水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器的改造與運行分析

張龍

【摘要】 水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器作為調節(jié)水輪發(fā)電機發(fā)電電壓的主要設備，對水利發(fā)電企業(yè)的安全生產有著重要影響。本文針對水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器的改造與運行進行分析，為水輪發(fā)電機勵磁自動調節(jié)器在我國水利發(fā)電領域的推廣和應用提供資料參考。

【關鍵詞】 水輪發(fā)電機 勵磁調節(jié)器 改造 運行分析

我國有著豐富的水利資源，隨著能源體制改革的推進，人們對水利資源的利用越來越重視。電力體制改革競價上網的實施，更是給水利發(fā)電企業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇。由于競價上網對電能電壓和電流穩(wěn)定性的要求較高，水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器作為維持母線電壓給定水平的設備，對水電企業(yè)生產的電能安全上網并實現(xiàn)經濟效益具有重要意義。

一、水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器工作原理分析

水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器對母線電壓的調節(jié)有重要作用，水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器能夠穩(wěn)定的分配機組間的無功功率，并有效的提升電力系統(tǒng)的運行動態(tài)性能和輸電線路的傳輸能力，水輪機勵磁調節(jié)器能夠有效的實現(xiàn)對水輪機發(fā)電電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的調節(jié)。保證電力系統(tǒng)在遭受微小擾動后能夠自動回復到原來的運行狀態(tài)，當系統(tǒng)遭受短時間大擾動后，勵磁調節(jié)器能夠在第一個搖擺周期內實現(xiàn)同步發(fā)電機的同步和新穩(wěn)態(tài)，并且提升系統(tǒng)對某些大擾動的發(fā)電機同步運行回復能力，提升發(fā)電機的穩(wěn)定性。

一般來說，勵磁調節(jié)器根據(jù)工作原理劃分有改變勵磁機勵磁電流、改變勵磁機的附加勵磁電流和改變可控硅的導通角三種。由于在發(fā)電機轉子回路中改變勵磁電流十分困難，故而改變勵磁機勵磁電流的方法一般不采用?，F(xiàn)在水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器常見的工作原理為改變勵磁機的附加勵磁電流和改變可控硅的導通角，改變附加勵磁電流的裝置一般都是電磁型勵磁調節(jié)器，電磁型勵磁調節(jié)器沒有失靈區(qū)，并且能夠有效的提升并列發(fā)電機的工作穩(wěn)定性。

二、水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器的任務及要求

2.1水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器的工作任務

水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器在電力系統(tǒng)中起著調節(jié)各發(fā)電機同步電壓的作用，具體來說，水輪機勵磁調節(jié)器必須能夠實現(xiàn)維持發(fā)電機端電壓水平并合理分配各機組無功符合的任務，還需要能夠提升電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和輸電線路的傳輸能力。除此之外水輪發(fā)電機的勵磁調節(jié)器還能夠提升帶時限動作繼電器的靈敏度，并改善異步電機的啟動條件和加速短路后系統(tǒng)電壓的恢復速度。同時，水輪機發(fā)電機勵磁調節(jié)器還要求能夠改善發(fā)電機失磁運行時的電力系統(tǒng)工作條件并防止水輪發(fā)電機突然電壓過度升高。

2.2水輪機組勵磁調節(jié)器的工作要求

水輪機組勵磁調節(jié)器對于發(fā)電和發(fā)電企業(yè)電力系統(tǒng)的運營有著重要影響，因此水輪機勵磁調節(jié)器需要滿足以下幾點要求。首先水輪機勵磁調節(jié)器必須能夠可靠工作，如果勵磁調節(jié)器發(fā)生故障很可能使機組停機，甚至對電力系統(tǒng)造成嚴重的影響。其次，水輪機勵磁調節(jié)器必須具有足夠的輸出容量，使其能夠在滿足正常運營水輪機勵磁調節(jié)的同時還能夠滿足短路等故障發(fā)生時強勵磁調節(jié)的需求。再次，水輪機勵磁調節(jié)器需要具有較迅速的系統(tǒng)反應速度，并能夠具有高輸送能力，實現(xiàn)對發(fā)電機第一時間的勵磁調節(jié)。最后，還需要保證勵磁調節(jié)器的靜態(tài)穩(wěn)定性，保證水輪機勵磁調節(jié)器沒有失靈區(qū)和調節(jié)死角。

三、水輪發(fā)電機勵磁調節(jié)器的改造與運行分析

目前在水利發(fā)電領域常用的勵磁調節(jié)器為可控硅勵磁調節(jié)裝置，本文針對水輪發(fā)電機可控硅勵磁調節(jié)器的改造和運行進行分析，以促進可控硅勵磁調節(jié)器在水利發(fā)電領域的推廣和應用。水輪發(fā)電機可控硅勵磁反饋控制的基本工作原理為：通過PT和CT測量發(fā)電機電壓和無功，與給定電壓Ug.n比較后獲得電壓差ΔUg=Ug.n-Ug，經綜合放大后得到控制信號Uc。根據(jù)控制信號和同步信號計算可控硅的導通角α，從而控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機運行在穩(wěn)定狀態(tài)?？煽毓鑴畲耪{節(jié)器能夠較好的滿足計算機控制的需要，隨著水電廠計算機監(jiān)控統(tǒng)的逐步實施，要完善勵磁調節(jié)器與計算機監(jiān)控的有關接口電路，可采用先進的數(shù)字電位器調整給定電壓?，F(xiàn)場要求調節(jié)器設計更合理，有更加完善有效的限制和保護電路，保護電路的整定配合要經過現(xiàn)場試驗。筆者認為調節(jié)器更新改造要根據(jù)現(xiàn)場情況確定，根據(jù)機組的大小及其在電網中的重要性，選擇采用勵磁調節(jié)器的種類。提升勵磁調節(jié)器的可靠性、性能、維護性，與功能。通過對勵磁調節(jié)器的選擇，實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組勵磁調節(jié)的自動控制，從而提升我國水利發(fā)電企業(yè)生產電能的電流和電壓穩(wěn)定性，保證上網的電能符合安全標準。

綜上所述，雖然我國水利發(fā)電領域發(fā)展較晚，但隨著近年來我國經濟和科技的發(fā)展，自動勵磁調節(jié)器已經能夠實現(xiàn)國產。相信在不久的將來，我國水輪機勵磁自動調節(jié)器必然得到進一步發(fā)展，并被推廣應用到我國水利發(fā)電領域，為我國水利資源的利用和能源改革的成功貢獻力量。

參 考 文 獻

[1]孫元章.全數(shù)字式非線性最優(yōu)勵磁控制器的原理及應用.電力自動化設備.1999.

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[3]陳小明.發(fā)電機滅磁失敗原因分析及改造措施.電力系統(tǒng)自動化.1999