發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制原理及運(yùn)行維護(hù)案例分析

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的在維持發(fā)電機(jī)端的電壓水平、合理穩(wěn)定分配發(fā)電機(jī)的無功功率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面起到關(guān)鍵性的作用。本文在分析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制原理的基礎(chǔ)上， 結(jié)合案例對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的重要性及措施進(jìn)行了分析，并給出了有效的處理措施。

一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

勵(lì)磁系統(tǒng)是為同步發(fā)電機(jī)提供直流磁場(chǎng)電流設(shè)備的總稱，它是發(fā)電機(jī)的重要組成部分，直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。勵(lì)磁系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)對(duì)象（同步發(fā)電機(jī)）共同組成的反饋控制系統(tǒng)，稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)基本功能是維持電壓水平、提供無功功率。本文從發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)整定和運(yùn)行維護(hù)兩個(gè)方面對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行研究。

二、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)如下圖所示，其由以下幾部分構(gòu)成：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）；勵(lì)磁電源（勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁變壓器）；整流器（AC/DC變換，SCR、二極管）；滅磁與轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)。

三、勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及案例分析

1.勵(lì)磁系統(tǒng)的檢查

（1）開關(guān)量的檢查

模擬調(diào)節(jié)器開關(guān)量輸出，檢查信號(hào)是否正確。給調(diào)節(jié)器發(fā)“開機(jī)”信號(hào)時(shí)，PT電壓在8S內(nèi)未達(dá)到30%時(shí)，發(fā)“起勵(lì)失敗”信號(hào)；當(dāng)手動(dòng)、PT斷線、過勵(lì)限制、強(qiáng)勵(lì)限制、低頻保護(hù)、低勵(lì)限制等信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，均有異常信號(hào)發(fā)出，并在面板上有相應(yīng)的指示燈亮調(diào)節(jié)器功能模擬試驗(yàn)。

（2）模擬量的檢測(cè)

發(fā)電機(jī)PT電壓測(cè)量校正。在端子排上短接勵(lì)磁PT（LPT）和儀表PT（YPT）（分相端接）以及系統(tǒng)PT（XPT）（有些裝置上沒有采用）。加入三相正相序的0~120V電壓，以額定機(jī)組電壓為基準(zhǔn)值，每隔10V記錄測(cè)量顯示值。修改參數(shù)或調(diào)整測(cè)量回路的電位器，使顯示值與實(shí)際值（PT二次電壓）折算到一次側(cè)的電壓值一致。

發(fā)電機(jī)CT電流測(cè)量校正。在端子排上加入三相正相序的0~5A（或0~1A）電流，以額定的定子電流為基準(zhǔn)，記錄測(cè)量顯示值。修改參數(shù)或者調(diào)整測(cè)量回路的電位器，使顯示值與實(shí)際值（CT二次電流）折算到一次側(cè)的電流值一致。

勵(lì)磁電流（IL）或勵(lì)磁電壓（UL）測(cè)量校正。

按照電流傳感器的輸出電壓值或電流值，在端子排上加入的0~20mA（4~20mA）的電流或0~5V的電壓信號(hào)。按照電流傳感器的變比折算到勵(lì)磁電流的實(shí)際值。修改參數(shù)或調(diào)整測(cè)量回路的電位器，使顯示值與所加電壓或電流折算的實(shí)際值（按照電流傳感器的變比折算到勵(lì)磁電流的值）折算到一次側(cè)的電壓值一致。

2.案例分析及處理

（1）勵(lì)磁機(jī)整流輸出故障及處理。某電廠勵(lì)磁方式為無刷勵(lì)磁式（系統(tǒng)接線方式如下），升壓時(shí)給起勵(lì)電流后，發(fā)電機(jī)電壓變化不大，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣，用三相調(diào)壓器直接加電壓至勵(lì)磁功率回路進(jìn)行整流，輸出至額定電流時(shí)發(fā)電機(jī)電壓仍只到30%.勵(lì)磁裝置輸出電流正常，達(dá)到額定電流后發(fā)電機(jī)電壓仍然升不起來基本可以排除勵(lì)磁故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁機(jī)整流部分輸出不正常，經(jīng)檢查為整流二極管有故障，解決后升壓正常。

（2）勵(lì)磁PT電壓故障及處理。某電廠為可控硅自并激勵(lì)磁系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)到額定轉(zhuǎn)速后，運(yùn)行人員在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜上操作“開機(jī)”開關(guān)，發(fā)電機(jī)開機(jī)起勵(lì)后，發(fā)電機(jī)電壓表指針不動(dòng)，勵(lì)磁變副邊電壓表很快滿表，隨即保護(hù)動(dòng)作，滅磁開關(guān)跳開，檢查發(fā)現(xiàn)滅磁開關(guān)兩個(gè)觸頭燒熔，滅磁開關(guān)正上方的-C相可控硅散熱器被嚴(yán)重熏黑，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變壓器高壓保險(xiǎn)（10A）三相由于來不及熔斷，本體均被炸飛掉，高壓保險(xiǎn)柜被驗(yàn)證熏黑。

經(jīng)檢查造成事故的主要原因是PT電壓沒投入，就以“自動(dòng)”方式開機(jī)升壓。由于自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是以PT電壓作為反饋量，沒有檢測(cè)到反饋電壓，控制角一直保持在最小角度。勵(lì)磁電流會(huì)一直上升，發(fā)電機(jī)電壓一直會(huì)上升到飽和點(diǎn)，此時(shí)勵(lì)磁電流繼續(xù)增加，由于電流的增加率很大，電壓會(huì)達(dá)到1.5倍以上，勵(lì)磁變壓器高壓保險(xiǎn)的電流和電壓均超過額定值，高壓保險(xiǎn)來不及熔斷，熔斷時(shí)的能量很大，超過了保險(xiǎn)管內(nèi)部吸收的極限，被炸飛掉。保險(xiǎn)炸飛后三相之間相互拉弧造成發(fā)電機(jī)三相短路，最后發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開滅磁開關(guān)。

四、總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，以及遠(yuǎn)距離重負(fù)荷輸電線路的出現(xiàn)及大型發(fā)電機(jī)開始采用，由半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和晶閘管整流功率柜組成的快速勵(lì)磁系統(tǒng)，使整個(gè)電力系統(tǒng)的阻力不斷減弱。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或受到其他擾動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間低頻率振蕩，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文通過對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的重要性及措施，有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)于發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定安全運(yùn)行具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。