DAVR-A2系列勵磁系統(tǒng)及其在電廠中的運用

孫超 張卓

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展以及電站設備自動化水平的提高，電廠要求實現(xiàn)無人值班或少人值班，提高電廠發(fā)電工作效率，減少維護工作量，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。勵磁控制系統(tǒng)正是實現(xiàn)這些要求的關鍵設備，近幾年，各個勵磁調節(jié)器生產廠家也在著力提高勵磁調節(jié)系統(tǒng)的技術含量，以滿足電力系統(tǒng)及用戶的要求。

關鍵詞：同步發(fā)電機;勵磁系統(tǒng);磁場

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.28.098

DAVR-A2發(fā)電機勵磁調節(jié)器的正確使用、正常維護以及安裝調試提供所有必要的技術數(shù)據(jù)及信息。本手冊的使用人員應具備基本的電機工程系統(tǒng)知識。當本系統(tǒng)第一次投入運行或需要確定故障時，還需要一些特殊知識及經驗。使用本手冊時，請同時參考特定系統(tǒng)的原理圖。手冊中的介紹主要是針對特定系統(tǒng)而言的。各功能描述只對所提供特定型號的系統(tǒng)有效。當發(fā)生故障時，本手冊可以用來幫助確定故障范圍。

1 勵磁控制系統(tǒng)的主要任務

（1）維持發(fā)電機或其他控制點（例如發(fā)電廠高壓側母線）的電壓在給定水平，機端電壓水平是勵磁控制系統(tǒng)的最主要的任務：

第一，保證電力系統(tǒng)運行設備的安全。第二，保證發(fā)電機運行的經濟性。

（2）控制并聯(lián)運行機組無功功率合理分配。

兩臺或多臺有差調節(jié)的發(fā)電機并聯(lián)運行時，按調差率大小分配無功功率。調差率小的分配的無功多，調差率大的分配到的無功小，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 勵磁控制系統(tǒng)的要求

對于一個完整的勵磁系統(tǒng)需要考慮許多方面，其中主要的是勵磁調節(jié)器控制部分，它應該滿足以下幾點基本要求：（1）有符合系統(tǒng)要求的強力能力和一定的勵磁電壓上升速度（電壓響應比）。（2）具有較高的調節(jié)穩(wěn)定性。（3）應具有較快的反應速度，以利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。（4）應能根據(jù)運行要求對主機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。另外，還要考慮結構簡單可靠、運行操作、維修方便以及通用性強、價格低等方面。

3 勵磁系統(tǒng)分類

直流勵磁系統(tǒng)（同軸勵磁）;靜止勵磁系統(tǒng)（自并勵勵磁）;無刷勵磁系統(tǒng)。

3.1 無刷勵磁定義

主勵磁機電樞是旋轉的，它發(fā)出的三相交流電經由多只大功率二極管組成的，安裝在與主機大軸一起旋轉的圓環(huán)上橋式整流電路，轉換成直流后，通過導電螺栓與主機大軸中心孔中的勵磁引線，直接供給主機勵磁繞組勵磁電流。由于主勵磁機電樞及其硅整流器與主發(fā)電機轉子都在同一根軸上旋轉，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉動接觸元件。

3.2 無刷勵磁的優(yōu)點

（1）因為沒有整流子、滑環(huán)和炭刷，不需要進行這方面的維護工作，也不至于發(fā)生這方面的故障，運行的可靠性提高了。

（2）因為沒有炭粉和銅沫引起電機線圈污染，故絕緣壽命較長。

（3）由于無整流子、滑環(huán)和炭刷，所以即使周圍環(huán)境中有易燃氣體存在，也不會因整流子、滑環(huán)和炭刷間摩擦產生火花而造成事故。

（4）由于減少了機械接觸，延長了機組的無故障運行時間。

3.3 無刷勵磁系統(tǒng)缺點

旋轉二極管無刷勵磁系統(tǒng)對硅元件的可靠性要求較高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進行滅磁，轉子電流、電壓及溫度不便直接測量。

4 DAVR-A2無刷勵磁調節(jié)器

（1）DAVR-A2勵磁調節(jié)器是雙微機雙通道雙功率單柜結構，功率部分為IGBT晶閘管，輸出額定直流電流為20A。適用于60MW以下兩級勵磁、三級勵磁的無刷勵磁系統(tǒng)。

（2）調節(jié)與控制部分選用瑞士ABB工業(yè)公司生產的UNITROL1020 控制模塊，具有完善的調節(jié)控制功能，控制模塊為雙通道結構，即自動電壓調節(jié)控制通道和手動勵磁電流調節(jié)控制通道。正常運行時，自動電壓調節(jié)控制通道為工作通道，這時手動勵磁電流調節(jié)控制通道處于熱備用狀態(tài)，跟蹤自動通道工作情況，以便隨時無擾動切換。自動電壓調節(jié)通道為PID控制規(guī)律，控制發(fā)電機機端電壓為恒定值，而手動勵磁電流調節(jié)通道為PI控制規(guī)律，控制勵磁電流為恒定值。

（3）勵磁裝置在發(fā)電機運行過程中發(fā)揮至關重要的作用，其質量對于發(fā)電機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性具有直接影響。在對勵磁裝置進行實際的維護與保養(yǎng)時，發(fā)電企業(yè)可以制定相關的維護制度，規(guī)定工作人員對勵磁裝置進行定期檢查，同時對發(fā)現(xiàn)的問題進行科學處理，切實做好勵磁裝置的保養(yǎng)，實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)的高效運用。

（4）運行方式。自動電壓調節(jié)方式，PID控制規(guī)律;

恒功率因數(shù)控制方式，PI控制規(guī)律;

恒無功功率 （Var） 控制方式，PI控制規(guī)律;

自動勵磁電流調節(jié)方式（手動控制），PI控制規(guī)律;

單機運行時的自動電壓下降補償（VDC）控制方式;

控制輸出電壓的開環(huán)方式控制方式，用于機組試驗。

（5）軟起勵。

軟起勵功能可以有效地防止發(fā)電機機端電壓建壓（起勵）過程中的超調。一旦勵磁投入，緩起勵功能將以一定的可靈活整定的速率增加發(fā)電機機端電壓，直至發(fā)電機機端電壓超過預先設定的給定目標電壓。

（6）V/Hz限制。

V/Hz限制器亦稱電壓/頻率限制器，其主要作用是限制發(fā)電機機端電壓和頻率的比值，防止發(fā)電機及與其連接的變壓器由于電壓過高或頻率太低而引起過磁通。造成鐵芯飽和發(fā)熱。因為發(fā)電機或機端變壓器鐵芯磁通正比于發(fā)電機機端電壓和頻率的比值，所以V/Hz值越大，發(fā)電機或機端變壓器鐵芯飽和越嚴重。

5 結論

山東濟南發(fā)電設備廠有限公司齊魯電站控制設備公司成立于2000年10月，是專門從事DAVR系列勵磁系統(tǒng)的研發(fā)生產、調試工作。十幾年來生產了1700多臺勵磁調節(jié)器 ，用戶分布在全國各地以及印度、印尼、泰國、緬甸、越南、土耳其、俄羅斯、約旦、盧旺達等許多國家。掌握了大量的電廠同步勵磁運行經驗，通過大量的電廠運行數(shù)據(jù)給予同行業(yè)帶來了勵磁專業(yè)的巨大的參考價值。

參考文獻

[1]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設計及應用（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2015.