增强同步发电机励磁系统可靠性的措施

2016-12-15刘佰龙范梦丽

工程技术研究 2016年11期

刘佰龙，常远，范梦丽

（1.国电电力发展股份有限公司大同第二发电厂，山西大同 037004；2.内蒙古电力(集团)有限责任公司锡林郭勒电业局太仆寺供电分局，内蒙古锡林郭勒 027000）

增强同步发电机励磁系统可靠性的措施

刘佰龙1，常远2，范梦丽1

同步发电机励磁系统是为发电机供给励磁电流的设备的统称。发电机励磁系统的作用重点为供给同步发电机中励磁绕组的直流电源，同步发电机的运行特性和其空载电动势（也就是E的大小）有关联，空载电动势值E为一个函数，调整励磁电流便能够调节同步发电机的相关运行特性。所以，调节同步发电机的励磁的运行便成为了发电机安全工作的一项主要研究方向。

同步发电机；励磁系统；电压；无功功率

1 励磁系统的作用

1.1 控制机组的端电压

发电机组运行时，伴随电网所给负荷的变化，应该相应改变发电机组的励磁电流来使机端以及系统里任何位置的电压保持在给定的范围内，励磁控制系统保证电压的质量。发电机组的感应电动势Eq和相应的端电压UG的数量关系如下：

通过公式（1）可以得知发电机的外特性呈现着下降趋势。若发电机组的励磁电流数值不变，发电机的端电压会跟着无功负荷的增大而减少。若发电机组的无功电流提高，而励磁电流不提高，发电机组的端电压便会减少，严重时将满足不了机组正常工作的条件，此时则把励磁电流提升到一定值才可以保证端电压在规定值。

1.2 控制无功功率的分配

假设发电机组和无限大母线进行并联方式的运行，因为发电机产生的有功功率仅仅受到发电机组的调速器的调节，和励磁电流没有关联，则有功功率便为一定值，即：

忽略定子电阻与凸极效应，那么有功功率能表达成：

通过公式（2）、（3）可以得知发电机组的励磁电流的变化仅仅影响了无功功率以及功角的数值。因此，和无限大母线进行并联运行的发电系统，控制其励磁电流能够调整发电机无功功率的大小。在正常情况下，和同步发电机进行并联运行的母线并非是无限大的，其电压也会伴随负荷的变化而不断变化。调整一台机组的励磁电流在影响这台机组的电压以及无功功率的同时，还会影响和这台机组并联运行的其他机组的无功功率。所以，同步发电机的励磁自动控制系统还起着对并联运行的机组之间无功功率进行分配的作用。

2 提高励磁系统可靠性的措施

励磁装置能够进行可靠运行重点是有三个影响因素，即励磁装置自身的技术条件、操作人员技术水平以及后期的维护保养。

2.1 励磁装置自身的技术条件

同步发电机的励磁系统通常情况下由发电机组的励磁功率单元与发电机组的励磁调节器所组成。发电机组的励磁功率单元为发电机转子供应直流电源，也就是励磁电流；而发电机组的励磁调节器则是依据输入信号与给定调节准则调节励磁电流大小。计算机技术以及自动控制原理的不断进步给科学家开发励磁调节器以及相应的励磁系统打下了坚实的技术基石。从1970年左右开始，专家们就开始对数字式励磁调节器展开了大量的研究，在1985年左右，这项技术已经比较普及。如今，它有如下的优势：①具备更优良的可靠性能。凭借着高超的集成电路制造技术以及软、硬件检测技术，可靠性远远超乎人们的想象；②功能更加强大。微机励磁调节器不但能够达到模拟式励磁的全部功能，而且还能够达到普通调节器没有很多的功能；③工作维护方便。微机励磁调节器主要的进步就在于最大程度地使硬件简单化，相应的调节功大部分通过软件来进行工作，这样便使得正常的维修量降低了很多。

2.2 人员操作因素

励磁装置相应的调试完成后，让检修部门、运行车间、生计部共同对新安装的励磁装置展开专业的验收检查工作。人员调试时，能够更好地熟悉励磁装置的性能以及特点，为今后的操作、维护工作打下基础。巡视检查设备及时发现隐患，避免事故的重要途径，也是电厂值班人员的一项重要的工作。如发现有任何异常情况，须及时通知继电保护人员处理。值班的运行人员要掌握新安装的励磁装置的原理，按照“两票”以及运规进行操作。

2.3 妥善维护与保养

检修工作者一定要熟悉励磁装置的相关原理，掌握布局，熟记布置的回路、表计以及各类信号，工作时精细巡检。如果励磁系统发生异常状况，处理故障时，依据现象先考虑分析，然后再开始处理。处理完成后，总结经验，做好相应的记录，制定今后防范的措施，保证同类型事故不再发生。新设备工作后，要严格地进行定期检查与按时保养。励磁装置通常对所处的环境温度都要规定一些正常工作时的温度范围，只有在规定的温度范围内，设备才能正常工作。尤其是一些半导体与数字式的电压调节器，这类型器件对温度的要求十分苛刻，特殊情况下，要装设空调对设备降低温度，使得该设备可以在规定温度的范围内工作。