水電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制研究

【摘要】勵磁系統(tǒng)控制對于水電站安全、穩(wěn)定運行至關重要。在實際發(fā)電過程中，通過對水電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)不斷地研究發(fā)現(xiàn)，勵磁系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)很多系統(tǒng)故障，針對上述故障出現(xiàn)的原因，作者提出了相應的應對措施，從而確保發(fā)電機組的正常運行。本文著重分析了水電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制原理組成及常見故障及相應處理措施，對于研究水電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)未來的發(fā)展具有十分重要的意義。

【關鍵詞】水電站；發(fā)電機；勵磁系統(tǒng)

1、勵磁系統(tǒng)運行原理

水電站勵磁系統(tǒng)主要包含調(diào)節(jié)器、功率單元、勵磁電源及其他附屬設備等，按照所采集到的數(shù)據(jù)和設定值之間的差異實施比較，以此對勵磁輸出進行有效控制，并確保輸出的勵磁電流質量合格，保證其和整體的電力系統(tǒng)之間形成一定的穩(wěn)定性。對于水電機組來講，其勵磁形式呈現(xiàn)多樣化，主要可以按照水電機組的容量以及勵磁方式來區(qū)別。按勵磁方式主要可以將其分為永磁副勵磁、雙繞組電抗器分流自復勵勵磁、自并勵可控硅勵磁等。現(xiàn)階段應用最為廣泛的就是自并勵可控硅勵磁，其組成主要有變壓器以及隔離開關和非線性電阻等設備，應用自動調(diào)壓方式來進行勵磁的調(diào)節(jié)，在這當中，對于自動調(diào)壓方式其主要就是采用PID調(diào)節(jié)器實施調(diào)節(jié)，按照機端電壓以及設定值有效比較，確保電壓的輸出的有效以及穩(wěn)定。

2、水電站發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障以及應用措施

2.1、失磁故障

勵磁系統(tǒng)融合了先進、現(xiàn)代化技術，當系統(tǒng)在運行時，某個位置發(fā)生故障，那么對應的錄波會及時記錄，此處的電壓值也會出現(xiàn)較大的波動，那么維修人員可以觀察錄波信息，短時間確定出故障所在位置。一般來說，自錄波開始時，每隔一段時間電壓值都會有所下降，直至電壓值為負值，在此基礎之上，電流與定子電壓之間也會出現(xiàn)較大的波動，根據(jù)該現(xiàn)象可以判斷為失磁故障。失磁故障發(fā)生直接導致系統(tǒng)無法繼續(xù)運行，機組也會受到影響。對于失磁故障，為了避免開關接點故障，維修人員要提前做好準確，在該位置安裝故障監(jiān)控錄波器，對該部位進行實時監(jiān)督和控制，如果遇到異常和問題，要第一時間采取有效措施進行防范。同時，技術人員在工作中，要定期對勵磁開關輔助接點位置進行檢查，確保接點位置保持穩(wěn)定性。

2.2、整流電源故障

機組在運行中，電壓會維持在合理范圍內(nèi)，其他條件都要滿足實際應用需求。同時，勵磁裝置沒有出現(xiàn)任何異常情況，對此，我們可以對其故障進行分析：一是調(diào)節(jié)器與可控硅整流裝置之間存在回路故障；二是整流電源位置有故障。維修人員在檢修中，主要需逐一排查上述故障。全面檢查裝置之間是否存在異常，如若沒有異?，F(xiàn)象，那么可以排除回路故障。同時，還要對可控硅電源位置進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)閘刀位置出現(xiàn)斷裂情況，那么可以判斷電源運行異常，導致發(fā)電機無法穩(wěn)定運行。據(jù)此，可以判斷為整流電源故障，如果不能夠及時排除該故障，勢必會對發(fā)電機構成損害。對此，維修人員要根據(jù)實際情況更換設備，確保設備發(fā)揮積極功效。同時，利用有效措施，增強故障報警靈敏度。完成維修后，要進行試驗，試驗通過方可正式投入使用，繼續(xù)投入發(fā)電運行。

2.3、直流勵磁機式勵磁系統(tǒng)的主回路的故障

對于直流勵磁機式勵磁的主回路而言，較微機型勵磁與電子調(diào)節(jié)器型勵磁顯然簡單得多。從直流發(fā)電機出發(fā)，除連接線問題外，集電環(huán)和碳刷是經(jīng)常出故障的地方。因集電環(huán)與碳刷之間是機械式直接接觸，長期處于運動研磨狀態(tài)，集電環(huán)與碳刷常常雙雙磨損、燒蝕、積碳導致了接觸不良，勵磁回路絕緣下降等；而換向器碳刷握彈簧預緊力也必須隨碳刷被磨短適時調(diào)整，否則壓力不足也會產(chǎn)生跳火，燒蝕，引發(fā)更多故障。另外，用于調(diào)節(jié)激磁電流大小的磁場變阻器，其操作電機回路也處于動態(tài)工作狀態(tài)，各接觸器觸點，電刷觸頭必須根據(jù)工作時間長短及實際使用情況適時研磨，調(diào)整并測量其接觸電阻值，確保接觸處于良好狀態(tài)。由于勵磁主回路通過的是較大的直流電流很容易發(fā)熱，因此，除前面提及的接觸點外，各接頭也必須上緊，否則非常容易在這些地方形成較大的壓降導致發(fā)熱，燒壞回路中的零部件，也會減弱了發(fā)電機的有效勵磁電流。

2.4、加強運行管理

2.4.1、運行措施

第一：加強日常檢測維護。相關工作人員在對水電站發(fā)電機的檢查過程中，要注重對勵磁系統(tǒng)的檢查，對于勵磁系統(tǒng)中的重要部件更要認真，在發(fā)電量較大的時期，確保系統(tǒng)溫度符合生產(chǎn)標準，對檢測到的機組運行狀況要及時進行分析。在完成系統(tǒng)的檢修以后，要對勵磁功率柜進行徹底復查，確保勵磁柜內(nèi)部的整潔。第二：合理制定機組運行計劃。完成機組故障檢修以后，對出現(xiàn)故障的機組合理制定運行計劃。因為在完成修理以后的勵磁系統(tǒng)可能會更換部分重要部件，所以在進行調(diào)整過程中要注意觀察記錄機組的運行狀況，并且與維修前的運行記錄進行比較。定期對機組的運行計劃進行調(diào)整，確保在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，生產(chǎn)能夠正常進行。

2.4.2、維護對策

第一：定期清理。在可控硅、脈沖變等器件上的灰塵有可能造成接頭出現(xiàn)短路、放電等現(xiàn)象，進而造成故障。此外，灰塵也可能積累，造成散熱通風設備的堵塞，散熱通風不順暢，造成功率柜內(nèi)溫度不斷升高。所以，定期對勵磁系統(tǒng)組件清理，清除表面以及內(nèi)部的灰塵，尤其是重點部位的灰塵，同時對功率柜等的通風散熱通道也要及時地清理積塵，確保柜內(nèi)的通風散熱。第二：修改保護動作時間。在勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障時，默認的保護動作時間為5s，時間較長，并不能起到足夠的保護作用。實踐表明，保護時間可以調(diào)整為0.1s，能夠盡量快地消除故障，避免故障的進一步擴大，造成更大的損失。

總之，為確保水輪發(fā)電機持續(xù)不斷地發(fā)出電能，其勵磁系統(tǒng)的維護，故障的處理尤為重要，需要進一步加強對其的研究。

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