勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電廠發(fā)電電能質(zhì)量的影響

【摘要】在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，人們?yōu)榱耸沟秒姀S發(fā)電電能的質(zhì)量得到有效的保障，我們就將勵(lì)磁控制系統(tǒng)應(yīng)用到其中，進(jìn)而促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展建設(shè)。目前在我國大多數(shù)發(fā)電電廠中，人們已經(jīng)將勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用到其中，這不僅使得發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保障，還使得提高了電能的生產(chǎn)質(zhì)量，滿足了人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)生產(chǎn)的相關(guān)要求。本文通過對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理和定義進(jìn)行簡要的介紹，討論了勵(lì)磁系統(tǒng)和電能質(zhì)量之間的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)；電能質(zhì)量

目前我們在電力工程建設(shè)中，勵(lì)磁系統(tǒng)已經(jīng)得到了人們廣泛的應(yīng)用，這不僅有利于人們對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的控制管理，使得發(fā)電系統(tǒng)的工作性能得到保障，從而使得電能生產(chǎn)的質(zhì)量得到很好的保障。而且隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們也將一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到勵(lì)磁系統(tǒng)當(dāng)中，這就使得勵(lì)磁系統(tǒng)工作性能得到進(jìn)一步的提高，很好的滿足了現(xiàn)代化電力行業(yè)發(fā)展的相關(guān)要求。下面我們就對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)和電能質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

一、勵(lì)磁系統(tǒng)的概述

1、勵(lì)磁系統(tǒng)的定義

所謂的勵(lì)磁系統(tǒng)也就是為電機(jī)設(shè)備提供磁場電流的設(shè)備裝置，從而對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的工作性能有著一定的保護(hù)作用。一般來說，我們在電力工程中所采用的勵(lì)磁系統(tǒng)，主要是由功率輸出和相關(guān)的控制元件這兩個(gè)部分組成的。這就使得人們在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對(duì)整個(gè)發(fā)電設(shè)施有著一個(gè)很好的控制保護(hù)作用，使得發(fā)電機(jī)組在使用時(shí)，不會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響，而出現(xiàn)故障問題。

2、勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理

在勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，其勵(lì)磁結(jié)構(gòu)是由電力半導(dǎo)體材料組成的，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可以對(duì)發(fā)電機(jī)組中的電能進(jìn)行很好的轉(zhuǎn)換。比如將電路中存在的直流電轉(zhuǎn)化交流電，從而使得整個(gè)電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)發(fā)生變化，使其工作性能得到有效的提升。然而，發(fā)電機(jī)組在使用的過程中，我們也可以將其中存在的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓當(dāng)中，對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)作功能進(jìn)行有效的優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而減少發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中，出現(xiàn)電力損耗的情況。一般來說，我們對(duì)發(fā)電機(jī)工作性能進(jìn)行優(yōu)化的過程中，我們不僅要對(duì)電力設(shè)備系統(tǒng)的整流狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使其工作狀態(tài)調(diào)整到最優(yōu)化，還可以在減磁處理的過程中，還可以在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場中儲(chǔ)存能量，使其在實(shí)際運(yùn)作的過程中，其工作性能得到進(jìn)一步的保障。

3、勵(lì)磁機(jī)

勵(lì)磁機(jī)也就是為同步電機(jī)提供磁場電流的電源系統(tǒng)，其實(shí)也就是我們常說的直流發(fā)電機(jī)。通常情況下，勵(lì)磁機(jī)在運(yùn)作的過程中，所采用的勵(lì)磁方式主要有自勵(lì)和它勵(lì)兩種。其中自勵(lì)勵(lì)磁的方式主要是利用磁極中存在著剩磁，在發(fā)電機(jī)運(yùn)作的過程中，所產(chǎn)生勵(lì)磁電流，從而對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行有效的控制管理。因此我們在對(duì)電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁控制的過程中，人們一般都是采用的自勵(lì)勵(lì)磁的方式，來對(duì)其進(jìn)行處理，從而使得勵(lì)磁系統(tǒng)工作性能進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，讓發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性得到保障，提高了電能的質(zhì)量。

二、勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

1、勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作用

（1）根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值；

（2）控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無功功率分配；

（3）提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性；

（4）提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性；

（5）在發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度。

2、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

勵(lì)磁系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用的過程中，主要是為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就采用勵(lì)磁調(diào)節(jié)的方法，來對(duì)其進(jìn)行處理，從而使得電源電壓的穩(wěn)定性得到保障，以避免電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)作的過程中，受到各方面因素的影響，使得電力機(jī)發(fā)電的質(zhì)量大幅度的下降。目前發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）電力系統(tǒng)穩(wěn)定可分為功角（機(jī)電）穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定等。功角穩(wěn)定包括靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且也是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定的措施中，最為簡單經(jīng)濟(jì)而有效的措施。

（2）在短路故障期間以及故障切除后，性能良好的勵(lì)磁控制系統(tǒng)可以盡量維持電力系統(tǒng)的電壓。加速電壓的恢復(fù)，從而改善了系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件，有利于電力設(shè)備的運(yùn)行。類似地，它改善了并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)在失磁后轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的工作條件。

三、勵(lì)磁機(jī)與同步發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量的相互關(guān)系

（1）勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓不穩(wěn)定造成發(fā)電機(jī)的無功擺動(dòng)；

（2）系統(tǒng)電壓變化時(shí)發(fā)電機(jī)之間無功的分配：系統(tǒng)電壓發(fā)生微小的變化時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功也會(huì)發(fā)生較大的變化，使得當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁參數(shù)也相應(yīng)發(fā)生變化；

（3）勵(lì)磁機(jī)及二次回路缺陷造成輸出電壓的波動(dòng)，從而影響發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量。

四、控制勵(lì)磁提高電能質(zhì)量的方法

（1）增加磁極墊片。在勵(lì)磁機(jī)的磁極極靴下墊入良性導(dǎo)磁材料，減小勵(lì)磁磁場間隙，可以使勵(lì)磁機(jī)在較小的勵(lì)磁電流時(shí)就使輸出特性飽和，從而使勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。

（2）在勵(lì)磁回路的磁場調(diào)節(jié)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)合適的阻性負(fù)載如白熾燈泡，利用阻性負(fù)載在發(fā)熱后的阻值變得到非線性的電阻特性，使場阻線與勵(lì)磁特性起始段有較大的交角，得到一個(gè)與空載特性曲線明顯的交點(diǎn)，從而使勵(lì)磁機(jī)在較低電壓時(shí)也會(huì)有穩(wěn)定的工作點(diǎn)。

（3）采用發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置具有良好的勵(lì)磁特性，具有恒無功恒功率因數(shù)等多種調(diào)節(jié)方式，對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和暫態(tài)反應(yīng)能力非常有效，同時(shí)能解決因勵(lì)磁機(jī)輸出電壓不穩(wěn)及系統(tǒng)電壓波動(dòng)造成的發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量問題。但是為了滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實(shí)現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。

在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，勵(lì)磁電流的使用有著十分重要的意義，它可以使得發(fā)電廠電能生產(chǎn)的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。不過，一般來說我勵(lì)磁電流通常都不會(huì)直接接入到發(fā)電機(jī)組當(dāng)中，而是采用對(duì)其勵(lì)磁機(jī)改進(jìn)的方法，來對(duì)其勵(lì)磁回路進(jìn)行有效的控制管理，使得整個(gè)電力發(fā)電機(jī)組的工作性能得到進(jìn)一步的保障。而且在整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行控制管理的過程中，我們應(yīng)該注意電源調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制問題，以確保發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的技術(shù)受到應(yīng)用到其中，從而對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理，使得勵(lì)磁系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用，其工作狀態(tài)時(shí)刻保持著靜態(tài)平衡。

五、控制勵(lì)磁提高電能質(zhì)量的方法

5.1自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法

在針對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流進(jìn)行改變處理的過程中，通常情況都不是直接在轉(zhuǎn)子回路上進(jìn)行處理，主要就是由于回路環(huán)節(jié)中表現(xiàn)出的相關(guān)勵(lì)磁狀況較大，這也就無法得以達(dá)到良好調(diào)節(jié)的目的，一般情況下，主要使用的措施便是對(duì)于勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行過程中的勵(lì)磁電流進(jìn)行改善，進(jìn)而使得發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間的相關(guān)轉(zhuǎn)子電流目的得以真正的實(shí)現(xiàn)。通常情況下，最為常見的方式便是對(duì)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁上所呈現(xiàn)出的回路電阻進(jìn)行直接的檢查處理，進(jìn)而確保勵(lì)磁機(jī)內(nèi)部的相關(guān)勵(lì)磁電流得以在這期間有效的改變附加勵(lì)磁，特別是其中的可控硅導(dǎo)通角等等。在這一環(huán)節(jié)中，最為核心的一個(gè)措施便是對(duì)可控硅導(dǎo)通角的轉(zhuǎn)變，在實(shí)際執(zhí)行該措施的過程中，便是嚴(yán)格依據(jù)發(fā)電機(jī)呈現(xiàn)出的電流、功率因素、電壓等多方面變化，來針對(duì)性的轉(zhuǎn)變可控硅整流器涉及到的導(dǎo)通角進(jìn)行轉(zhuǎn)變，那么在這一基礎(chǔ)之上，發(fā)電機(jī)本身的勵(lì)磁電流也就必然會(huì)順應(yīng)著其中的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。

5.2在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，增加附加勵(lì)磁控制通道

要使得電壓調(diào)節(jié)表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)精度等方面矛盾問題得以解決，最為關(guān)鍵的一個(gè)解決措施就在于，如何對(duì)于勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的其他控制信號(hào)進(jìn)行增加。這方面的控制信號(hào)本身，能夠有效的提出正向阻尼效果，進(jìn)而確保勵(lì)磁控制系統(tǒng)本身所能夠提供的相關(guān)阻尼是完全正確的，進(jìn)而促使系統(tǒng)運(yùn)行過程中所表現(xiàn)出的多方面動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限標(biāo)準(zhǔn)體系，能夠得以完全達(dá)到、甚至是超出暫態(tài)穩(wěn)定以及靜態(tài)穩(wěn)定的水準(zhǔn)。也就是說，這種信號(hào)本身在實(shí)際進(jìn)行控制處理的過程中，是不對(duì)于電壓調(diào)節(jié)通道中呈現(xiàn)出的電壓調(diào)節(jié)功能、維持發(fā)電機(jī)電壓能力等方面功能造成任何影響的。所以說，這也同樣被稱之為勵(lì)磁控制。電力系統(tǒng)中所涉及到的穩(wěn)定器，實(shí)際上就是PSS中應(yīng)用最為廣泛，并且也是最為有效的一項(xiàng)附加性勵(lì)磁控制措施。

六、結(jié)束語

總而言之，我們在電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，人們?yōu)榱藢?duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行有效的控制管理，就將勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用到其中，它不僅有利對(duì)發(fā)電機(jī)組有著良好的條件效果，使其穩(wěn)定性得到保障，還提升了電能的質(zhì)量滿足了人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)生產(chǎn)的相關(guān)要求。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將一些新型的科技手段融入到其中，從而對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理，這就很好的滿足了現(xiàn)代化電力供應(yīng)的相關(guān)要求，促進(jìn)了我國電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。