提高火力发电厂励磁系统可靠性的有效措施

蔡军

摘要：在社会经济发展的推动下，电能的重要影响作用越来越突出。而作为电力生产的主要生产机构，火力发电厂的重要性也不言而喻。但是，火力发电厂励磁系统故障的存在，直接影响着整个发电厂的正常运行，对此采取有效措施，提高励磁系统的可靠性，势在必行。据此，本文主要对提高火力发电厂励磁系统可靠性的有效措施进行了详细分析，以期能够为社会发展提供更加稳定的电能。

关键词：提高；火力发电厂；励磁系统；可靠性；有效措施

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）04-0216-02

1 火力发电厂励磁系统的重要作用

1.1 控制电压

就火力发电厂励磁控制系统而言，控制电压主要保持发电机端电压始终处于设定位置。在系统正常运行时，为同步发电机提供所需励磁功率，在机组负荷出现变化的时候，励磁系统应依据各种负荷具体情况，对励磁电流进行自动调节，以此保持机端电压或者电网固定点的电压处于给定水平。

1.2 分配无功

火力发电厂励磁系统应合理配合并联运行发电机组无功功率，对系统调节特性进行调整，确保其能够满足控制发电机组电流、功率因数、无功功率等相关参数具体要求。

1.3 维护电力设备安全运行

处于正常运行或者故障的状况下，可以保证励磁系统的静态与动态稳定性。在发生短路故障时，或者故障切除之后，性能比较好的励磁控制系统可以在保证电力系统电压的同时，并加快电压及时恢复，以此保证电力设备能够长期处于稳定、安全、可靠的运行状态。励磁系统还能够全面提升具有时限性的继电保护装置运行的灵活性，以及运转动作的精准性。

1.4 提高电力稳定性

通过装置自动调节，促使励磁系统在切除短路故障之后，能够自动恢复电压，以此改善火力发电厂发电机的自启动条件。

火力发电厂励磁系统在保持发电机运行安全性与可靠性上，发挥着非常重要的作用，所以，性能良好的励磁系统应在满足其相关要求。即设备处于正常运行状态时，可以根据负荷电流与电压的实时变化，对励磁电流进行适当调整，以此确保其具备充足的功率进行输出。在电力系统出现故障的时候，电压明显降低，可以及时把发电机励磁电流增加到最高值状态，从而保障发电机运行的安全性与稳定性。励磁装置自身不能存在失灵区，主要是为了保证发电机能够在人工稳定区内正常工作，以满足提高系统静态稳定性的相关要求。励磁装置自身还应具备一定的特性，即运转可靠、反应速度快、调整过程稳定。

2 火力发电厂励磁系统常见故障

2.1 无法起压

发电机在正常运行中，如果励磁系统缺乏剩磁，那么就不能构建励磁电压，从而将会直接导致发电机在启动运行的时候，无法获取较好的起压效果。另外发电机运行时不能气压，励磁系统缺乏剩磁，主要是由于剩磁过少，设备维修时线路对接出现错误，使得设备在启动时，快速传输电流，造成剩磁小时，从而使得发电机运行时难以建立电压。

2.2 失磁

火力发电厂发电机在运行时，因为发电机出现失磁现象，造成一系列不良反应是非常常见的。造成发电机失磁的原因是励磁系统出现故障，导致发电机失磁。在实际运行过程中，发电机失磁现象的发生，造成发电机运行时校正器电流逐渐增加，转子电压表显示异常，电流表指针位于0的状态下，汽轮机转速不断增大，频率也随之快速增加，最终造成发电机运行中出现异常。

2.3 转子两点接地

汽轮发电机是火力发电厂的一大主要电气设施设备，在发电过程中，主要用煤炭燃烧进行能量供给，再通过能量转换，产生电能资源。在此作业环境下，发电机在运行时经常会出现严重积灰的状况。积灰再加上发电机转子槽口绝缘被严重损坏，以及引线绝缘损毁，以此造成发电机运行中极有可能出现一点接地故障。而在发电机运行时，励磁系统与转子绕组一旦出现一点或两点接地，则会直接阻碍发电机的正常运行。发电机转子出现接地现象，不仅会造成发电机无功功率显著下降，还会导致励磁电流逐渐上升，仪表盘上的指示灯处于常亮状态，以此在不断运转过程中，对电网运行与用户用电的安全性造成严重威胁。

3 提高火力发电厂励磁系统可靠性的有效措施

3.1 修正调节与控制电路

1）自动电压调节

机箱内部单元之间是以背板为载体进行有机连接的，这样一来，不仅能够减少外部配线，还可以提升励磁系统的稳定性与可靠性。励磁调节器与限制功能的实现，则是依赖于主控机箱软件，并以发电机机端励磁PT信号与内部电压给定信号差值作为重要依据，通过PID校正器进行电压调节，根据CT定子电流检测无功分量，严格按照设定调差系统实现无功补偿。门控单元脉冲输出则是在发大脉冲后，直接与发晶闸管相接处，并对整流桥的输出电流进行有效控制，从而实现闭环调节。

2）励磁电流调节

包含电流调节通道且全面以软件模块为载体的通道中，硬件设施和电压调节之间能够实现共享。励磁电流调节主要是在励磁电流测值与内部电流给定信号差值的基础上，利用PID校正器进行适度调整。调压调节通道基于发电机机端电压，以此作为控制量，保障发电机机端电压能够长时间处于稳定、可靠状态下，电流调节通道主要是基于励磁电流，以其作为控制量，保障励磁电流足够稳定与可靠。

3）通道跟踪与控制

调节器可以无扰动顺利切向备用通道中去，并通过详细比较分析两个通道控制电压之间的明显差异，实时调整跟踪通道的给定值，从而全程跟踪目标。在跟踪过程处于正常状态的时候，正确时指示灯常亮。另外，在跟踪中合理设置动态跟踪回路，以保障在故障切换的时候，发电机调节的稳定性。在发生故障时，不需要进行設置，属于自动切换的形式。通道控制器能够实时监控观察通道中的运行状况，并将内外部信号状态相连接，及时发出相应的控制指令，严格按照既定工作模式恰当选择输出控制脉冲。

3.2 改善技术运行条件

在励磁系统中，调节器是确保励磁控制及时性与平稳性的关键。首先，采用可靠性良好的调节器。调节器类型主要包括模拟类型的电磁型、半导体型，以及微机型的单片微机型、PLC型、PCC型等。模拟型的功能太过单一，扩展性不良，励磁保护与限制功能并不健全，极易出现过励磁或者欠励磁等现象，对此，需要实时改造并利用微机型的励磁调节器。在微机型调节器中，单片微机型的价格极具优势，但是，预算速度比较慢，而且抗干扰性较差，因此在早期使用较为频繁，现阶段主要是用在小型的发电机组中。而PLC型的功能比较健全，可靠性良好，应根据实际情况考虑选用。PCC型则是理想型微机型，具有较高的可靠性，速度较快，可以实现完善的控制功能，是技术改造优先选择的主要机型。其次，保障励磁调节器电源的稳定性与可靠性，采取两路彼此独立的电源进行供电，其中一路可以采用厂用直流系统。再次，把风冷功率整流器的风机单电源改造成双电源，以此提高供电的稳定性与可靠性。双电源工作模式应采用故障自动切换投入模式。在利用双风机的时候，风机应分别连接不同电源。最后，大型发电机励磁调节器应采取两项独立控制通道，两通道分别利用单独的电压互感器、电流互感器、稳压电源。通道处于并列运行状态或者相互备用。

3.3 改进参数管理水平

合理设置自动励磁调节器参数，直接影响着发电机组运行与电力系统的稳定性与可靠性，同时也是电网稳定控制的重要基础。因为设备厂家软件程序更新升级比较快，相关技术人员在提供现场服务的时候，经常会升级程序，所以存在比较严重的安全隐患。对此，应强化对励磁参数的多元化管理，根据继电保护定值管理方式，由生产管理部门整定参数，而维护人员则输入参数，运行人员核对参数，在程序升级之后，整体检修试验，进一步确定参数正确之后，投入运行。

3.4 加强设备维护与管理

想要实时掌控励磁系统运行状况，必须加强巡检与维护保养工作的重视，并统计分析励磁系统故障与具体处理状况，根据相应讨论分析结果，采取具有针对性的、有效的措施，从而提高励磁系统的可靠性。不仅要加强对有进项运行工况要求的发电机进行专业进项运行试验，还要在机组启动、停止、试验中，低速切断励磁，同时要及时修复励磁调节器自动通道发生故障，促使其投入运行，禁止长时间处于手动调节模式运转。

4 结语

總之，在电网快速发展的形势下，电网规模逐渐扩大，励磁系统对于电网安全性与稳定性的影响也越来越明显。因此，相关部门应积极引进新型技术、工艺、设备等，以此优化完善发电机励磁系统能够，并定期对励磁系统进行全面检修维护，一旦发现问题，及时采取措施加以处理，保证机组运行的安全性与高效性。同时，还需要加强对相关工作人员综合素质的重视，只有这样，才能够保证设施设备的正常运行，进而促使火力发电厂励磁系统的稳定运行。

参考文献：

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[2] 张正源.浅析提高火电励磁系统可靠性的措施[J].中国新技术新产品，2013（9）：141-141.

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[4] 李立.火力发电厂发电机励磁系统故障的分析[J].科学之友，2011（24）：46-47.

【通联编辑：张薇】