试论发电机自并励励磁系统的特点及问题

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　　摘 要：发电机自并励励磁系统又称为自并励静止励磁系统，对发电机运行的稳定性、安全性、供电质量有着直接的影响。基于此，本文首先介绍了发电机自并励励磁系统的特点。其次，分析了目前发电机自并励励磁系统存在的问题。最后，针对这些问题，从设计、选型两个主要方面，分析优化发电机自并励励磁系统的方式。
　　关键词：发电机；自并励励磁系统；励磁功率柜；励磁调节器
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.164
　　0 引言
　　国家电力系统在1998年颁布了DL/T650—1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》，此后，我国发电机自并励励磁系统的发展一直在这个框架内进行。目前，自并励励磁系统已经全国超过80%的发电厂广泛应用，如大唐临清发电有限责任公司的350MW机组、大唐鲁北发电有限责任公司的330MW机组等。
　　1 发电机自并励励磁系统的特点
　　发电机自并励励磁系统主要由（1）主变压器；（2）励磁调节转换装置；（3）功率整流装置；（4）发电机消磁装置；（5）过电压保护装置；（6）励磁启动装置；（7）励磁操作控制设备几个主要部分组成[1]。这7个主要装置配合科学、运行良好。因而，目前的发电机自并励励磁系统，主要具有以下几个突出的特点：
　　第一，稳定性强。发电机自并励励磁系统去掉了原有励磁系统中的旋转部件，结构更加流畅稳定，一旦发生故障，系统可以通过自检装置及时发出警报。
　　第二，安全性强。发电机自并励励磁系统对上游指令的相应速度快，这大大提高了发电系统与供电系统的运行稳定性与安全性。
　　第三，运行成本较低。与传统的励磁控制设备系统相比，发电机自并励励磁系统的运行部件减少到了7个，不仅大大提高了系统的轴系稳定性，也降低了系统生产运行的材料成本与电力成本、人工维修成本。
　　2 发电机自并励励磁系统的问题
　　目前发电机自并励励磁系统存在的问题，与原有的励磁系统，既有一定的共性，也有很大的差别：一方面，发电机自并励励磁系统的过流保护控制难度较高，受到设备部件缩减的影响，一旦发电机电流超过运行范围，系统将会在短时间内受到比较严重的损害；另一方面，发电机自并励励磁系统的变压器，很少加装外壳和制冷系统，设备在高温状态下容易出现故障，变压器过热将导致抗阻电压增大、荷载电压过载等问题，影响电力生产与电力供应系统的正常运行[2]。
　　3 优化发电机自并励励磁系统的方式
　　3.1 发电机自并励励磁系统设计
　　3.1.1 严格把控发电机自并励励磁系统的应用条件
　　第一，电力系统故障导致电压不稳、波动较大的情况下，不宜使用发电机自并励励磁系统，避免电压波动过大，对励磁系统的主变压器造成严重影响，导致变压器中的元件损坏，或无法正常发挥励磁功能。第二，位于发电主网震荡中心的发电机，不适合使用发电机自并励励磁系统。这种环境中放置的发电机，电流状况不稳定，容易导致自并励励磁系统电压过低。
　　3.1.2 优化自并励励磁系统变压器的运行保护
　　首先，自并励励磁系统在户内使用时，可以不加装保护外壳，但要注意严格监控系统运行中的温度，防止冬季的温度过低，对系统的运行产生影响，必要时要加装制冷系统，如风冷系统、水冷系统，保障系统运行的温度不过高。其次，在户外使用时，技术人员要根据当地的天气状况，合理判断是否要为自并励励磁系统变压器加装保护外壳，尤其是在正午阳光直射的时候，要监测阳光照射对系统运行的影响。最后，技术人员要加强对变压器运行中，额定功率变化的检测，提高系统在高电压环境下的强励能力。
　　3.1.3 重点解决发电机起励问题
　　首先，在发电机电压核准之前，发电机自并励励磁系像发电机提供励磁电源，这种情况下，设计人员要根据发电系统的具体需求，建立备用的起励方案。其次，在备用起励方案的设置上，技术人员可以进行以下几方面的尝试：（1）构建备用的起励回路，利用起励电源对发电机进行励磁，安装智能电压感应装置，当电压恢复到正常电压的50%以上时，起励回路由备用回路调整为正常回路。（2）安装备用起励装置。减少发电系统的电压波动，增加发电系统的电容量。最后，在发电机自并励励磁系统第一次投入使用，或周期性大修结束之后的再次启用时，技术人员要对发电机自并励励磁系统进行短路检测与空载试验检测，以控制变压装置的整流电源。
　　3.1.4 優化励磁功率柜的选择
　　一方面，励磁功率柜的选择要遵守“容量大”原则。采用可控硅全控桥的方式，选择大电流的励磁功率柜，简化整流桥，降低发电机自并励励磁系统的电阻，简化整个系统的运行元件，保障系统中各个元器件的电压、电流、电阻分布均匀。另一方面，励磁功率柜的选择要遵循“参数高”的原则。对发电机自并励励磁系统进行过电保护，保障励磁系统使用在温度适宜的环境中，采用合理的温度控制手段，保障整流柜均流系数达到要求。
　　3.2 发电机自并励励磁系统选型
　　发电机自并励励磁系统运行的稳定性是其最突出的特点，要正常的发挥出这一特性，最关键的是要优化励磁系统的应用条件，保障励磁器运行过程中的电压始终稳定。发电机自并励励磁系统选型主要应注意以下几个问题：（1）优化过压保护装置的配置；（2）增强励磁调节器选择的针对性；（3）严格遵守国家的相关技术指导规范。尤其是GB/T7409—1997《同步电机励磁系统》中的相关要求。
　　4 结论
　　综上所述，发电机自并励励磁系统经过多年的技术积累与发展，已经成为了较为稳定、成本较低、技术难度较低的可靠励磁方式。从本文的分析可知，研究发电机自并励励磁系统的特点及问题，有助于科技人员掌握目前自并励励磁系统的发展成果，并从问题的角度出发，对提升自并励励磁系统运行的有效性做出进一步的尝试。因而，技术人员要不断积累实践经验，推动系统的技术升级。
　　参考文献：
　　[1]彭莉.发电机自并励静止励磁系统在设计、选型和应用中应注意的问题[J].重庆电力高等专科学校学报，2004（02）：11-14.
　　[2]杨旭，刘立瑞，莫钰英.大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计、选型应注意的问题[J].广东电力，1999（06）：19-21+24.
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