提高火電勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施

提高火電勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施摘要：目前多個(gè)電廠(chǎng)裝備火電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)可以滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)組和勵(lì)磁系統(tǒng)在不同工況下的靈活、可靠運(yùn)行需要。本文首先對(duì)火電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)要求進(jìn)行了簡(jiǎn)單點(diǎn)的分析，繼而在此基礎(chǔ)上對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的類(lèi)型進(jìn)行了介紹，包括旋轉(zhuǎn)無(wú)刷勵(lì)磁、自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)、三級(jí)靜止硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)，最后從改善勵(lì)磁系統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)行條件，加強(qiáng)人員培訓(xùn)、提高技術(shù)素質(zhì)，改進(jìn)勵(lì)磁參數(shù)的管理水平，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和管理幾個(gè)方面對(duì)提高火電勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性措施進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：火電勵(lì)磁系統(tǒng)；要求；類(lèi)型；可靠性引言同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)中最主要的自動(dòng)控制系統(tǒng)之一。它擔(dān)負(fù)著機(jī)端電壓控制和并列運(yùn)行各機(jī)組間無(wú)功功率穩(wěn)定分配以及維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等多種任務(wù)。由于某熱電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)組及勵(lì)磁控制設(shè)備隨著運(yùn)行時(shí)間的積累，機(jī)電設(shè)備的缺陷老化漸漸增多，尤其是勵(lì)磁裝置的缺陷日漸暴露出來(lái)，為確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，需進(jìn)行技術(shù)改造。一、 火電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)要求勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成，是同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源，從電氣量轉(zhuǎn)換角度來(lái)看勵(lì)磁系統(tǒng)及時(shí)是一套具有一定容量、輸出可調(diào)節(jié)的直流電源裝置。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)（一次、二次調(diào)壓）、無(wú)功平衡等要求發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。另外，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)必須能適應(yīng)發(fā)電機(jī)的變負(fù)荷運(yùn)行、滯相運(yùn)行、進(jìn)相運(yùn)行、不同功率因數(shù)運(yùn)行、允許范圍內(nèi)的電壓和頻率變化運(yùn)行工況。對(duì)于電力系統(tǒng)事故，足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度和較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快速響應(yīng)能力以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件也是對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求。綜上所述，勵(lì)磁系統(tǒng)必須滿(mǎn)足以下要求：（1） 正常運(yùn)行時(shí)，能按負(fù)荷電流和電壓的變化調(diào)節(jié)（自動(dòng)或手動(dòng)）勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端、系統(tǒng)電壓在穩(wěn)定值水平，并能穩(wěn)定地分配機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷。（2） 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)具有良好的調(diào)節(jié)性能，能保證并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間的無(wú)功負(fù)荷的合理分配。能提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限。（3） 整流裝置提供的勵(lì)磁容量應(yīng)有一定的裕度，應(yīng)有足夠的功率輸出，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓降低時(shí)，能迅速控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流至頂值，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；使保護(hù)裝置正確動(dòng)作；能顯著改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。如短路故障，故障切除后，使電壓迅速恢復(fù)，保證電機(jī)自啟動(dòng)正常。（4） 調(diào)節(jié)器應(yīng)設(shè)有相互獨(dú)立的手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)通道；（5） 勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)及轉(zhuǎn)子回路過(guò)電壓保護(hù)裝置以保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈、勵(lì)磁系統(tǒng)的元件。（6） 勵(lì)磁裝置還具有過(guò)勵(lì)限制，低勵(lì)限制，V/F限制，功角限制等功能。（7） 勵(lì)磁裝置還應(yīng)具有限制由于轉(zhuǎn)速升高而引起的過(guò)電壓，即當(dāng)需要時(shí)，可大量降低勵(lì)磁電流，能實(shí)現(xiàn)快速減磁。二、 勵(lì)磁系統(tǒng)類(lèi)型1、旋轉(zhuǎn)無(wú)刷勵(lì)磁需要有同軸安裝的旋轉(zhuǎn)整流橋、交流勵(lì)磁機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)；永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)可控硅整流橋（由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR控制觸發(fā)脈沖）給交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組供電，交流勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)整流橋（二極管整流橋，無(wú)需脈沖控制）輸出給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。2、 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)機(jī)端安裝勵(lì)磁變壓器，將機(jī)端電壓變成幾百伏至上千伏的三相低電壓后，經(jīng)過(guò)可控硅整流橋（由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR控制觸發(fā)脈沖），向主勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組供電，主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)二極管整流橋輸出給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。3、 三級(jí)靜止硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)永磁副勵(lì)磁機(jī)輸出400HZ交流，副勵(lì)磁機(jī)輸出經(jīng)整流后為主勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流，主勵(lì)磁機(jī)輸出100HZ交流經(jīng)三組三相二極管橋式整流裝置整流后為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁。三、提高火電勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施1、 改善勵(lì)磁系統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)行條件勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是實(shí)現(xiàn)良好、快速勵(lì)磁控制的關(guān)鍵部分，所以改善勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行條件的方法之一是采用先進(jìn)可靠的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器類(lèi)型有模擬型的電磁型、半導(dǎo)體型，還有微機(jī)型的單片微機(jī)型、PLC型、DSP型和PCC型等。模擬型功能單一，擴(kuò)展性差，勵(lì)磁保護(hù)和限制功能不夠完善，容易出現(xiàn)過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行改造并采用微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。在微機(jī)型中單片微機(jī)型盡管價(jià)格方面有優(yōu)勢(shì)，但因其運(yùn)算速度慢、抗干擾性差，只是早期用的多，目前主要用于小型發(fā)電機(jī)組。PLC型和DSP型功能更完善，可靠性也有改進(jìn)，可考慮選用。PCC型是較理想的一種微機(jī)型，可靠性高、速度快、能實(shí)現(xiàn)完善的控制功能，是技術(shù)改造優(yōu)先選用的機(jī)型。改善方法之二是為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提供可靠的電源，應(yīng)采用兩路相互獨(dú)立的電源供電，其中一路可采用廠(chǎng)用直流系統(tǒng)。改善方法之三是將風(fēng)冷功率整流器的風(fēng)機(jī)單電源改為雙電源，以提高供電可靠性。同時(shí)雙電源工作模式應(yīng)采用發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換投入模式。如果采用雙風(fēng)機(jī)方式，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)應(yīng)接至不同的電源。改善方法之四是大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)立的控制通道，兩通道分別使用各自的電壓互感器、電流互感器及穩(wěn)壓電源。兩個(gè)通道并列運(yùn)行或互為備用。2、 加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高技術(shù)素質(zhì)勵(lì)磁專(zhuān)業(yè)是一門(mén)綜合性的應(yīng)用學(xué)科，融合了電機(jī)學(xué)、電磁學(xué)、電力電子學(xué)、自動(dòng)控制原理等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)內(nèi)容。由于現(xiàn)有勵(lì)磁技術(shù)崗位人員多數(shù)沒(méi)有接受過(guò)完整的勵(lì)磁專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，而是來(lái)自其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)；另外，專(zhuān)門(mén)介紹勵(lì)磁專(zhuān)業(yè)的書(shū)籍相對(duì)比較少，所以勵(lì)磁技術(shù)人員在沒(méi)有接受技術(shù)培訓(xùn)的前提下很難全面把握勵(lì)磁技術(shù)的基本原理。維修人員僅僅參照廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)處理勵(lì)磁系統(tǒng)故障，由于缺乏足夠的理論基礎(chǔ)，很難將問(wèn)題理解和分析透徹；還有不少進(jìn)口設(shè)備說(shuō)明書(shū)的文字是英文，也對(duì)技術(shù)人員的把握增加了難度。很多電廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障后需要依靠外面的幫助。因此為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)維修和運(yùn)行人員的技術(shù)素質(zhì)，應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)，開(kāi)展崗位練兵，并鼓勵(lì)技術(shù)交流和學(xué)術(shù)研討，從根本上保障勵(lì)磁設(shè)備的安全運(yùn)行和維護(hù)檢修的質(zhì)量。3、 改進(jìn)勵(lì)磁參數(shù)的管理水平自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置，對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定影響極大，而且它也是電網(wǎng)穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)。由于設(shè)備廠(chǎng)家軟件程序更新升級(jí)較快，廠(chǎng)家技術(shù)人員在提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)時(shí)，常會(huì)升級(jí)程序，因而存在重大安全隱患。因此應(yīng)加強(qiáng)勵(lì)磁參數(shù)的管理。可參照繼電保護(hù)定值管理方法，由生產(chǎn)管理部門(mén)負(fù)責(zé)參數(shù)整定，維護(hù)人員負(fù)責(zé)參數(shù)輸入，運(yùn)行人員負(fù)責(zé)參數(shù)核對(duì)，程序升級(jí)后進(jìn)行完整的檢修試驗(yàn)，確定全部參數(shù)正確無(wú)誤后再投入運(yùn)行。4、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和管理為了及時(shí)掌握勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，應(yīng)加強(qiáng)巡檢和做好維護(hù)保養(yǎng)工作，并對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)故障、缺陷和處理情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后根據(jù)分析結(jié)果采取必要的和適當(dāng)?shù)拇胧蕴岣邉?lì)磁系統(tǒng)的可靠性。為預(yù)防勵(lì)磁系統(tǒng)故障，應(yīng)采取以下措施：（1）加強(qiáng)對(duì)有進(jìn)相運(yùn)行工況要求的發(fā)電機(jī)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)進(jìn)相運(yùn)行試驗(yàn)。（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)通道發(fā)生故障必須及時(shí)修復(fù)及投入運(yùn)行，嚴(yán)禁長(zhǎng)期在手動(dòng)調(diào)節(jié)模式下運(yùn)行。（3）在機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)及試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)有低速切斷勵(lì)磁的措施。結(jié)語(yǔ)隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響日益凸顯。新技術(shù)、新工藝、新器件的使用使發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)得到進(jìn)步和完善，然而再先進(jìn)的設(shè)施也需要人的把握，因此人員技術(shù)素質(zhì)、維護(hù)管理水平都要跟得上。參考文獻(xiàn)：DL