淺析發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行管理分析

茹光偉

摘 要： 電力是現(xiàn)代社會(huì)穩(wěn)定可靠發(fā)展的重要保障，在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠作為電力生產(chǎn)的源頭，其運(yùn)行管理水平會(huì)對整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生不容忽視的影響。而勵(lì)磁系統(tǒng)作為發(fā)電廠中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，與發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系密切。從發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的組成出發(fā)，就勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題及原因進(jìn)行分析，并就問題的處理過程和處理策略進(jìn)行討論，希望能夠保障發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)電力行業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠、勵(lì)磁系統(tǒng)、運(yùn)行管理

一.發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)組成部分

發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的基本原理是基于電磁感應(yīng)定律以及電磁力定律，在對勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過程中，要求技術(shù)人員選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)電及導(dǎo)磁材料，構(gòu)筑可以相互進(jìn)行電磁感應(yīng)的電路和磁路，產(chǎn)生電磁功率，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的目的。一般來講，發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)該包括調(diào)節(jié)通道、模擬量總線板、開關(guān)量總線板、人機(jī)界面以及接口電路等，如果依照設(shè)備功能，大致可以分為兩部分： 一是勵(lì)磁功率單元，包含了整流裝置和交流電源，能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供相應(yīng)的直流勵(lì)磁電流; 二是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以對發(fā)電機(jī)的電壓以及運(yùn)行工況變化進(jìn)行監(jiān)測，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，自動(dòng)對勵(lì)磁功率單元輸出的勵(lì)磁電流數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保其能夠滿足勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具備了較為完善的故障檢測功能，可以實(shí)現(xiàn)對于電源系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的全方位檢測，借助自檢與互檢的相互配合，保證事故檢測與通道切換的順利進(jìn)行，有助于提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

二.發(fā)電機(jī)啟動(dòng)勵(lì)磁注意事項(xiàng)

（1）啟動(dòng)勵(lì)磁時(shí)要嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓、電流和定子電壓指應(yīng)示均勻上升，定子電壓不超自動(dòng)啟勵(lì)設(shè)定值（2）應(yīng)監(jiān)視定子電流指示應(yīng)為零，如果發(fā)現(xiàn)定子電流表有指示，則說明定子回路有短路故障，應(yīng)立即停止升壓。（3）應(yīng)注意定子三相電壓是否平衡。（4）注意核對轉(zhuǎn)子電壓、電流空載值。

三.勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行存在的主要問題及原因分析

發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)受到很多因素的影響，存在不少問題，這些問題的存在會(huì)對勵(lì)磁系統(tǒng)功能的發(fā)揮產(chǎn)生阻礙。

1.無法起壓

在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如果勵(lì)磁系統(tǒng)剩磁缺乏，將無法完成勵(lì)磁電壓的構(gòu)建，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)的起壓效果難以保障。對其原因進(jìn)行分析，主要是因?yàn)槭４挪蛔?，設(shè)備維護(hù)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了接線事故，導(dǎo)致設(shè)備啟動(dòng)時(shí)電流快速傳輸，剩磁無法滿足勵(lì)磁電壓構(gòu)建的需求。

2.發(fā)電機(jī)失磁

電廠發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)失磁問題，將會(huì)造成發(fā)電機(jī)失步，在轉(zhuǎn)子阻尼繞組、表面以及轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的差頻電流，出現(xiàn)附加溫升的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)轉(zhuǎn)子局部高溫，影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁的主要原因有幾點(diǎn)： ①勵(lì)磁變故障跳閘。若勵(lì)磁變壓器存在絕緣缺陷，或者缺乏有效維護(hù)導(dǎo)致其在運(yùn)行中出現(xiàn)絕緣惡化，隨之產(chǎn)生的放電現(xiàn)象會(huì)造成勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作跳閘，失磁保護(hù)動(dòng)作則會(huì)引發(fā)機(jī)組跳閘。②勵(lì)磁滑環(huán)打火。若碳刷壓簧的壓力不均勻，會(huì)導(dǎo)致部分碳刷出現(xiàn)電流分布不均的情況，在電流過大的碳刷中引起發(fā)熱現(xiàn)象，碳化及滑環(huán)接觸面的污染會(huì)導(dǎo)致兩者間接觸電阻的增大，引發(fā)打火問題。③勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)EGC 板故障會(huì)引發(fā)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)動(dòng)作，繼而導(dǎo)致失磁保護(hù)動(dòng)作跳閘。

3.轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地

以火電廠中的汽輪發(fā)電機(jī)為例，特殊的作業(yè)環(huán)境會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中容易出現(xiàn)積灰問題。如果積灰嚴(yán)重同時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽口的絕緣出現(xiàn)損壞，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)一點(diǎn)或者兩個(gè)點(diǎn)接地故障，如果這個(gè)故障發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組和勵(lì)磁系統(tǒng)中，會(huì)對發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行產(chǎn)生阻礙。一方面會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無功功率下降; 另一方面則會(huì)造成勵(lì)磁電流升高，在得不到及時(shí)處理的情況下，就會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全產(chǎn)生威脅。

四.發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行問題的主要處理方法

1.做好電路調(diào)整：一是電壓調(diào)節(jié)。在機(jī)箱內(nèi)部，各單元之間的連接是在背板的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，這種連接方式可以在減少外部配線的同時(shí)，提升勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。借助主控機(jī)箱軟件，可以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能以及限制功能，對照發(fā)電機(jī)端勵(lì)磁 PT 信號(hào)以及內(nèi)部電壓給定信號(hào)的差值，利用PID校正器完成電壓調(diào)節(jié)工作。 二是電流調(diào)節(jié)。硬件設(shè)施與電壓調(diào)節(jié)可以在電流調(diào)節(jié)通道或者以軟件模塊為載體的通道中實(shí)現(xiàn)高度共享，勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)強(qiáng)調(diào)在內(nèi)部電流給定信號(hào)與勵(lì)磁電流測量值差值的基礎(chǔ)上，借助PID校正器完成調(diào)整。調(diào)壓調(diào)節(jié)通道需要將發(fā)電機(jī)端電壓作為控制量，確保其能夠長期處于穩(wěn)定狀態(tài)以及保證電流的穩(wěn)定性; 三是通道控制。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以在無擾動(dòng)的情況下切換到備用通道，對比兩通道控制電壓的差異，就跟蹤通道的給定值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以此來實(shí)現(xiàn)對于目標(biāo)的全程跟蹤。在跟蹤過程中，需要做好動(dòng)態(tài)跟蹤回路的合理設(shè)置，這樣才能確保故障切換時(shí)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和觀察通道內(nèi)情況，推動(dòng)內(nèi)外信號(hào)連接，保證控制指令的及時(shí)發(fā)送和執(zhí)行。

2.優(yōu)化參數(shù)管理：技術(shù)人員應(yīng)做好自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)的合理設(shè)置，因?yàn)檎{(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置不僅關(guān)系著勵(lì)磁系統(tǒng)作用的發(fā)揮，也會(huì)對發(fā)電機(jī)組以及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生直接影響。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，設(shè)備生產(chǎn)上對于軟件程序的更新速度不斷加快，技術(shù)人員會(huì)在提供現(xiàn)場服務(wù)的同時(shí)進(jìn)行程序升級，但是如果操作不當(dāng)，很容易引發(fā)安全問題。對此，電力部門應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對于勵(lì)磁參數(shù)的管理，采取多元化管理的方式，參考繼電保護(hù)中的定值管理方法，由電力生產(chǎn)部門進(jìn)行參數(shù)整定，維護(hù)人員及運(yùn)行人員分別負(fù)責(zé)參數(shù)的輸入及核對，保證勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.重視設(shè)備維護(hù)：發(fā)電廠應(yīng)高度重視勵(lì)磁系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作，就勵(lì)磁系統(tǒng)故障以及故障處理策略進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，依照分析結(jié)果采取有效的處理和應(yīng)對措施，提升勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。在運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)做好發(fā)電機(jī)的專項(xiàng)進(jìn)項(xiàng)運(yùn)行試驗(yàn)，并在機(jī)組啟動(dòng)、停止以及試驗(yàn)過程中，低速切斷勵(lì)磁，對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)通道中存在的故障進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，確保其作用和性能可以充分發(fā)揮出來，避免設(shè)備和系統(tǒng)長期處于手動(dòng)調(diào)節(jié)模式。

五.勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行建議

1.設(shè)計(jì)人員在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選型時(shí)選擇性能可靠、穩(wěn)定的。

2.選用起勵(lì)磁繼電器，觸點(diǎn)容量及線圈質(zhì)量要可靠。

3.實(shí)際監(jiān)測發(fā)電機(jī)起勵(lì)磁前勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備正常，處于良好備用，避免開機(jī)后發(fā)生突發(fā)異常。

4.發(fā)電機(jī)開機(jī)前按照試驗(yàn)規(guī)程，做好發(fā)電機(jī)假同期并列試驗(yàn)、滅磁聯(lián)跳主油試驗(yàn)。

5.技術(shù)專業(yè)人員檢測發(fā)電機(jī)主油開關(guān)的輔助常閉觸點(diǎn)可靠閉合，為微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器做好邏輯判斷。

6.對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)建立定期大、小修制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理存在的缺陷。

7.設(shè)計(jì)人員選用可靠的起勵(lì)磁按鈕，保證一次接觸良好。

8.針對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、可控硅選擇廠家、根據(jù)實(shí)際情況，選擇勵(lì)磁調(diào)節(jié)器生產(chǎn)質(zhì)量較好的廠家。使用成本低、減少故障發(fā)生，確實(shí)保證使用周期。

結(jié)語：

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，以及遠(yuǎn)距離重負(fù)荷輸電線路的出現(xiàn)及大型發(fā)電機(jī)開始采用，由半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和晶閘管整流功率柜組成的快速勵(lì)磁系統(tǒng)，使整個(gè)電力系統(tǒng)的阻力不斷減弱。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或受到其他擾動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)長時(shí)間低頻率振蕩，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，有關(guān)部門應(yīng)該重視起來，積極引入先進(jìn)的工藝技術(shù)和電力設(shè)備，對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行完善，定期開展勵(lì)磁系統(tǒng)的檢修工作，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)處理，切實(shí)保證勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭明浩 探析水電站勵(lì)磁系統(tǒng)殘壓起勵(lì)回路的改進(jìn)[J]科技風(fēng)，2019（ 34） ： 4.

[2]李亭. 強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng)，2019（ 23） ： 178.

[3]卓樂友、董柏林.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，1991.