浅谈水电厂水轮发电机组励磁系统的运行

严鹏

摘要：电厂作为电力供电的重要源头，如何做好电力能源的提供，减少能源消耗，直接关系到能源的利用率。励磁系统运行的稳定性决定了电厂的生产效益和电网的稳定性，因此，切实做好电厂发电机励磁系统的升级维护，减少意外故障的发生。励磁系统关系着水电厂的生产工作进度和任务完成质量。

关键词：励磁系统运行;水电厂;水轮发电机组

随着能源的不断消耗，节能问题成为当前关注的焦点。而电厂作为电力供电的重要源头，如何做好电力能源的提供，减少能源消耗，直接关系到能源的利用率。励磁系统作为发电机组的核心部位，系统运行的稳定性决定了电厂的生产效益和电网的稳定性，因此，切实做好电厂发电机励磁系统的升级维护，减少意外故障的发生，可以促进水电厂健康发展，从而提高水电厂的发电效率。

励磁系统是大型发电厂电气系统的重要组成部分，发电机励磁系统电流大小直接影响发电机无功输出的大小，是确保发电机组、电力系统电压稳定运行的关键。在正常运行情况下，发电机定子输出的电流一部分输送至电网系统供给用户，一部分经励磁系统降压、整流后接入同步发电机的转子系统，产生恒定磁场。在汽轮机的带动下，转子以3000 r/min的速度转动，形成交变磁场，切割发电机定子线圈做磁感线运动，发电机定子线圈向用户、电网等持续供应高质量的电能。在发电机正常运行中，励磁系统因某种原因跳闸，发电机将会失去励磁，导致电力系统的电压、频率将会有较大的波动，影响电力系统稳定运行。

一、励磁系统运行中存在的问题

1.设备老化陈旧

现在大多数水电厂水轮发电机组励磁系统因为运行时间过长并且没有得到良好的维护，各部件老化严重故障频发：主要有励磁调节柜触摸屏触摸失灵，屏幕灰暗看不清。零起升压操作系统反应迟缓，无法快速建压。励磁功率柜可控硅整流器击穿损坏被迫单柜运行，快熔熔断。残压起励失败频发要手动投初励起励建压等，种种故障为电厂安全生产及电网稳定运行埋下事故隐患。

2.环境因素影响及设备备品配件不足

水电厂的生产效益很大程度上取决于电力设备的无故障运行。因我国大多数水电一般都是厂远离市区，交通又极为不方便，备品配件不能及时采购运输到位，从而延误造成设备检修工作周期长、时间久、同时又因励磁系统老旧淘汰厂家已不生产备品配件极力推广新系统，造成水电厂水轮发电机组励磁系统因配件紧缺机组带病运行，因此很容易出现故障，针对这种情况，电厂缺乏有效的措施，从而导致励磁系统工作效率低下，设备落后，故障频发，从而影响到电厂的安全生产工作情况。为了应对新时代的新需求，电厂需要切实做好设备更新换代工作，特别是设备的运行情况，需要满足时代智能电网的需求。

二、现阶段励磁系统的改造升级方法与措施

1.推广电气制动

针对机械制动中出现制动瓦磨损产生固体颗粒，污染发电机定转子表面以及惯性大、停机慢的问题。推广电气制动的话，能够利用电制动力矩大，无污染的优点，使水电厂水轮发电机组停机速度加快，减少了停机过程产生的污染颗粒，对机组安全运行提供了多一分保障。

经过电制动变，降压后接至励磁系统进线切换柜，电制动进线开关与励磁变副边的进线开关一起安置在进线切换柜内，采用的是ABB的断路器。同时电制动和励磁系统共用功率柜的可控硅整流回路，没有增设单独的整流柜，增加了设备空间利用的合理性。

2.建设励磁综合信息管理系统

综合信息管理系统由于数据的完整性，专业性，可用于解决电力生产企业如下难题：

（1）用于解决励磁系统偶发性故障：偶发性故障也称作软故障，即通常只出现1次或者间隔很长时间才出现1次的故障，该故障常有时间短、频次少、数据难以追忆等特点。在实时控制系统中处理这种偶发性故障，由于缺乏当时工况数据，处理起来相当棘手。而综合信息管理系统是一个实时采集并存储数据的系统，存储了励磁系统运行过程的全部数据，包括了励磁系统各个开关量、机组的各个模拟量以及系统实时参数等数据。因此在发生偶发性故障之后即可从系统中调出对应数据进行故障分析，从根本上解决了偶发性故障数据追忆分析的难点。

（2）用于解决日常维护中一些因专业知识欠缺而导致检修问题无从下手的问题：电站用户作为专用设备的使用用户，在对设备的专业了解上并不像生产厂家一样熟悉，有时候设备运行过程中出现了一些的问题，往往都要通过咨询厂家、提供故障數据等繁琐的过程才能最终解决，即费时又费力，同时也会对发电企业造成一定经济损失。由于综合信息管理系统集合了专家经验数据库，可对多种信号的发生及故障原因进行定位分析，如励磁系统起励失败，通过调用综合信息管理系统提供的起励分析功能，该系统会主动利用经验数据库对失败原因进行查找分析，指出故障原因，并提供故障解决方案。

（3）用于解决使用者不熟悉励磁行业标准的问题：对于不熟悉励磁行业标准的使用者来说，励磁系统运行工况是否满足工业标准或者国家标准往往不得而知，只有在故障后才后知后觉。这在提早发现励磁系统故障，对生产风险的早期预警是十分不利的。

（4）用于弥补电厂监控系统局限性：由于电厂监控系统的采集数据与数量的原因，其采样间隔往往都以秒级计算，且所采集的数据类型通常不够完整。综合信息管理系统可高速采集显示励磁系统的所有信号量，包括系统内部中间状态量，弥补了监控数据不完整及数据精度问题。

（5）可用于风险评估、提前预警：综合信息管理系统通过对长期积累的数据主动进行比较分析，对偏离正常值的数据进行预警。

三、励磁系统原理

同步电机转子中所流过的电流被称作励磁电流，正常的运行状态下，将直流电压加在转子两端从而产生励磁电流，现在一般使用可控硅整流系统构成的励磁装置进行整流后得到这个直流电压。进行合理地分配电力，能够增强电力系统的静态稳定性。发电机的励磁功率来源于发电机端，在经过降压和整流后，送到发电机进行励磁。

结束语

综上所述，励磁系统在水电厂电力生产中起到了关键作用，该系统的运行，将直接影响电力输出。为此，为保证电力供应质量，对励磁系统做一定的了解和认识具有重要的现实意义。

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