試論發電機自并勵勵磁系統的特點及問題

陳一

摘 要：發電機自并勵勵磁系統又稱為自并勵靜止勵磁系統，對發電機運行的穩定性、安全性、供電質量有著直接的影響。基于此，本文首先介紹了發電機自并勵勵磁系統的特點。其次，分析了目前發電機自并勵勵磁系統存在的問題。最后，針對這些問題，從設計、選型兩個主要方面，分析優化發電機自并勵勵磁系統的方式。

關鍵詞：發電機；自并勵勵磁系統；勵磁功率柜；勵磁調節器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.164

0 引言

國家電力系統在1998年頒布了DL/T650—1998《大型汽輪發電機自并勵靜止勵磁系統技術條件》，此后，我國發電機自并勵勵磁系統的發展一直在這個框架內進行。目前，自并勵勵磁系統已經全國超過80%的發電廠廣泛應用，如大唐臨清發電有限責任公司的350MW機組、大唐魯北發電有限責任公司的330MW機組等。

1 發電機自并勵勵磁系統的特點

發電機自并勵勵磁系統主要由（1）主變壓器；（2）勵磁調節轉換裝置；（3）功率整流裝置；（4）發電機消磁裝置；（5）過電壓保護裝置；（6）勵磁啟動裝置；（7）勵磁操作控制設備幾個主要部分組成[1]。這7個主要裝置配合科學、運行良好。因而，目前的發電機自并勵勵磁系統，主要具有以下幾個突出的特點：

第一，穩定性強。發電機自并勵勵磁系統去掉了原有勵磁系統中的旋轉部件，結構更加流暢穩定，一旦發生故障，系統可以通過自檢裝置及時發出警報。

第二，安全性強。發電機自并勵勵磁系統對上游指令的相應速度快，這大大提高了發電系統與供電系統的運行穩定性與安全性。

第三，運行成本較低。與傳統的勵磁控制設備系統相比，發電機自并勵勵磁系統的運行部件減少到了7個，不僅大大提高了系統的軸系穩定性，也降低了系統生產運行的材料成本與電力成本、人工維修成本。

2 發電機自并勵勵磁系統的問題

目前發電機自并勵勵磁系統存在的問題，與原有的勵磁系統，既有一定的共性，也有很大的差別：一方面，發電機自并勵勵磁系統的過流保護控制難度較高，受到設備部件縮減的影響，一旦發電機電流超過運行范圍，系統將會在短時間內受到比較嚴重的損害；另一方面，發電機自并勵勵磁系統的變壓器，很少加裝外殼和制冷系統，設備在高溫狀態下容易出現故障，變壓器過熱將導致抗阻電壓增大、荷載電壓過載等問題，影響電力生產與電力供應系統的正常運行[2]。

3 優化發電機自并勵勵磁系統的方式

3.1 發電機自并勵勵磁系統設計

3.1.1 嚴格把控發電機自并勵勵磁系統的應用條件

第一，電力系統故障導致電壓不穩、波動較大的情況下，不宜使用發電機自并勵勵磁系統，避免電壓波動過大，對勵磁系統的主變壓器造成嚴重影響，導致變壓器中的元件損壞，或無法正常發揮勵磁功能。第二，位于發電主網震蕩中心的發電機，不適合使用發電機自并勵勵磁系統。這種環境中放置的發電機，電流狀況不穩定，容易導致自并勵勵磁系統電壓過低。

3.1.2 優化自并勵勵磁系統變壓器的運行保護

首先，自并勵勵磁系統在戶內使用時，可以不加裝保護外殼，但要注意嚴格監控系統運行中的溫度，防止冬季的溫度過低，對系統的運行產生影響，必要時要加裝制冷系統，如風冷系統、水冷系統，保障系統運行的溫度不過高。其次，在戶外使用時，技術人員要根據當地的天氣狀況，合理判斷是否要為自并勵勵磁系統變壓器加裝保護外殼，尤其是在正午陽光直射的時候，要監測陽光照射對系統運行的影響。最后，技術人員要加強對變壓器運行中，額定功率變化的檢測，提高系統在高電壓環境下的強勵能力。

3.1.3 重點解決發電機起勵問題

首先，在發電機電壓核準之前，發電機自并勵勵磁系像發電機提供勵磁電源，這種情況下，設計人員要根據發電系統的具體需求，建立備用的起勵方案。其次，在備用起勵方案的設置上，技術人員可以進行以下幾方面的嘗試：（1）構建備用的起勵回路，利用起勵電源對發電機進行勵磁，安裝智能電壓感應裝置，當電壓恢復到正常電壓的50%以上時，起勵回路由備用回路調整為正常回路。（2）安裝備用起勵裝置。減少發電系統的電壓波動，增加發電系統的電容量。最后，在發電機自并勵勵磁系統第一次投入使用，或周期性大修結束之后的再次啟用時，技術人員要對發電機自并勵勵磁系統進行短路檢測與空載試驗檢測，以控制變壓裝置的整流電源。

3.1.4 優化勵磁功率柜的選擇

一方面，勵磁功率柜的選擇要遵守“容量大”原則。采用可控硅全控橋的方式，選擇大電流的勵磁功率柜，簡化整流橋，降低發電機自并勵勵磁系統的電阻，簡化整個系統的運行元件，保障系統中各個元器件的電壓、電流、電阻分布均勻。另一方面，勵磁功率柜的選擇要遵循“參數高”的原則。對發電機自并勵勵磁系統進行過電保護，保障勵磁系統使用在溫度適宜的環境中，采用合理的溫度控制手段，保障整流柜均流系數達到要求。

3.2 發電機自并勵勵磁系統選型

發電機自并勵勵磁系統運行的穩定性是其最突出的特點，要正常的發揮出這一特性，最關鍵的是要優化勵磁系統的應用條件，保障勵磁器運行過程中的電壓始終穩定。發電機自并勵勵磁系統選型主要應注意以下幾個問題：（1）優化過壓保護裝置的配置；（2）增強勵磁調節器選擇的針對性；（3）嚴格遵守國家的相關技術指導規范。尤其是GB/T7409—1997《同步電機勵磁系統》中的相關要求。

4 結論

綜上所述，發電機自并勵勵磁系統經過多年的技術積累與發展，已經成為了較為穩定、成本較低、技術難度較低的可靠勵磁方式。從本文的分析可知，研究發電機自并勵勵磁系統的特點及問題，有助于科技人員掌握目前自并勵勵磁系統的發展成果，并從問題的角度出發，對提升自并勵勵磁系統運行的有效性做出進一步的嘗試。因而，技術人員要不斷積累實踐經驗，推動系統的技術升級。

參考文獻：

[1]彭莉.發電機自并勵靜止勵磁系統在設計、選型和應用中應注意的問題[J].重慶電力高等專科學校學報，2004（02）：11-14.

[2]楊旭，劉立瑞，莫鈺英.大中型汽輪發電機自并勵靜止勵磁系統設計、選型應注意的問題[J].廣東電力，1999（06）：19-21+24.