DAVR-A2系列勵(lì)磁系統(tǒng)及其在電廠中的運(yùn)用

孫超 張卓

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及電站設(shè)備自動(dòng)化水平的提高，電廠要求實(shí)現(xiàn)無人值班或少人值班，提高電廠發(fā)電工作效率，減少維護(hù)工作量，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。勵(lì)磁控制系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)這些要求的關(guān)鍵設(shè)備，近幾年，各個(gè)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器生產(chǎn)廠家也在著力提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的技術(shù)含量，以滿足電力系統(tǒng)及用戶的要求。

關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機(jī);勵(lì)磁系統(tǒng);磁場

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.28.098

DAVR-A2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的正確使用、正常維護(hù)以及安裝調(diào)試提供所有必要的技術(shù)數(shù)據(jù)及信息。本手冊的使用人員應(yīng)具備基本的電機(jī)工程系統(tǒng)知識(shí)。當(dāng)本系統(tǒng)第一次投入運(yùn)行或需要確定故障時(shí)，還需要一些特殊知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)。使用本手冊時(shí)，請同時(shí)參考特定系統(tǒng)的原理圖。手冊中的介紹主要是針對特定系統(tǒng)而言的。各功能描述只對所提供特定型號(hào)的系統(tǒng)有效。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，本手冊可以用來幫助確定故障范圍。

1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)

（1）維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)（例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線）的電壓在給定水平，機(jī)端電壓水平是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的最主要的任務(wù)：

第一，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的安全。第二，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（2）控制并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無功功率合理分配。

兩臺(tái)或多臺(tái)有差調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，按調(diào)差率大小分配無功功率。調(diào)差率小的分配的無功多，調(diào)差率大的分配到的無功小，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的要求

對于一個(gè)完整的勵(lì)磁系統(tǒng)需要考慮許多方面，其中主要的是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制部分，它應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)基本要求：（1）有符合系統(tǒng)要求的強(qiáng)力能力和一定的勵(lì)磁電壓上升速度（電壓響應(yīng)比）。（2）具有較高的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。（3）應(yīng)具有較快的反應(yīng)速度，以利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。（4）應(yīng)能根據(jù)運(yùn)行要求對主機(jī)實(shí)行最大勵(lì)磁限制及最小勵(lì)磁限制。另外，還要考慮結(jié)構(gòu)簡單可靠、運(yùn)行操作、維修方便以及通用性強(qiáng)、價(jià)格低等方面。

3 勵(lì)磁系統(tǒng)分類

直流勵(lì)磁系統(tǒng)（同軸勵(lì)磁）;靜止勵(lì)磁系統(tǒng)（自并勵(lì)勵(lì)磁）;無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

3.1 無刷勵(lì)磁定義

主勵(lì)磁機(jī)電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)由多只大功率二極管組成的，安裝在與主機(jī)大軸一起旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)上橋式整流電路，轉(zhuǎn)換成直流后，通過導(dǎo)電螺栓與主機(jī)大軸中心孔中的勵(lì)磁引線，直接供給主機(jī)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流。由于主勵(lì)磁機(jī)電樞及其硅整流器與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。

3.2 無刷勵(lì)磁的優(yōu)點(diǎn)

（1）因?yàn)闆]有整流子、滑環(huán)和炭刷，不需要進(jìn)行這方面的維護(hù)工作，也不至于發(fā)生這方面的故障，運(yùn)行的可靠性提高了。

（2）因?yàn)闆]有炭粉和銅沫引起電機(jī)線圈污染，故絕緣壽命較長。

（3）由于無整流子、滑環(huán)和炭刷，所以即使周圍環(huán)境中有易燃?xì)怏w存在，也不會(huì)因整流子、滑環(huán)和炭刷間摩擦產(chǎn)生火花而造成事故。

（4）由于減少了機(jī)械接觸，延長了機(jī)組的無故障運(yùn)行時(shí)間。

3.3 無刷勵(lì)磁系統(tǒng)缺點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)二極管無刷勵(lì)磁系統(tǒng)對硅元件的可靠性要求較高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進(jìn)行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測量。

4 DAVR-A2無刷勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

（1）DAVR-A2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是雙微機(jī)雙通道雙功率單柜結(jié)構(gòu)，功率部分為IGBT晶閘管，輸出額定直流電流為20A。適用于60MW以下兩級(jí)勵(lì)磁、三級(jí)勵(lì)磁的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

（2）調(diào)節(jié)與控制部分選用瑞士ABB工業(yè)公司生產(chǎn)的UNITROL1020 控制模塊，具有完善的調(diào)節(jié)控制功能，控制模塊為雙通道結(jié)構(gòu)，即自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)控制通道和手動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)控制通道。正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)控制通道為工作通道，這時(shí)手動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)控制通道處于熱備用狀態(tài)，跟蹤自動(dòng)通道工作情況，以便隨時(shí)無擾動(dòng)切換。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)通道為PID控制規(guī)律，控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為恒定值，而手動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)通道為PI控制規(guī)律，控制勵(lì)磁電流為恒定值。

（3）勵(lì)磁裝置在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，其質(zhì)量對于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性具有直接影響。在對勵(lì)磁裝置進(jìn)行實(shí)際的維護(hù)與保養(yǎng)時(shí)，發(fā)電企業(yè)可以制定相關(guān)的維護(hù)制度，規(guī)定工作人員對勵(lì)磁裝置進(jìn)行定期檢查，同時(shí)對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行科學(xué)處理，切實(shí)做好勵(lì)磁裝置的保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的高效運(yùn)用。

（4）運(yùn)行方式。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)方式，PID控制規(guī)律;

恒功率因數(shù)控制方式，PI控制規(guī)律;

恒無功功率 （Var） 控制方式，PI控制規(guī)律;

自動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式（手動(dòng)控制），PI控制規(guī)律;

單機(jī)運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)電壓下降補(bǔ)償（VDC）控制方式;

控制輸出電壓的開環(huán)方式控制方式，用于機(jī)組試驗(yàn)。

（5）軟起勵(lì)。

軟起勵(lì)功能可以有效地防止發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓建壓（起勵(lì)）過程中的超調(diào)。一旦勵(lì)磁投入，緩起勵(lì)功能將以一定的可靈活整定的速率增加發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，直至發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓超過預(yù)先設(shè)定的給定目標(biāo)電壓。

（6）V/Hz限制。

V/Hz限制器亦稱電壓/頻率限制器，其主要作用是限制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和頻率的比值，防止發(fā)電機(jī)及與其連接的變壓器由于電壓過高或頻率太低而引起過磁通。造成鐵芯飽和發(fā)熱。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)或機(jī)端變壓器鐵芯磁通正比于發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和頻率的比值，所以V/Hz值越大，發(fā)電機(jī)或機(jī)端變壓器鐵芯飽和越嚴(yán)重。

5 結(jié)論

山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠有限公司齊魯電站控制設(shè)備公司成立于2000年10月，是專門從事DAVR系列勵(lì)磁系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)、調(diào)試工作。十幾年來生產(chǎn)了1700多臺(tái)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 ，用戶分布在全國各地以及印度、印尼、泰國、緬甸、越南、土耳其、俄羅斯、約旦、盧旺達(dá)等許多國家。掌握了大量的電廠同步勵(lì)磁運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過大量的電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)給予同行業(yè)帶來了勵(lì)磁專業(yè)的巨大的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2015.