淺談水電廠水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的運行

嚴(yán)鵬

摘要：電廠作為電力供電的重要源頭，如何做好電力能源的提供，減少能源消耗，直接關(guān)系到能源的利用率。勵磁系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性決定了電廠的生產(chǎn)效益和電網(wǎng)的穩(wěn)定性，因此，切實做好電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的升級維護，減少意外故障的發(fā)生。勵磁系統(tǒng)關(guān)系著水電廠的生產(chǎn)工作進度和任務(wù)完成質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：勵磁系統(tǒng)運行;水電廠;水輪發(fā)電機組

隨著能源的不斷消耗，節(jié)能問題成為當(dāng)前關(guān)注的焦點。而電廠作為電力供電的重要源頭，如何做好電力能源的提供，減少能源消耗，直接關(guān)系到能源的利用率。勵磁系統(tǒng)作為發(fā)電機組的核心部位，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性決定了電廠的生產(chǎn)效益和電網(wǎng)的穩(wěn)定性，因此，切實做好電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的升級維護，減少意外故障的發(fā)生，可以促進水電廠健康發(fā)展，從而提高水電廠的發(fā)電效率。

勵磁系統(tǒng)是大型發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)電流大小直接影響發(fā)電機無功輸出的大小，是確保發(fā)電機組、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。在正常運行情況下，發(fā)電機定子輸出的電流一部分輸送至電網(wǎng)系統(tǒng)供給用戶，一部分經(jīng)勵磁系統(tǒng)降壓、整流后接入同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，產(chǎn)生恒定磁場。在汽輪機的帶動下，轉(zhuǎn)子以3000 r/min的速度轉(zhuǎn)動，形成交變磁場，切割發(fā)電機定子線圈做磁感線運動，發(fā)電機定子線圈向用戶、電網(wǎng)等持續(xù)供應(yīng)高質(zhì)量的電能。在發(fā)電機正常運行中，勵磁系統(tǒng)因某種原因跳閘，發(fā)電機將會失去勵磁，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電壓、頻率將會有較大的波動，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

一、勵磁系統(tǒng)運行中存在的問題

1.設(shè)備老化陳舊

現(xiàn)在大多數(shù)水電廠水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)因為運行時間過長并且沒有得到良好的維護，各部件老化嚴(yán)重故障頻發(fā)：主要有勵磁調(diào)節(jié)柜觸摸屏觸摸失靈，屏幕灰暗看不清。零起升壓操作系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，無法快速建壓。勵磁功率柜可控硅整流器擊穿損壞被迫單柜運行，快熔熔斷。殘壓起勵失敗頻發(fā)要手動投初勵起勵建壓等，種種故障為電廠安全生產(chǎn)及電網(wǎng)穩(wěn)定運行埋下事故隱患。

2.環(huán)境因素影響及設(shè)備備品配件不足

水電廠的生產(chǎn)效益很大程度上取決于電力設(shè)備的無故障運行。因我國大多數(shù)水電一般都是廠遠離市區(qū)，交通又極為不方便，備品配件不能及時采購運輸?shù)轿?，從而延誤造成設(shè)備檢修工作周期長、時間久、同時又因勵磁系統(tǒng)老舊淘汰廠家已不生產(chǎn)備品配件極力推廣新系統(tǒng)，造成水電廠水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)因配件緊缺機組帶病運行，因此很容易出現(xiàn)故障，針對這種情況，電廠缺乏有效的措施，從而導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)工作效率低下，設(shè)備落后，故障頻發(fā)，從而影響到電廠的安全生產(chǎn)工作情況。為了應(yīng)對新時代的新需求，電廠需要切實做好設(shè)備更新?lián)Q代工作，特別是設(shè)備的運行情況，需要滿足時代智能電網(wǎng)的需求。

二、現(xiàn)階段勵磁系統(tǒng)的改造升級方法與措施

1.推廣電氣制動

針對機械制動中出現(xiàn)制動瓦磨損產(chǎn)生固體顆粒，污染發(fā)電機定轉(zhuǎn)子表面以及慣性大、停機慢的問題。推廣電氣制動的話，能夠利用電制動力矩大，無污染的優(yōu)點，使水電廠水輪發(fā)電機組停機速度加快，減少了停機過程產(chǎn)生的污染顆粒，對機組安全運行提供了多一分保障。

經(jīng)過電制動變，降壓后接至勵磁系統(tǒng)進線切換柜，電制動進線開關(guān)與勵磁變副邊的進線開關(guān)一起安置在進線切換柜內(nèi)，采用的是ABB的斷路器。同時電制動和勵磁系統(tǒng)共用功率柜的可控硅整流回路，沒有增設(shè)單獨的整流柜，增加了設(shè)備空間利用的合理性。

2.建設(shè)勵磁綜合信息管理系統(tǒng)

綜合信息管理系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)的完整性，專業(yè)性，可用于解決電力生產(chǎn)企業(yè)如下難題：

（1）用于解決勵磁系統(tǒng)偶發(fā)性故障：偶發(fā)性故障也稱作軟故障，即通常只出現(xiàn)1次或者間隔很長時間才出現(xiàn)1次的故障，該故障常有時間短、頻次少、數(shù)據(jù)難以追憶等特點。在實時控制系統(tǒng)中處理這種偶發(fā)性故障，由于缺乏當(dāng)時工況數(shù)據(jù)，處理起來相當(dāng)棘手。而綜合信息管理系統(tǒng)是一個實時采集并存儲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，存儲了勵磁系統(tǒng)運行過程的全部數(shù)據(jù)，包括了勵磁系統(tǒng)各個開關(guān)量、機組的各個模擬量以及系統(tǒng)實時參數(shù)等數(shù)據(jù)。因此在發(fā)生偶發(fā)性故障之后即可從系統(tǒng)中調(diào)出對應(yīng)數(shù)據(jù)進行故障分析，從根本上解決了偶發(fā)性故障數(shù)據(jù)追憶分析的難點。

（2）用于解決日常維護中一些因?qū)I(yè)知識欠缺而導(dǎo)致檢修問題無從下手的問題：電站用戶作為專用設(shè)備的使用用戶，在對設(shè)備的專業(yè)了解上并不像生產(chǎn)廠家一樣熟悉，有時候設(shè)備運行過程中出現(xiàn)了一些的問題，往往都要通過咨詢廠家、提供故障數(shù)據(jù)等繁瑣的過程才能最終解決，即費時又費力，同時也會對發(fā)電企業(yè)造成一定經(jīng)濟損失。由于綜合信息管理系統(tǒng)集合了專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，可對多種信號的發(fā)生及故障原因進行定位分析，如勵磁系統(tǒng)起勵失敗，通過調(diào)用綜合信息管理系統(tǒng)提供的起勵分析功能，該系統(tǒng)會主動利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫對失敗原因進行查找分析，指出故障原因，并提供故障解決方案。

（3）用于解決使用者不熟悉勵磁行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的問題：對于不熟悉勵磁行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的使用者來說，勵磁系統(tǒng)運行工況是否滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者國家標(biāo)準(zhǔn)往往不得而知，只有在故障后才后知后覺。這在提早發(fā)現(xiàn)勵磁系統(tǒng)故障，對生產(chǎn)風(fēng)險的早期預(yù)警是十分不利的。

（4）用于彌補電廠監(jiān)控系統(tǒng)局限性：由于電廠監(jiān)控系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)與數(shù)量的原因，其采樣間隔往往都以秒級計算，且所采集的數(shù)據(jù)類型通常不夠完整。綜合信息管理系統(tǒng)可高速采集顯示勵磁系統(tǒng)的所有信號量，包括系統(tǒng)內(nèi)部中間狀態(tài)量，彌補了監(jiān)控數(shù)據(jù)不完整及數(shù)據(jù)精度問題。

（5）可用于風(fēng)險評估、提前預(yù)警：綜合信息管理系統(tǒng)通過對長期積累的數(shù)據(jù)主動進行比較分析，對偏離正常值的數(shù)據(jù)進行預(yù)警。

三、勵磁系統(tǒng)原理

同步電機轉(zhuǎn)子中所流過的電流被稱作勵磁電流，正常的運行狀態(tài)下，將直流電壓加在轉(zhuǎn)子兩端從而產(chǎn)生勵磁電流，現(xiàn)在一般使用可控硅整流系統(tǒng)構(gòu)成的勵磁裝置進行整流后得到這個直流電壓。進行合理地分配電力，能夠增強電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。發(fā)電機的勵磁功率來源于發(fā)電機端，在經(jīng)過降壓和整流后，送到發(fā)電機進行勵磁。

結(jié)束語

綜上所述，勵磁系統(tǒng)在水電廠電力生產(chǎn)中起到了關(guān)鍵作用，該系統(tǒng)的運行，將直接影響電力輸出。為此，為保證電力供應(yīng)質(zhì)量，對勵磁系統(tǒng)做一定的了解和認(rèn)識具有重要的現(xiàn)實意義。

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