热电公司发电机励磁系统改造

蔡娟　贾春梅

【摘 要】为了保证发电机的安全稳定运行，对励磁系统的要求越来越高。传统的励磁机已不能满足需要。静止励磁系统以其接线简单、可靠性高、工程造价低、调节响应速度快、灭磁效果好的特点而得到越来越广泛的应用。

【关键词】励磁系统；在线调节；安全；稳定

龙口矿业集团热电有限公司4#发电机励磁系统采用直流励磁机供电的运行方式，励磁电流由磁场变阻器调节，带6MW负荷时投入励磁调节器，实现自动恒功率因数方式运行。自2003年投入运行以来，励磁机铜头磨损严重，碳刷打火现象经常发生，材料消耗大，尤其是励磁调节器设备元件严重老化，产品已淘汰，出现故障不能投入使用。

1 4#发电机励磁系统结构概述及现状：

热电公司4#发电机系统由2个发电机小室组成，0米层发电机小室主要设备为灭磁屏，3.5米层发电机小室主要设备有发电机出口母线、高压隔离开关、两组电压互感器以及发电机出线电缆，4#发电机励磁控制柜及保护控制屏在主控室。

该系统2003年投入运行，励磁柜采用直流励磁机供电的运行方式，励磁电流由磁场变阻器调节，磁场变阻器由于多年使用，存在调整不平滑现象，给运行操作带来安全隐患。同时磁调节器设备元件严重老化，产品已淘汰，出现故障不能投入使用，磁场变阻器调节跟踪速度慢，当负荷波动较大时容易导致发电机失去励磁跳闸。励磁机铜头磨损严重，碳刷打火现象经常发生，给发电机的运行带来严重隐患。

2 工作原理

在发电机正常工作时，励磁电源由接在发电机机端的励磁变压器提供，由三相全控桥整流后供给发电机励磁电流。控制部分负责将电量采集进入计算机，经过控制规律运算后送出控制量即三相全控桥各可控硅的触发角α。通过触发角的改变来控制发电机励磁电流的大小。当发电机机端电压的测量值低于给定值时，增大励磁电流，此时机端电压上升；反之，减小励磁电流。

自动调节励磁装置其通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。

3 4#发电机励磁系统配置

1）励磁控制柜1面 HWJT-09C双微机型双“自动+手动”通道励磁调节器；双通道互为热备用，相互无扰动切换；参数在线修改；交、直流侧暂态过电压保护装置；整流元件分相组装，方便维修和维护；磁场断路器；线性电阻灭磁。

2）励磁变压器1台 环氧干式变压器。F级绝缘，自然冷却

4 现场改造方案

1）拆除主控室原4#发电机励磁控制柜，安装新的控制调节柜。

2）在0米层发电机出线小室东侧闲置小室内增加励磁变一台，在4#发电机3米层增加励磁变高压隔离开关一组、高压熔断器一组，并用高压电缆与发电机出口母线连接。

3）在原4#发电机小间0米层安装励磁柜，将励磁变低压侧通过电缆引至励磁柜， 励磁柜输出通过电缆引至4#发电机本体滑环处。

4）主控室控制调节柜和4#发电机0米层小间内励磁柜用电缆连接，实现远方控制和测量功能。

5）增加励磁变保护，安装在发电机保护控制屏。

6）励磁柜与后台通讯，并在后台上实现遥控遥测功能。

5 系统调试

5.1 静态试验

5.1.1 调节器测量校正试验

根据发电机的PT，CT副边参数、电流传感器的输出，在端子排上加入参考量，校正显示值与实际加入值一致。

5.1.2 功率回路小负载试验

断开励磁变副边到励磁柜和转子到励磁柜的电缆，将三相调压器副边接在励磁柜原来接到励磁变副边的铜排上，试验负载电阻接在原来接转子电缆的铜排上。

三相调压器副边输出三相（75）V交流电压，负载电阻（30）Ω，改变控制角，用万用表测量负载电阻两端的电压，观测输出电压是否是线性上升，

5.2 动态试验

动态试验前，6KVⅣ段母线带电。将4#发电机系统全部恢复。拆除4#发电机出口母线接地线，合上04-91、04-92及励磁变刀闸。将04开关小车推至试验位置。合上励磁屏控制电源，合上励磁柜调节器交流电源、风扇电源、调节器直流电源、控制电源以及起励电源。

5.2.1 发电机空载励磁系统闭环试验

试验条件：将励磁变压器高压侧接到发电机机端出口母线上，转速维持在额定转速。

1）手动方式升压试验

励磁调节器选择在“手动运行”方式。合灭磁开关，给调节器发“开机”命令。缓慢增加励磁以升高机端电压，直到105%的额定值，记录手动方式调节电压的实际范围。

2）自动方式升压试验

励磁调节器选择在“自动运行”方式。合灭磁开关，将给定电压设置为50%，给调节器发“开机”命令缓慢增加励磁以升高机端电压，直到105%的额定值记录自动方式调节电压的实际范围。

3）手动/ 自动切换试验

发电机电压在自动方式下将电压升到额定后，将调节器转为手动方式，此时电压应该无明显变化。

4）逆变灭磁试验

将发电机电压升至额定值，操作“灭磁”按钮使发电机电压迅速降至零。

5）跳灭磁开关试验

将发电机电压升至额定值，跳开灭磁开关，发电机电压迅速降至零。

5.2.2 发电机并网后励磁系统的试验

1）励磁系统带负荷切换试验

发电机有功负荷80%以上，进行AVR的自动-手动及两套调节器之间的切换试验。确认在切换过程中，无明显的扰动情况发生。

2）励磁系统带负荷试验

发电机带一定的有功负荷，按“增磁”、“减磁”按钮，缓慢调节发电机无功功率至额定，在调节过程中，无功应该无突变的现象。

6 结语

通过4#发电机励磁系统改造，解决了热电公司4#发电机原励磁系统存在的励磁调整不平滑、调节跟踪速度慢、当负荷波动较大时容易导致发电机失去励磁跳闸等隐患，且由于4#励磁机的退出运行，不再使用励磁碳刷，减少了材料消耗。励磁调节器采用双通道互为冗余结构，使励磁柜调节更加稳定可靠。可实现在线调节，满足不同工况下的运行。操作简单可靠，减少员工的劳动强度。提高了4#发电机发、供电的安全性、可靠性，保证设备的安全稳定运行。

[责任编辑：张涛]