熱電公司發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造

蔡娟　賈春梅

【摘 要】為了保證發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的勵(lì)磁機(jī)已不能滿(mǎn)足需要。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)以其接線(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠性高、工程造價(jià)低、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度快、滅磁效果好的特點(diǎn)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁系統(tǒng)；在線(xiàn)調(diào)節(jié)；安全；穩(wěn)定

龍口礦業(yè)集團(tuán)熱電有限公司4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用直流勵(lì)磁機(jī)供電的運(yùn)行方式，勵(lì)磁電流由磁場(chǎng)變阻器調(diào)節(jié)，帶6MW負(fù)荷時(shí)投入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒功率因數(shù)方式運(yùn)行。自2003年投入運(yùn)行以來(lái)，勵(lì)磁機(jī)銅頭磨損嚴(yán)重，碳刷打火現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，材料消耗大，尤其是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)備元件嚴(yán)重老化，產(chǎn)品已淘汰，出現(xiàn)故障不能投入使用。

1 4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述及現(xiàn)狀：

熱電公司4#發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由2個(gè)發(fā)電機(jī)小室組成，0米層發(fā)電機(jī)小室主要設(shè)備為滅磁屏，3.5米層發(fā)電機(jī)小室主要設(shè)備有發(fā)電機(jī)出口母線(xiàn)、高壓隔離開(kāi)關(guān)、兩組電壓互感器以及發(fā)電機(jī)出線(xiàn)電纜，4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制柜及保護(hù)控制屏在主控室。

該系統(tǒng)2003年投入運(yùn)行，勵(lì)磁柜采用直流勵(lì)磁機(jī)供電的運(yùn)行方式，勵(lì)磁電流由磁場(chǎng)變阻器調(diào)節(jié)，磁場(chǎng)變阻器由于多年使用，存在調(diào)整不平滑現(xiàn)象，給運(yùn)行操作帶來(lái)安全隱患。同時(shí)磁調(diào)節(jié)器設(shè)備元件嚴(yán)重老化，產(chǎn)品已淘汰，出現(xiàn)故障不能投入使用，磁場(chǎng)變阻器調(diào)節(jié)跟蹤速度慢，當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)容易導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁跳閘。勵(lì)磁機(jī)銅頭磨損嚴(yán)重，碳刷打火現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，給發(fā)電機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

2 工作原理

在發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，勵(lì)磁電源由接在發(fā)電機(jī)機(jī)端的勵(lì)磁變壓器提供，由三相全控橋整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流?？刂撇糠重?fù)責(zé)將電量采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)控制規(guī)律運(yùn)算后送出控制量即三相全控橋各可控硅的觸發(fā)角α。通過(guò)觸發(fā)角的改變來(lái)控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的測(cè)量值低于給定值時(shí)，增大勵(lì)磁電流，此時(shí)機(jī)端電壓上升；反之，減小勵(lì)磁電流。

自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置其通常由測(cè)量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測(cè)量信號(hào)（如電壓、電流等），經(jīng)測(cè)量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵(lì)磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無(wú)功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的條件下運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。

3 4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)配置

1）勵(lì)磁控制柜1面 HWJT-09C雙微機(jī)型雙“自動(dòng)+手動(dòng)”通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；雙通道互為熱備用，相互無(wú)擾動(dòng)切換；參數(shù)在線(xiàn)修改；交、直流側(cè)暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)裝置；整流元件分相組裝，方便維修和維護(hù)；磁場(chǎng)斷路器；線(xiàn)性電阻滅磁。

2）勵(lì)磁變壓器1臺(tái) 環(huán)氧干式變壓器。F級(jí)絕緣，自然冷卻

4 現(xiàn)場(chǎng)改造方案

1）拆除主控室原4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制柜，安裝新的控制調(diào)節(jié)柜。

2）在0米層發(fā)電機(jī)出線(xiàn)小室東側(cè)閑置小室內(nèi)增加勵(lì)磁變一臺(tái)，在4#發(fā)電機(jī)3米層增加勵(lì)磁變高壓隔離開(kāi)關(guān)一組、高壓熔斷器一組，并用高壓電纜與發(fā)電機(jī)出口母線(xiàn)連接。

3）在原4#發(fā)電機(jī)小間0米層安裝勵(lì)磁柜，將勵(lì)磁變低壓側(cè)通過(guò)電纜引至勵(lì)磁柜， 勵(lì)磁柜輸出通過(guò)電纜引至4#發(fā)電機(jī)本體滑環(huán)處。

4）主控室控制調(diào)節(jié)柜和4#發(fā)電機(jī)0米層小間內(nèi)勵(lì)磁柜用電纜連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測(cè)量功能。

5）增加勵(lì)磁變保護(hù)，安裝在發(fā)電機(jī)保護(hù)控制屏。

6）勵(lì)磁柜與后臺(tái)通訊，并在后臺(tái)上實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)功能。

5 系統(tǒng)調(diào)試

5.1 靜態(tài)試驗(yàn)

5.1.1 調(diào)節(jié)器測(cè)量校正試驗(yàn)

根據(jù)發(fā)電機(jī)的PT，CT副邊參數(shù)、電流傳感器的輸出，在端子排上加入?yún)⒖剂?，校正顯示值與實(shí)際加入值一致。

5.1.2 功率回路小負(fù)載試驗(yàn)

斷開(kāi)勵(lì)磁變副邊到勵(lì)磁柜和轉(zhuǎn)子到勵(lì)磁柜的電纜，將三相調(diào)壓器副邊接在勵(lì)磁柜原來(lái)接到勵(lì)磁變副邊的銅排上，試驗(yàn)負(fù)載電阻接在原來(lái)接轉(zhuǎn)子電纜的銅排上。

三相調(diào)壓器副邊輸出三相（75）V交流電壓，負(fù)載電阻（30）Ω，改變控制角，用萬(wàn)用表測(cè)量負(fù)載電阻兩端的電壓，觀測(cè)輸出電壓是否是線(xiàn)性上升，

5.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前，6KVⅣ段母線(xiàn)帶電。將4#發(fā)電機(jī)系統(tǒng)全部恢復(fù)。拆除4#發(fā)電機(jī)出口母線(xiàn)接地線(xiàn)，合上04-91、04-92及勵(lì)磁變刀閘。將04開(kāi)關(guān)小車(chē)推至試驗(yàn)位置。合上勵(lì)磁屏控制電源，合上勵(lì)磁柜調(diào)節(jié)器交流電源、風(fēng)扇電源、調(diào)節(jié)器直流電源、控制電源以及起勵(lì)電源。

5.2.1 發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁系統(tǒng)閉環(huán)試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：將勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)接到發(fā)電機(jī)機(jī)端出口母線(xiàn)上，轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速。

1）手動(dòng)方式升壓試驗(yàn)

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇在“手動(dòng)運(yùn)行”方式。合滅磁開(kāi)關(guān)，給調(diào)節(jié)器發(fā)“開(kāi)機(jī)”命令。緩慢增加勵(lì)磁以升高機(jī)端電壓，直到105%的額定值，記錄手動(dòng)方式調(diào)節(jié)電壓的實(shí)際范圍。

2）自動(dòng)方式升壓試驗(yàn)

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇在“自動(dòng)運(yùn)行”方式。合滅磁開(kāi)關(guān)，將給定電壓設(shè)置為50%，給調(diào)節(jié)器發(fā)“開(kāi)機(jī)”命令緩慢增加勵(lì)磁以升高機(jī)端電壓，直到105%的額定值記錄自動(dòng)方式調(diào)節(jié)電壓的實(shí)際范圍。

3）手動(dòng)/ 自動(dòng)切換試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)電壓在自動(dòng)方式下將電壓升到額定后，將調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)為手動(dòng)方式，此時(shí)電壓應(yīng)該無(wú)明顯變化。

4）逆變滅磁試驗(yàn)

將發(fā)電機(jī)電壓升至額定值，操作“滅磁”按鈕使發(fā)電機(jī)電壓迅速降至零。

5）跳滅磁開(kāi)關(guān)試驗(yàn)

將發(fā)電機(jī)電壓升至額定值，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)電壓迅速降至零。

5.2.2 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后勵(lì)磁系統(tǒng)的試驗(yàn)

1）勵(lì)磁系統(tǒng)帶負(fù)荷切換試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷80%以上，進(jìn)行AVR的自動(dòng)-手動(dòng)及兩套調(diào)節(jié)器之間的切換試驗(yàn)。確認(rèn)在切換過(guò)程中，無(wú)明顯的擾動(dòng)情況發(fā)生。

2）勵(lì)磁系統(tǒng)帶負(fù)荷試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)帶一定的有功負(fù)荷，按“增磁”、“減磁”按鈕，緩慢調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率至額定，在調(diào)節(jié)過(guò)程中，無(wú)功應(yīng)該無(wú)突變的現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)4#發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造，解決了熱電公司4#發(fā)電機(jī)原勵(lì)磁系統(tǒng)存在的勵(lì)磁調(diào)整不平滑、調(diào)節(jié)跟蹤速度慢、當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)容易導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁跳閘等隱患，且由于4#勵(lì)磁機(jī)的退出運(yùn)行，不再使用勵(lì)磁碳刷，減少了材料消耗。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用雙通道互為冗余結(jié)構(gòu)，使勵(lì)磁柜調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定可靠?？蓪?shí)現(xiàn)在線(xiàn)調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足不同工況下的運(yùn)行。操作簡(jiǎn)單可靠，減少員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。提高了4#發(fā)電機(jī)發(fā)、供電的安全性、可靠性，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：張濤]