浅析提高火电励磁系统可靠性的措施

张正源

（茂名臻能热电有限公司，广东 茂名 525000）

1 励磁系统的构成、种类和作用

1.1 励磁系统的构成

励磁系统主要由四部分构成:励磁变压器、可控硅整流单元、励磁调节器起励单元和灭磁单元。从功能上划分励磁调节器、起励单元和灭磁单元用于功率调节，是励磁控制部分；励磁变压器、可控硅整流单元用于产生直流电流，建立励磁磁场，为励磁功率输出部分。

1.2 励磁系统的种类

励磁系统的分类方法有多种，其中一种分类方法可分为:直流励磁机系统、交流励磁机系统、静止励磁系统和谐波励磁系统。图1是这种分类方法的示意图。

交流励磁机系统是利用交流励磁机产生的交流电经整流器整流后进行励磁的方式，整流器的形式有多种，如图1所示。静止励磁系统是利用励磁变压器供电的方式；只利用发电机电压源的为自并励方式，既利用电压源又利用电流源的称作自复励方式。直流励磁机系统利用直流励磁机供电，励磁电源取自发电机自身的称为自励式，励磁电源取自发电机以外的称为他励式。利用嵌在发电机定子内的谐波绕组供电的称为谐波励磁系统。

图1 励磁系统分类示意图

1.3 励磁系统的作用

发电机励磁系统作用主要有以下几个方面:（1）电压控制，维持发电机端电压稳定。励磁电流不变时，发电机端电压随无功负荷增大而下降，所以需要通过调节励磁电流将发电机端电压维持到给定水平。（2）控制和调节并联机组之间无功功率的分配。同步发电机的有功功率只受调速器控制，励磁电流的变化也只影响无功功率。并联运行的各发电机，改变其中一台的励磁电流，不仅影响其自身的电压和无功功率，也影响其他机组的无功功率，所以励磁调节需要分配并联运行机组之间的无功功率。（3）提高电力系统的稳定性，包括系统静态稳定和暂态稳定。静态稳定是系统受到小扰动恢复到原来的状态。暂态稳定是系统受到大的扰动，能够恢复原来状态或稳定在新的运行状态。励磁调节器可以在发生扰动时通过励磁电流的调节，达到重新稳定的效果。（4）改善电力系统的运行条件，主要有:①为失磁发电机提供无功功率，使其在得到无功补偿后，可以恢复正常运行；②通过强励调节，增加短路电流，提高继电保护动作的灵敏度；③强励还可改善异步电动机自启动的条件，补偿自启动需要的大量无功功率，加速电网电压的恢复速度。

2 提高火电励磁系统可靠性的措施

2.1 改善励磁系统的技术运行条件

励磁系统中励磁调节器是实现良好、快速励磁控制的关键部分，所以改善励磁系统技术运行条件的方法之一是采用先进可靠的励磁调节器。励磁调节器类型有模拟型的电磁型、半导体型，还有微机型的单片微机型、PLC型、DSP型和PCC型等。模拟型功能单一，扩展性差，励磁保护和限制功能不够完善，容易出现过励或欠励问题，应进行改造并采用微机型励磁调节器。在微机型中单片微机型尽管价格方面有优势，但因其运算速度慢、抗干扰性差，只是早期用的多，目前主要用于小型发电机组。PLC型和DSP型功能更完善，可靠性也有改进，可考虑选用。PCC型是较理想的一种微机型，可靠性高、速度快、能实现完善的控制功能，是技术改造优先选用的机型。

改善方法之二是为励磁调节器提供可靠的电源，应采用两路相互独立的电源供电，其中一路可采用厂用直流系统。

改善方法之三是将风冷功率整流器的风机单电源改为双电源，以提高供电可靠性。同时双电源工作模式应采用发生故障时自动切换投入模式。如果采用双风机方式，两台风机应接至不同的电源。

改善方法之四是大型发电机的励磁调节器应采用两个独立的控制通道，两通道分别使用各自的电压互感器、电流互感器及稳压电源。两个通道并列运行或互为备用。

2.2 加强人员培训，提高技术素质

励磁专业是一门综合性的应用学科，融合了电机学、电磁学、电力电子学、自动控制原理等多个专业的技术内容。由于现有励磁技术岗位人员多数没有接受过完整的励磁专业培训，而是来自其他相关专业；另外，专门介绍励磁专业的书籍相对比较少，所以励磁技术人员在没有接受技术培训的前提下很难全面把握励磁技术的基本原理。维修人员仅仅参照厂家说明书处理励磁系统故障，由于缺乏足够的理论基础，很难将问题理解和分析透彻；还有不少进口设备说明书的文字是英文，也对技术人员的把握增加了难度。很多电厂励磁系统出现故障后需要依靠外面的帮助。因此为了提高励磁系统维修和运行人员的技术素质，应加强培训，开展岗位练兵，并鼓励技术交流和学术研讨，从根本上保障励磁设备的安全运行和维护检修的质量。

2.3 改进励磁参数的管理水平

自动励磁调节器的参数设置，对发电机组的运行和电力系统的稳定影响极大，而且它也是电网稳定控制的基础。由于设备厂家软件程序更新升级较快，厂家技术人员在提供现场服务时，常会升级程序，因而存在重大安全隐患。因此应加强励磁参数的管理。可参照继电保护定值管理方法，由生产管理部门负责参数整定，维护人员负责参数输入，运行人员负责参数核对，程序升级后进行完整的检修试验，确定全部参数正确无误后再投入运行。

2.4 加强设备维护和管理

为了及时掌握励磁系统的运行状况，应加强巡检和做好维护保养工作，并对励磁系统故障、缺陷和处理情况进行统计分析，然后根据分析结果采取必要的和适当的措施，以提高励磁系统的可靠性。

为预防励磁系统故障，应采取以下措施:（1）加强对有进相运行工况要求的发电机进行专门进相运行试验。（2）励磁调节器自动通道发生故障必须及时修复及投入运行，严禁长期在手动调节模式下运行。（3）在机组启动、停机及试验过程中，应有低速切断励磁的措施。

结语

随着电网的发展，电网规模不断扩大，励磁系统对电网安全稳定的影响日益凸显。新技术、新工艺、新器件的使用使发动机励磁系统得到进步和完善，然而再先进的设施也需要人的把握，因此人员技术素质、维护管理水平都要跟得上。

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