快速傳輸電流，造成剩磁小時，從而使得發電機運行時難以建立電壓。

2.2 失磁

火力發電廠發電機在運行時，因為發電機出現失磁現象，造成一系列不良反應是非常常見的。造成發電機失磁的原因是勵磁系統出現故障，導致發電機失磁。在實際運行過程中，發電機失磁現象的發生，造成發電機運行時校正器電流逐漸增加，轉子電壓表顯示異常，電流表指針位于0的狀態下，汽輪機轉速不斷增大，頻率也隨之快速增加，最終造成發電機運行中出現異常。

2.3 轉子兩點接地

汽輪發電機是火力發電廠的一大主要電氣設施設備，在發電過程中，主要用煤炭燃燒進行能量供給，再通過能量轉換，產生電能資源。在此作業環境下，發電機在運行時經常會出現嚴重積灰的狀況。積灰再加上發電機轉子槽口絕緣被嚴重損壞，以及引線絕緣損毀，以此造成發電機運行中極有可能出現一點接地故障。而在發電機運行時，勵磁系統與轉子繞組一旦出現一點或兩點接地，則會直接阻礙發電機的正常運行。發電機轉子出現接地現象，不僅會造成發電機無功功率顯著下降，還會導致勵磁電流逐漸上升，儀表盤上的指示燈處于常亮狀態，以此在不斷運轉過程中，對電網運行與用戶用電的安全性造成嚴重威脅。

3 提高火力發電廠勵磁系統可靠性的有效措施

3.1 修正調節與控制電路

1）自動電壓調節

機箱內部單元之間是以背板為載體進行有機連接的，這樣一來，不僅能夠減少外部配線，還可以提升勵磁系統的穩定性與可靠性。勵磁調節器與限制功能的實現，則是依賴于主控機箱軟件，并以發電機機端勵磁PT信號與內部電壓給定信號差值作為重要依據，通過PID校正器進行電壓調節，根據CT定子電流檢測無功分量，嚴格按照設定調差系統實現無功補償。門控單元脈沖輸出則是在發大脈沖后，直接與發晶閘管相接處，并對整流橋的輸出電流進行有效控制，從而實現閉環調節。

2）勵磁電流調節

包含電流調節通道且全面以軟件模塊為載體的通道中，硬件設施和電壓調節之間能夠實現共享。勵磁電流調節主要是在勵磁電流測值與內部電流給定信號差值的基礎上，利用PID校正器進行適度調整。調壓調節通道基于發電機機端電壓，以此作為控制量，保障發電機機端電壓能夠長時間處于穩定、可靠狀態下，電流調節通道主要是基于勵磁電流，以其作為控制量，保障勵磁電流足夠穩定與可靠。

3）通道跟蹤與控制

調節器可以無擾動順利切向備用通道中去，并通過詳細比較分析兩個通道控制電壓之間的明顯差異，實時調整跟蹤通道的給定值，從而全程跟蹤目標。在跟蹤過程處于正常狀態的時候，正確時指示燈常亮。另外，在跟蹤中合理設置動態跟蹤回路，以保障在故障切換的時候，發電機調節的穩定性。在發生故障時，不需要進行設置，屬于自動切換的形式。通道控制器能夠實時監控觀察通道中的運行狀況，并將內外部信號狀態相連接，及時發出相應的控制指令，嚴格按照既定工作模式恰當選擇輸出控制脈沖。

3.2 改善技術運行條件

在勵磁系統中，調節器是確保勵磁控制及時性與平穩性的關鍵。首先，采用可靠性良好的調節器。調節器類型主要包括模擬類型的電磁型、半導體型，以及微機型的單片微機型、PLC型、PCC型等。模擬型的功能太過單一，擴展性不良，勵磁保護與限制功能并不健全，極易出現過勵磁或者欠勵磁等現象，對此，需要實時改造并利用微機型的勵磁調節器。在微機型調節器中，單片微機型的價格極具優勢，但是，預算速度比較慢，而且抗干擾性較差，因此在早期使用較為頻繁，現階段主要是用在小型的發電機組中。而PLC型的功能比較健全，可靠性良好，應根據實際情況考慮選用。PCC型則是理想型微機型，具有較高的可靠性，速度較快，可以實現完善的控制功能，是技術改造優先選擇的主要機型。其次，保障勵磁調節器電源的穩定性與可靠性，采取兩路彼此獨立的電源進行供電，其中一路可以采用廠用直流系統。再次，把風冷功率整流器的風機單電源改造成雙電源，以此提高供電的穩定性與可靠性。雙電源工作模式應采用故障自動切換投入模式。在利用雙風機的時候，風機應分別連接不同電源。最后，大型發電機勵磁調節器應采取兩項獨立控制通道，兩通道分別利用單獨的電壓互感器、電流互感器、穩壓電源。通道處于并列運行狀態或者相互備用。

3.3 改進參數管理水平

合理設置自動勵磁調節器參數，直接影響著發電機組運行與電力系統的穩定性與可靠性，同時也是電網穩定控制的重要基礎。因為設備廠家軟件程序更新升級比較快，相關技術人員在提供現場服務的時候，經常會升級程序，所以存在比較嚴重的安全隱患。對此，應強化對勵磁參數的多元化管理，根據繼電保護定值管理方式，由生產管理部門整定參數，而維護人員則輸入參數，運行人員核對參數，在程序升級之后，整體檢修試驗，進一步確定參數正確之后，投入運行。

3.4 加強設備維護與管理

想要實時掌控勵磁系統運行狀況，必須加強巡檢與維護保養工作的重視，并統計分析勵磁系統故障與具體處理狀況，根據相應討論分析結果，采取具有針對性的、有效的措施，從而提高勵磁系統的可靠性。不僅要加強對有進項運行工況要求的發電機進行專業進項運行試驗，還要在機組啟動、停止、試驗中，低速切斷勵磁，同時要及時修復勵磁調節器自動通道發生故障，促使其投入運行，禁止長時間處于手動調節模式運轉。

4 結語

總之，在電網快速發展的形勢下，電網規模逐漸擴大，勵磁系統對于電網安全性與穩定性的影響也越來越明顯。因此，相關部門應積極引進新型技術、工藝、設備等，以此優化完善發電機勵磁系統能夠，并定期對勵磁系統進行全面檢修維護，一旦發現問題，及時采取措施加以處理，保證機組運行的安全性與高效性。同時，還需要加強對相關工作人員綜合素質的重視，只有這樣，才能夠保證設施設備的正常運行，進而促使火力發電廠勵磁系統的穩定運行。

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【通聯編輯：張薇】