１２ＭＷ機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案研究

岳海燕

摘要：文章介紹了機(jī)組原直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)存在的問(wèn)題，著重闡述了改造所采用的LF2212型自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的配置及調(diào)節(jié)器的主要功能和特點(diǎn)，改造后勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性得到了大大提高。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁系統(tǒng)；直流勵(lì)磁機(jī)；自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)；西貢改造

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009－2374(2009)12－0029－02

勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用。發(fā)電機(jī)事故統(tǒng)計(jì)表明發(fā)電機(jī)事故中約1/3為勵(lì)磁系統(tǒng)事故，這不但影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，也影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，必須要提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。

我公司12MW汽輪發(fā)電機(jī)組系濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)，1996年投入運(yùn)行，其勵(lì)磁系統(tǒng)為直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁型式，采用KFD-3型相復(fù)勵(lì)調(diào)節(jié)器。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，此勵(lì)磁系統(tǒng)已存在很多缺陷和安全隱患，不能夠滿足發(fā)電機(jī)安全、穩(wěn)定發(fā)電的要求，因此我公司決定對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行改造。

一、原勵(lì)磁系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1KFD-3型相復(fù)勵(lì)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)能力差，調(diào)節(jié)精度低，沒(méi)有任何限制保護(hù)功能，勵(lì)磁調(diào)節(jié)主要通過(guò)人工手動(dòng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電阻RC來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷及系統(tǒng)的變化，運(yùn)行人員須經(jīng)常調(diào)整磁場(chǎng)電阻，由于頻繁操作和設(shè)備老化，磁場(chǎng)電阻RC調(diào)整幅度變大，不能靈活調(diào)整，在機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)合上滅磁開(kāi)關(guān)瞬間(沒(méi)有對(duì)磁場(chǎng)電阻進(jìn)行調(diào)整)，發(fā)電機(jī)出口電壓達(dá)4KV，經(jīng)過(guò)兩次大修也沒(méi)有處理好，很難保證機(jī)組的安全運(yùn)行和工作質(zhì)量。

2KFD-3型相復(fù)勵(lì)調(diào)節(jié)器設(shè)備老化嚴(yán)重，現(xiàn)已無(wú)相似原理勵(lì)磁裝置的產(chǎn)品生產(chǎn)，市場(chǎng)上無(wú)法購(gòu)置該調(diào)節(jié)器的配件，給設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)困難。

3直流勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)較大，對(duì)負(fù)荷變化及系統(tǒng)變化不能及時(shí)響應(yīng)，動(dòng)態(tài)性能差。

4直流勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行時(shí)整流子與電刷之間易產(chǎn)生火花，整流子和電刷維護(hù)工作量大。

5勵(lì)磁機(jī)本體絕緣老化嚴(yán)重，絕緣電阻頻繁降低，直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

二、勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案

(一)勵(lì)磁方式的選擇

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的形式有多種多樣，按照供電方式可以劃分為他勵(lì)式和自勵(lì)式兩大類。發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的方式有直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式、交流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式、無(wú)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式(又稱自勵(lì)式靜止勵(lì)磁)。自勵(lì)式靜止勵(lì)磁可分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)兩種方式。在發(fā)電機(jī)的各種勵(lì)磁方式中，自并勵(lì)方式以其接線簡(jiǎn)單，可靠性高，造價(jià)低，電壓相應(yīng)速度快，滅磁效果好等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)本廠的實(shí)際情況結(jié)合省內(nèi)外各發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)改造的經(jīng)驗(yàn)，我公司決定將機(jī)組的勵(lì)磁方式由原來(lái)的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁改造為自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。這種勵(lì)磁方式勵(lì)磁電源由發(fā)電機(jī)出口經(jīng)勵(lì)磁變壓器降壓后得到合適的交流電壓，經(jīng)整流裝置整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，由自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁電流的大小。其特點(diǎn)就是不需要同軸勵(lì)磁機(jī)，系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)速度快，有利于提高發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定。

(二)系統(tǒng)配置

勵(lì)磁系統(tǒng)改造采用了由威望博爾(北京)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的LF2212型自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一面LF2212雙通道全數(shù)碼微控制勵(lì)磁柜和一臺(tái)勵(lì)磁變壓器組成。

1LF2212雙通道全數(shù)碼微控制勵(lì)磁柜配置。該勵(lì)磁柜配置有以下幾部分：交流380V或直流220V起勵(lì)單元、LF2212型全數(shù)碼微控制調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁系統(tǒng)限制及保護(hù)、大功率智能化整流模塊、阻容滅磁系統(tǒng)及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)。

2勵(lì)磁變壓器的選擇。(1)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁參數(shù)：額定功率12MW，額定電壓6.3KV，額定勵(lì)磁電壓1875V，額定勵(lì)磁電流224A；(2)選擇原則。勵(lì)磁變壓器繞組的聯(lián)接一般采用“Y，d”或“D，y”接線。由于可控硅整流裝置換流時(shí)產(chǎn)生高次諧波，勵(lì)磁變壓器的選擇首先充分考慮整流負(fù)載電流分量中高次諧波所產(chǎn)生的熱量，并且高壓繞組與低壓繞組之間設(shè)有靜電屏蔽，同時(shí)勵(lì)磁變壓器應(yīng)能滿足汽輪發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)時(shí)130％額定機(jī)端電壓的要求。另外考慮到勵(lì)磁變壓器必須可靠，強(qiáng)勵(lì)時(shí)要有一定的過(guò)載能力，因此宜選用維護(hù)簡(jiǎn)單、過(guò)載能力強(qiáng)的干式變壓器；(3)變壓器二次電壓的選擇。按勵(lì)磁系統(tǒng)提供1，8倍額定勵(lì)磁電壓選擇。E2=1.8×187.5÷1.35÷COS10°÷0.85=298.7V，實(shí)際取值為300V；(4)變壓器的額定容量s=3× 300×224×0.816×1.15=109220.75VA，實(shí)際取值為125KVA；(5)勵(lì)磁變壓器采用三相環(huán)氧澆注干式變壓器，Ydll接線，變比為6300/300V，額定容量為125KVA，原、付邊繞組間加屏蔽層，并可靠接地。

(三)LF2212型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能和特點(diǎn)

1該調(diào)節(jié)器對(duì)機(jī)端電壓進(jìn)行全數(shù)碼的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使機(jī)端電壓或無(wú)功功率維持在給定值，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)精度高，可靠性高。

2具有誤勵(lì)磁、過(guò)勵(lì)反時(shí)限、欠勵(lì)、PT斷線、V／HZ保護(hù)、失脈沖、均流越限檢測(cè)及保護(hù)、過(guò)流、空載過(guò)壓等保護(hù)功能，用于保護(hù)勵(lì)磁裝置本身和同步發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

3具有手動(dòng)、自動(dòng)(恒機(jī)端電壓、恒功率因數(shù)、恒無(wú)功功率)調(diào)節(jié)勵(lì)磁功能，相互切換無(wú)擾動(dòng)。

4采用雙通道互為備用工作方式，雙通道無(wú)擾動(dòng)自動(dòng)切換。

5裝置電源采用直流和交流雙路供電，兩路電源經(jīng)二極管并聯(lián)運(yùn)行，互為冗余，提高了裝置的可靠性。

6選用阻容無(wú)觸點(diǎn)的靜態(tài)滅磁方法，無(wú)噪音、無(wú)操作過(guò)電壓、可靠、平穩(wěn)。

7具有恒電壓、恒勵(lì)磁電流、恒無(wú)功功率、恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能，可選其中任一調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流為發(fā)電機(jī)額定電壓和電流的110％，勵(lì)磁系統(tǒng)能連續(xù)運(yùn)行。

9勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)為2，且按發(fā)電機(jī)端電壓額定值為80％時(shí)計(jì)算，允許強(qiáng)勵(lì)時(shí)間不小于30s。

三、結(jié)語(yǔ)

我公司12MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造后所使用的LF2212型自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)投運(yùn)后性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，保證了發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、連續(xù)地正常運(yùn)行，達(dá)到了對(duì)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的最佳控制，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]山西省電力工業(yè)局，繼電保護(hù)(中級(jí)工)[M]，中國(guó)電力出版社。1997

[2]北京重型電機(jī)廠威望博爾(北京)科技發(fā)展有限公司LF2000系列同步發(fā)電機(jī)全數(shù)碼勵(lì)磁裝置原理及使用說(shuō)明，2005