提高火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)可靠性的有效措施

蔡軍

摘要：在社會經濟發(fā)展的推動下，電能的重要影響作用越來越突出。而作為電力生產的主要生產機構，火力發(fā)電廠的重要性也不言而喻。但是，火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)故障的存在，直接影響著整個發(fā)電廠的正常運行，對此采取有效措施，提高勵磁系統(tǒng)的可靠性，勢在必行。據此，本文主要對提高火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)可靠性的有效措施進行了詳細分析，以期能夠為社會發(fā)展提供更加穩(wěn)定的電能。

關鍵詞：提高；火力發(fā)電廠；勵磁系統(tǒng)；可靠性；有效措施

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）04-0216-02

1 火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)的重要作用

1.1 控制電壓

就火力發(fā)電廠勵磁控制系統(tǒng)而言，控制電壓主要保持發(fā)電機端電壓始終處于設定位置。在系統(tǒng)正常運行時，為同步發(fā)電機提供所需勵磁功率，在機組負荷出現(xiàn)變化的時候，勵磁系統(tǒng)應依據各種負荷具體情況，對勵磁電流進行自動調節(jié)，以此保持機端電壓或者電網固定點的電壓處于給定水平。

1.2 分配無功

火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)應合理配合并聯(lián)運行發(fā)電機組無功功率，對系統(tǒng)調節(jié)特性進行調整，確保其能夠滿足控制發(fā)電機組電流、功率因數、無功功率等相關參數具體要求。

1.3 維護電力設備安全運行

處于正常運行或者故障的狀況下，可以保證勵磁系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)穩(wěn)定性。在發(fā)生短路故障時，或者故障切除之后，性能比較好的勵磁控制系統(tǒng)可以在保證電力系統(tǒng)電壓的同時，并加快電壓及時恢復，以此保證電力設備能夠長期處于穩(wěn)定、安全、可靠的運行狀態(tài)。勵磁系統(tǒng)還能夠全面提升具有時限性的繼電保護裝置運行的靈活性，以及運轉動作的精準性。

1.4 提高電力穩(wěn)定性

通過裝置自動調節(jié)，促使勵磁系統(tǒng)在切除短路故障之后，能夠自動恢復電壓，以此改善火力發(fā)電廠發(fā)電機的自啟動條件。

火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)在保持發(fā)電機運行安全性與可靠性上，發(fā)揮著非常重要的作用，所以，性能良好的勵磁系統(tǒng)應在滿足其相關要求。即設備處于正常運行狀態(tài)時，可以根據負荷電流與電壓的實時變化，對勵磁電流進行適當調整，以此確保其具備充足的功率進行輸出。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，電壓明顯降低，可以及時把發(fā)電機勵磁電流增加到最高值狀態(tài)，從而保障發(fā)電機運行的安全性與穩(wěn)定性。勵磁裝置自身不能存在失靈區(qū)，主要是為了保證發(fā)電機能夠在人工穩(wěn)定區(qū)內正常工作，以滿足提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的相關要求。勵磁裝置自身還應具備一定的特性，即運轉可靠、反應速度快、調整過程穩(wěn)定。

2 火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)常見故障

2.1 無法起壓

發(fā)電機在正常運行中，如果勵磁系統(tǒng)缺乏剩磁，那么就不能構建勵磁電壓，從而將會直接導致發(fā)電機在啟動運行的時候，無法獲取較好的起壓效果。另外發(fā)電機運行時不能氣壓，勵磁系統(tǒng)缺乏剩磁，主要是由于剩磁過少，設備維修時線路對接出現(xiàn)錯誤，使得設備在啟動時，快速傳輸電流，造成剩磁小時，從而使得發(fā)電機運行時難以建立電壓。

2.2 失磁

火力發(fā)電廠發(fā)電機在運行時，因為發(fā)電機出現(xiàn)失磁現(xiàn)象，造成一系列不良反應是非常常見的。造成發(fā)電機失磁的原因是勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致發(fā)電機失磁。在實際運行過程中，發(fā)電機失磁現(xiàn)象的發(fā)生，造成發(fā)電機運行時校正器電流逐漸增加，轉子電壓表顯示異常，電流表指針位于0的狀態(tài)下，汽輪機轉速不斷增大，頻率也隨之快速增加，最終造成發(fā)電機運行中出現(xiàn)異常。

2.3 轉子兩點接地

汽輪發(fā)電機是火力發(fā)電廠的一大主要電氣設施設備，在發(fā)電過程中，主要用煤炭燃燒進行能量供給，再通過能量轉換，產生電能資源。在此作業(yè)環(huán)境下，發(fā)電機在運行時經常會出現(xiàn)嚴重積灰的狀況。積灰再加上發(fā)電機轉子槽口絕緣被嚴重損壞，以及引線絕緣損毀，以此造成發(fā)電機運行中極有可能出現(xiàn)一點接地故障。而在發(fā)電機運行時，勵磁系統(tǒng)與轉子繞組一旦出現(xiàn)一點或兩點接地，則會直接阻礙發(fā)電機的正常運行。發(fā)電機轉子出現(xiàn)接地現(xiàn)象，不僅會造成發(fā)電機無功功率顯著下降，還會導致勵磁電流逐漸上升，儀表盤上的指示燈處于常亮狀態(tài)，以此在不斷運轉過程中，對電網運行與用戶用電的安全性造成嚴重威脅。

3 提高火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)可靠性的有效措施

3.1 修正調節(jié)與控制電路

1）自動電壓調節(jié)

機箱內部單元之間是以背板為載體進行有機連接的，這樣一來，不僅能夠減少外部配線，還可以提升勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。勵磁調節(jié)器與限制功能的實現(xiàn)，則是依賴于主控機箱軟件，并以發(fā)電機機端勵磁PT信號與內部電壓給定信號差值作為重要依據，通過PID校正器進行電壓調節(jié)，根據CT定子電流檢測無功分量，嚴格按照設定調差系統(tǒng)實現(xiàn)無功補償。門控單元脈沖輸出則是在發(fā)大脈沖后，直接與發(fā)晶閘管相接處，并對整流橋的輸出電流進行有效控制，從而實現(xiàn)閉環(huán)調節(jié)。

2）勵磁電流調節(jié)

包含電流調節(jié)通道且全面以軟件模塊為載體的通道中，硬件設施和電壓調節(jié)之間能夠實現(xiàn)共享。勵磁電流調節(jié)主要是在勵磁電流測值與內部電流給定信號差值的基礎上，利用PID校正器進行適度調整。調壓調節(jié)通道基于發(fā)電機機端電壓，以此作為控制量，保障發(fā)電機機端電壓能夠長時間處于穩(wěn)定、可靠狀態(tài)下，電流調節(jié)通道主要是基于勵磁電流，以其作為控制量，保障勵磁電流足夠穩(wěn)定與可靠。

3）通道跟蹤與控制

調節(jié)器可以無擾動順利切向備用通道中去，并通過詳細比較分析兩個通道控制電壓之間的明顯差異，實時調整跟蹤通道的給定值，從而全程跟蹤目標。在跟蹤過程處于正常狀態(tài)的時候，正確時指示燈常亮。另外，在跟蹤中合理設置動態(tài)跟蹤回路，以保障在故障切換的時候，發(fā)電機調節(jié)的穩(wěn)定性。在發(fā)生故障時，不需要進行設置，屬于自動切換的形式。通道控制器能夠實時監(jiān)控觀察通道中的運行狀況，并將內外部信號狀態(tài)相連接，及時發(fā)出相應的控制指令，嚴格按照既定工作模式恰當選擇輸出控制脈沖。

3.2 改善技術運行條件

在勵磁系統(tǒng)中，調節(jié)器是確保勵磁控制及時性與平穩(wěn)性的關鍵。首先，采用可靠性良好的調節(jié)器。調節(jié)器類型主要包括模擬類型的電磁型、半導體型，以及微機型的單片微機型、PLC型、PCC型等。模擬型的功能太過單一，擴展性不良，勵磁保護與限制功能并不健全，極易出現(xiàn)過勵磁或者欠勵磁等現(xiàn)象，對此，需要實時改造并利用微機型的勵磁調節(jié)器。在微機型調節(jié)器中，單片微機型的價格極具優(yōu)勢，但是，預算速度比較慢，而且抗干擾性較差，因此在早期使用較為頻繁，現(xiàn)階段主要是用在小型的發(fā)電機組中。而PLC型的功能比較健全，可靠性良好，應根據實際情況考慮選用。PCC型則是理想型微機型，具有較高的可靠性，速度較快，可以實現(xiàn)完善的控制功能，是技術改造優(yōu)先選擇的主要機型。其次，保障勵磁調節(jié)器電源的穩(wěn)定性與可靠性，采取兩路彼此獨立的電源進行供電，其中一路可以采用廠用直流系統(tǒng)。再次，把風冷功率整流器的風機單電源改造成雙電源，以此提高供電的穩(wěn)定性與可靠性。雙電源工作模式應采用故障自動切換投入模式。在利用雙風機的時候，風機應分別連接不同電源。最后，大型發(fā)電機勵磁調節(jié)器應采取兩項獨立控制通道，兩通道分別利用單獨的電壓互感器、電流互感器、穩(wěn)壓電源。通道處于并列運行狀態(tài)或者相互備用。

3.3 改進參數管理水平

合理設置自動勵磁調節(jié)器參數，直接影響著發(fā)電機組運行與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，同時也是電網穩(wěn)定控制的重要基礎。因為設備廠家軟件程序更新升級比較快，相關技術人員在提供現(xiàn)場服務的時候，經常會升級程序，所以存在比較嚴重的安全隱患。對此，應強化對勵磁參數的多元化管理，根據繼電保護定值管理方式，由生產管理部門整定參數，而維護人員則輸入參數，運行人員核對參數，在程序升級之后，整體檢修試驗，進一步確定參數正確之后，投入運行。

3.4 加強設備維護與管理

想要實時掌控勵磁系統(tǒng)運行狀況，必須加強巡檢與維護保養(yǎng)工作的重視，并統(tǒng)計分析勵磁系統(tǒng)故障與具體處理狀況，根據相應討論分析結果，采取具有針對性的、有效的措施，從而提高勵磁系統(tǒng)的可靠性。不僅要加強對有進項運行工況要求的發(fā)電機進行專業(yè)進項運行試驗，還要在機組啟動、停止、試驗中，低速切斷勵磁，同時要及時修復勵磁調節(jié)器自動通道發(fā)生故障，促使其投入運行，禁止長時間處于手動調節(jié)模式運轉。

4 結語

總之，在電網快速發(fā)展的形勢下，電網規(guī)模逐漸擴大，勵磁系統(tǒng)對于電網安全性與穩(wěn)定性的影響也越來越明顯。因此，相關部門應積極引進新型技術、工藝、設備等，以此優(yōu)化完善發(fā)電機勵磁系統(tǒng)能夠，并定期對勵磁系統(tǒng)進行全面檢修維護，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時采取措施加以處理，保證機組運行的安全性與高效性。同時，還需要加強對相關工作人員綜合素質的重視，只有這樣，才能夠保證設施設備的正常運行，進而促使火力發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1] 劉佰龍，常遠，范夢麗.增強同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)可靠性的措施[J].冶金叢刊，2016（7）.

[2] 張正源.淺析提高火電勵磁系統(tǒng)可靠性的措施[J].中國新技術新產品，2013（9）：141-141.

[3] 高丹.火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的分析[J].自動化應用，2012（7）：20-21.

[4] 李立.火力發(fā)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障的分析[J].科學之友，2011（24）：46-47.

【通聯(lián)編輯：張薇】