增強(qiáng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施

劉佰龍，常 遠(yuǎn)，范夢(mèng)麗

（1.國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司大同第二發(fā)電廠，山西 大同 037004；2.內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局太仆寺供電分局，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 027000）

增強(qiáng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施

劉佰龍1，常 遠(yuǎn)2，范夢(mèng)麗1

（1.國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司大同第二發(fā)電廠，山西 大同 037004；2.內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局太仆寺供電分局，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 027000）

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是為發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁電流的設(shè)備的統(tǒng)稱。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用重點(diǎn)為供給同步發(fā)電機(jī)中勵(lì)磁繞組的直流電源，同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和其空載電動(dòng)勢(shì)（也就是E的大?。┯嘘P(guān)聯(lián)，空載電動(dòng)勢(shì)值E為一個(gè)函數(shù)，調(diào)整勵(lì)磁電流便能夠調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的相關(guān)運(yùn)行特性。所以，調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁的運(yùn)行便成為了發(fā)電機(jī)安全工作的一項(xiàng)主要研究方向。

同步發(fā)電機(jī)；勵(lì)磁系統(tǒng)；電壓；無(wú)功功率

1 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用

1.1 控制機(jī)組的端電壓

發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，伴隨電網(wǎng)所給負(fù)荷的變化，應(yīng)該相應(yīng)改變發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁電流來(lái)使機(jī)端以及系統(tǒng)里任何位置的電壓保持在給定的范圍內(nèi)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)保證電壓的質(zhì)量。發(fā)電機(jī)組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eq和相應(yīng)的端電壓UG的數(shù)量關(guān)系如下：

通過(guò)公式（1）可以得知發(fā)電機(jī)的外特性呈現(xiàn)著下降趨勢(shì)。若發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁電流數(shù)值不變，發(fā)電機(jī)的端電壓會(huì)跟著無(wú)功負(fù)荷的增大而減少。若發(fā)電機(jī)組的無(wú)功電流提高，而勵(lì)磁電流不提高，發(fā)電機(jī)組的端電壓便會(huì)減少，嚴(yán)重時(shí)將滿足不了機(jī)組正常工作的條件，此時(shí)則把勵(lì)磁電流提升到一定值才可以保證端電壓在規(guī)定值。

1.2 控制無(wú)功功率的分配

假設(shè)發(fā)電機(jī)組和無(wú)限大母線進(jìn)行并聯(lián)方式的運(yùn)行，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率僅僅受到發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器的調(diào)節(jié)，和勵(lì)磁電流沒有關(guān)聯(lián)，則有功功率便為一定值，即：

忽略定子電阻與凸極效應(yīng)，那么有功功率能表達(dá)成：

通過(guò)公式（2）、（3）可以得知發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁電流的變化僅僅影響了無(wú)功功率以及功角的數(shù)值。因此，和無(wú)限大母線進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)，控制其勵(lì)磁電流能夠調(diào)整發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的大小。在正常情況下，和同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行的母線并非是無(wú)限大的，其電壓也會(huì)伴隨負(fù)荷的變化而不斷變化。調(diào)整一臺(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流在影響這臺(tái)機(jī)組的電壓以及無(wú)功功率的同時(shí)，還會(huì)影響和這臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的其他機(jī)組的無(wú)功功率。所以，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)還起著對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組之間無(wú)功功率進(jìn)行分配的作用。

2 提高勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的措施

勵(lì)磁裝置能夠進(jìn)行可靠運(yùn)行重點(diǎn)是有三個(gè)影響因素，即勵(lì)磁裝置自身的技術(shù)條件、操作人員技術(shù)水平以及后期的維護(hù)保養(yǎng)。

2.1 勵(lì)磁裝置自身的技術(shù)條件

同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)通常情況下由發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁功率單元與發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器所組成。發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁功率單元為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子供應(yīng)直流電源，也就是勵(lì)磁電流；而發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則是依據(jù)輸入信號(hào)與給定調(diào)節(jié)準(zhǔn)則調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小。計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制原理的不斷進(jìn)步給科學(xué)家開發(fā)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以及相應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基石。從1970年左右開始，專家們就開始對(duì)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器展開了大量的研究，在1985年左右，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)比較普及。如今，它有如下的優(yōu)勢(shì)：①具備更優(yōu)良的可靠性能。憑借著高超的集成電路制造技術(shù)以及軟、硬件檢測(cè)技術(shù)，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的想象；②功能更加強(qiáng)大。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器不但能夠達(dá)到模擬式勵(lì)磁的全部功能，而且還能夠達(dá)到普通調(diào)節(jié)器沒有很多的功能；③工作維護(hù)方便。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主要的進(jìn)步就在于最大程度地使硬件簡(jiǎn)單化，相應(yīng)的調(diào)節(jié)功大部分通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行工作，這樣便使得正常的維修量降低了很多。

2.2 人員操作因素

勵(lì)磁裝置相應(yīng)的調(diào)試完成后，讓檢修部門、運(yùn)行車間、生計(jì)部共同對(duì)新安裝的勵(lì)磁裝置展開專業(yè)的驗(yàn)收檢查工作。人員調(diào)試時(shí)，能夠更好地熟悉勵(lì)磁裝置的性能以及特點(diǎn)，為今后的操作、維護(hù)工作打下基礎(chǔ)。巡視檢查設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，避免事故的重要途徑，也是電廠值班人員的一項(xiàng)重要的工作。如發(fā)現(xiàn)有任何異常情況，須及時(shí)通知繼電保護(hù)人員處理。值班的運(yùn)行人員要掌握新安裝的勵(lì)磁裝置的原理，按照“兩票”以及運(yùn)規(guī)進(jìn)行操作。

2.3 妥善維護(hù)與保養(yǎng)

檢修工作者一定要熟悉勵(lì)磁裝置的相關(guān)原理，掌握布局，熟記布置的回路、表計(jì)以及各類信號(hào)，工作時(shí)精細(xì)巡檢。如果勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生異常狀況，處理故障時(shí)，依據(jù)現(xiàn)象先考慮分析，然后再開始處理。處理完成后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做好相應(yīng)的記錄，制定今后防范的措施，保證同類型事故不再發(fā)生。新設(shè)備工作后，要嚴(yán)格地進(jìn)行定期檢查與按時(shí)保養(yǎng)。勵(lì)磁裝置通常對(duì)所處的環(huán)境溫度都要規(guī)定一些正常工作時(shí)的溫度范圍，只有在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，設(shè)備才能正常工作。尤其是一些半導(dǎo)體與數(shù)字式的電壓調(diào)節(jié)器，這類型器件對(duì)溫度的要求十分苛刻，特殊情況下，要裝設(shè)空調(diào)對(duì)設(shè)備降低溫度，使得該設(shè)備可以在規(guī)定溫度的范圍內(nèi)工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，勵(lì)磁系統(tǒng)的工作時(shí)的可靠性在優(yōu)化電力系統(tǒng)正常工作以及保持穩(wěn)定這些方面有著舉足輕重的地位。只有增強(qiáng)裝置自身的條件、工人的技術(shù)以及后期的維護(hù)保養(yǎng)，才能夠最大可能地增強(qiáng)其可靠性，這樣便可以進(jìn)一步為系統(tǒng)的正常工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]周雙喜,李丹.同步發(fā)電機(jī)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.

[2]陸繼明.同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁控制[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

[3]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[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.

[4] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies. IEEE Std.421.5-2005.

TM331

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2096-2789（2016）11-0106-01