試論發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的特點及問題

陳一

摘 要：發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)又稱為自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，對發(fā)電機運行的穩(wěn)定性、安全性、供電質量有著直接的影響?；诖?，本文首先介紹了發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的特點。其次，分析了目前發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)存在的問題。最后，針對這些問題，從設計、選型兩個主要方面，分析優(yōu)化發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的方式。

關鍵詞：發(fā)電機；自并勵勵磁系統(tǒng)；勵磁功率柜；勵磁調(diào)節(jié)器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.164

0 引言

國家電力系統(tǒng)在1998年頒布了DL/T650—1998《大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術條件》，此后，我國發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的發(fā)展一直在這個框架內(nèi)進行。目前，自并勵勵磁系統(tǒng)已經(jīng)全國超過80%的發(fā)電廠廣泛應用，如大唐臨清發(fā)電有限責任公司的350MW機組、大唐魯北發(fā)電有限責任公司的330MW機組等。

1 發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的特點

發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)主要由（1）主變壓器；（2）勵磁調(diào)節(jié)轉換裝置；（3）功率整流裝置；（4）發(fā)電機消磁裝置；（5）過電壓保護裝置；（6）勵磁啟動裝置；（7）勵磁操作控制設備幾個主要部分組成[1]。這7個主要裝置配合科學、運行良好。因而，目前的發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)，主要具有以下幾個突出的特點：

第一，穩(wěn)定性強。發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)去掉了原有勵磁系統(tǒng)中的旋轉部件，結構更加流暢穩(wěn)定，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)可以通過自檢裝置及時發(fā)出警報。

第二，安全性強。發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)對上游指令的相應速度快，這大大提高了發(fā)電系統(tǒng)與供電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與安全性。

第三，運行成本較低。與傳統(tǒng)的勵磁控制設備系統(tǒng)相比，發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的運行部件減少到了7個，不僅大大提高了系統(tǒng)的軸系穩(wěn)定性，也降低了系統(tǒng)生產(chǎn)運行的材料成本與電力成本、人工維修成本。

2 發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的問題

目前發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)存在的問題，與原有的勵磁系統(tǒng)，既有一定的共性，也有很大的差別：一方面，發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的過流保護控制難度較高，受到設備部件縮減的影響，一旦發(fā)電機電流超過運行范圍，系統(tǒng)將會在短時間內(nèi)受到比較嚴重的損害；另一方面，發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的變壓器，很少加裝外殼和制冷系統(tǒng)，設備在高溫狀態(tài)下容易出現(xiàn)故障，變壓器過熱將導致抗阻電壓增大、荷載電壓過載等問題，影響電力生產(chǎn)與電力供應系統(tǒng)的正常運行[2]。

3 優(yōu)化發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的方式

3.1 發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)設計

3.1.1 嚴格把控發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的應用條件

第一，電力系統(tǒng)故障導致電壓不穩(wěn)、波動較大的情況下，不宜使用發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)，避免電壓波動過大，對勵磁系統(tǒng)的主變壓器造成嚴重影響，導致變壓器中的元件損壞，或無法正常發(fā)揮勵磁功能。第二，位于發(fā)電主網(wǎng)震蕩中心的發(fā)電機，不適合使用發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)。這種環(huán)境中放置的發(fā)電機，電流狀況不穩(wěn)定，容易導致自并勵勵磁系統(tǒng)電壓過低。

3.1.2 優(yōu)化自并勵勵磁系統(tǒng)變壓器的運行保護

首先，自并勵勵磁系統(tǒng)在戶內(nèi)使用時，可以不加裝保護外殼，但要注意嚴格監(jiān)控系統(tǒng)運行中的溫度，防止冬季的溫度過低，對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響，必要時要加裝制冷系統(tǒng)，如風冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)，保障系統(tǒng)運行的溫度不過高。其次，在戶外使用時，技術人員要根據(jù)當?shù)氐奶鞖鉅顩r，合理判斷是否要為自并勵勵磁系統(tǒng)變壓器加裝保護外殼，尤其是在正午陽光直射的時候，要監(jiān)測陽光照射對系統(tǒng)運行的影響。最后，技術人員要加強對變壓器運行中，額定功率變化的檢測，提高系統(tǒng)在高電壓環(huán)境下的強勵能力。

3.1.3 重點解決發(fā)電機起勵問題

首先，在發(fā)電機電壓核準之前，發(fā)電機自并勵勵磁系像發(fā)電機提供勵磁電源，這種情況下，設計人員要根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的具體需求，建立備用的起勵方案。其次，在備用起勵方案的設置上，技術人員可以進行以下幾方面的嘗試：（1）構建備用的起勵回路，利用起勵電源對發(fā)電機進行勵磁，安裝智能電壓感應裝置，當電壓恢復到正常電壓的50%以上時，起勵回路由備用回路調(diào)整為正?；芈?。（2）安裝備用起勵裝置。減少發(fā)電系統(tǒng)的電壓波動，增加發(fā)電系統(tǒng)的電容量。最后，在發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)第一次投入使用，或周期性大修結束之后的再次啟用時，技術人員要對發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)進行短路檢測與空載試驗檢測，以控制變壓裝置的整流電源。

3.1.4 優(yōu)化勵磁功率柜的選擇

一方面，勵磁功率柜的選擇要遵守“容量大”原則。采用可控硅全控橋的方式，選擇大電流的勵磁功率柜，簡化整流橋，降低發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的電阻，簡化整個系統(tǒng)的運行元件，保障系統(tǒng)中各個元器件的電壓、電流、電阻分布均勻。另一方面，勵磁功率柜的選擇要遵循“參數(shù)高”的原則。對發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)進行過電保護，保障勵磁系統(tǒng)使用在溫度適宜的環(huán)境中，采用合理的溫度控制手段，保障整流柜均流系數(shù)達到要求。

3.2 發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)選型

發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性是其最突出的特點，要正常的發(fā)揮出這一特性，最關鍵的是要優(yōu)化勵磁系統(tǒng)的應用條件，保障勵磁器運行過程中的電壓始終穩(wěn)定。發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)選型主要應注意以下幾個問題：（1）優(yōu)化過壓保護裝置的配置；（2）增強勵磁調(diào)節(jié)器選擇的針對性；（3）嚴格遵守國家的相關技術指導規(guī)范。尤其是GB/T7409—1997《同步電機勵磁系統(tǒng)》中的相關要求。

4 結論

綜上所述，發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)經(jīng)過多年的技術積累與發(fā)展，已經(jīng)成為了較為穩(wěn)定、成本較低、技術難度較低的可靠勵磁方式。從本文的分析可知，研究發(fā)電機自并勵勵磁系統(tǒng)的特點及問題，有助于科技人員掌握目前自并勵勵磁系統(tǒng)的發(fā)展成果，并從問題的角度出發(fā)，對提升自并勵勵磁系統(tǒng)運行的有效性做出進一步的嘗試。因而，技術人員要不斷積累實踐經(jīng)驗，推動系統(tǒng)的技術升級。

參考文獻：

[1]彭莉.發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)在設計、選型和應用中應注意的問題[J].重慶電力高等專科學校學報，2004（02）：11-14.

[2]楊旭，劉立瑞，莫鈺英.大中型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)設計、選型應注意的問題[J].廣東電力，1999（06）：19-21+24.