水電站勵磁系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

摘 要：勵磁系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的一項重要組成內(nèi)容，其控制性能的發(fā)揮直接關(guān)系到電力系統(tǒng)中電壓的穩(wěn)定性與可靠性，同時也是改善電力系統(tǒng)運行條件、維持電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)不可或缺的重要設(shè)備。本文將以某水電站為實際研究對象，分析當(dāng)前某水電站在勵磁系統(tǒng)裝設(shè)及使用中存在的問題并具體分析水電站勵磁系統(tǒng)的改造措施與優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：水電站;勵磁系統(tǒng);改造措施;優(yōu)化措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.129

1 勵磁系統(tǒng)的概念與作用

以某水電站為實際研究對象，水電站的勵磁方式為自勵式勵磁。該勵磁系統(tǒng)在水電站日常運轉(zhuǎn)中的作用主要在于維持電力系統(tǒng)電壓水平的穩(wěn)定性、控制無功功率的穩(wěn)定分配、提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及改善電力系統(tǒng)的日常運行條件等。首先水電站電力系統(tǒng)在日常運行過程中其負載經(jīng)常會處于波動狀態(tài)，由此導(dǎo)致發(fā)電機的功率以及定子電流也隨之不斷變動。而在發(fā)電機電樞反應(yīng)的基礎(chǔ)上，勵磁電流不發(fā)生變化的情況下發(fā)電機端電壓也會發(fā)生變化，此時勵磁系統(tǒng)能夠通過對勵磁電流的有效調(diào)節(jié)來維持機端電壓的穩(wěn)定性，進而確保電力系統(tǒng)中機組功率因數(shù)以及無功輸出的穩(wěn)定性;其次電力系統(tǒng)的日常運轉(zhuǎn)需要通過發(fā)電機發(fā)出以及吸收無功功率來穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，而勵磁系統(tǒng)能夠通過對勵磁電流的調(diào)節(jié)來有效實現(xiàn)對無功功率的分配;同時電力系統(tǒng)本身包括靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定等多種穩(wěn)定運行能力，一旦發(fā)生故障并解決故障后發(fā)電機本身需要大量無功功率來啟動，電網(wǎng)本身恢復(fù)速度受到影響的情況下，可以通過發(fā)電機強勵的作用來促使電網(wǎng)電壓加速恢復(fù)，以此有效達到改變電力系統(tǒng)運行環(huán)境的目的。

2 原有勵磁系統(tǒng)的問題

某水電站內(nèi)裝機容量為2*2500KW，原有勵磁設(shè)備為S-LKZ-1型復(fù)式勵磁控制裝置，使用至今已有幾十年時間。在當(dāng)前水電站電力系統(tǒng)的日常運行、維護過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的設(shè)備老化問題，尤其是勵磁設(shè)備老化現(xiàn)象嚴重，對電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性造成不利影響。同時勵磁系統(tǒng)本身控制線路較為復(fù)雜，勵磁問題的發(fā)生次數(shù)與發(fā)生頻率逐年提升，嚴重者甚至導(dǎo)致某水電站出現(xiàn)被迫停產(chǎn)修理的現(xiàn)象，對水電站日常運行的經(jīng)濟效益、安全效益均造成嚴重損失。對某水電站原有勵磁系統(tǒng)進行分析，其現(xiàn)狀如下：

（1）水電站勵磁系統(tǒng)中勵磁調(diào)節(jié)器抗干擾能力愈發(fā)削弱，繼電器存在誤動、抗拒等問題，同時勵磁系統(tǒng)保護裝置誤報轉(zhuǎn)子一點接地，造成嚴重水能浪費的同時，不及時優(yōu)化改造很有可能出現(xiàn)更為嚴重的安全問題;

（2）水電站控制線路在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)無故燒毀現(xiàn)象，導(dǎo)致電網(wǎng)無法起勵建壓，并聯(lián)機組無法并入整體電網(wǎng);

（3）由于原有勵磁系統(tǒng)安裝當(dāng)時技術(shù)程度較低，與當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展相比，原有勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身在硬件、軟件均存在明顯的落后，整個勵磁系統(tǒng)運行過程中缺乏人機界面顯示屏、記錄事件軟件等設(shè)備，對勵磁系統(tǒng)的日常運行管理、維護保養(yǎng)均造成了不利影響。

3 勵磁系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

針對某水電站原有勵磁系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析，本文采取以下改造及優(yōu)化措施：

（1）選用新的勵磁設(shè)備。結(jié)合當(dāng)前水電站的實際發(fā)展情況以及后續(xù)發(fā)展趨勢，經(jīng)過綜合考量最終選定新的勵磁設(shè)備為SF-PL-20型同步發(fā)電機雙微機可控硅勵磁裝置，并結(jié)合原有勵磁系統(tǒng)進行充分的改造與優(yōu)化。最終改進后的勵磁設(shè)備包括調(diào)節(jié)柜、整流柜兩項主要組成內(nèi)容，其中調(diào)節(jié)柜包括2套數(shù)字勵磁調(diào)節(jié)器、2套移項觸發(fā)電路、2套人機交互系統(tǒng)、1套雙機切換電路以及工作電源、開關(guān)、表計、指示燈等多項設(shè)備內(nèi)容，而整流柜則包括三項全控橋式整流電路、滅磁控制按鈕以及保護電路、激磁回路、按鈕、表計、信號燈等多項設(shè)備內(nèi)容。

（2）新勵磁設(shè)備的功能特點。根據(jù)新的勵磁設(shè)備組成內(nèi)容，其不同單元具備不同的功能與特點。

首先新的勵磁設(shè)備使用廠用電流以及直流電源同時供電且互為備用，通過雙電源供電的設(shè)置有效避免電源故障，確保電力系統(tǒng)在一路電源故障的情況下仍然能保持穩(wěn)定可靠的運行狀態(tài);改進后的勵磁設(shè)備還擁有一體化可控硅功率單元，將可控硅與散熱器聯(lián)合起來，使得勵磁系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運行過程中能夠自行冷風(fēng)散熱，不需要在加裝散熱風(fēng)扇的同時能有效避免風(fēng)扇運行的噪音，亦能有效預(yù)防由于設(shè)備發(fā)熱而引發(fā)的勵磁系統(tǒng)故障問題。人機交互界面還能及時顯示勵磁系統(tǒng)日常運行過程中突發(fā)的故障內(nèi)容，對系統(tǒng)本身的故障位置判定、故障內(nèi)容維修亦有積極幫助;同時勵磁系統(tǒng)使用2套PLC調(diào)節(jié)器組成智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，PLC調(diào)節(jié)器本身獨立運作的情況下亦能實現(xiàn)有效連接，在數(shù)據(jù)交換、切換運行等方面均有良好效果，確保勵磁系統(tǒng)中即使有一套調(diào)節(jié)器出現(xiàn)問題后也能繼續(xù)穩(wěn)定運行，對保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極作用;最后改進后的勵磁系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了開停機自動化操作，只需要通過微機發(fā)出開機指令且電機轉(zhuǎn)速到達90%，滅磁開關(guān)就會自動閉合，而后通過激磁自動建壓并完成開機命令。停機時則只需要發(fā)出停機指令即可逆變滅磁。

（3）勵磁設(shè)備的運行及培訓(xùn)。上述勵磁系統(tǒng)設(shè)備在采買調(diào)試結(jié)束以后，還需要在電站開機前以及機組試運行期間對勵磁所屬設(shè)備進行調(diào)試，同時對勵磁系統(tǒng)的全部性能、功能、質(zhì)量進行試驗審核，結(jié)合某水電站的計數(shù)資料選擇相應(yīng)的接線方法，確保試驗方案符合水電站日常運行要求。

同時在新勵磁系統(tǒng)安裝完成以后，相關(guān)人員還需要針對改進后勵磁系統(tǒng)的運行維護進行培訓(xùn)，包括起勵建壓、空載調(diào)壓、控制屏界面操作等技術(shù)內(nèi)容，同時也包括各項參數(shù)的查看、控制屏操作培訓(xùn)、勵磁系統(tǒng)故障培訓(xùn)等內(nèi)容，確保員工能夠盡快熟悉勵磁系統(tǒng)的操作方法并做到實際應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過對某水電站的原有勵磁系統(tǒng)存在的問題進行分析，并采取了相應(yīng)的改造及優(yōu)化措施，將原有勵磁系統(tǒng)存在的問題得到了有效解決。改造后的勵磁系統(tǒng)相較于原有的勵磁系統(tǒng)，其設(shè)備升級、技術(shù)升級，避免以往系統(tǒng)故障再次出現(xiàn)的同時，更加有效的提升了電力系統(tǒng)日常運行的穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)的運行效率也得到有效增加。同時相關(guān)工作人員能夠通過人機交互界面更加快速全面的掌握勵磁系統(tǒng)的運行信息及相關(guān)參數(shù)，更加全面的預(yù)防電力故障并快速發(fā)展故障位置，消除故障隱患。

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作者簡介：劉眾（1991-），男，湖北荊州人，本科，助理工程師，從事發(fā)電站電氣設(shè)備調(diào)試與運行工作。