摘要：励磁系统可以为发电机及其附属设备供给电流，对于维护电力系统的运行安全具有重要意义，能够保障发电机运行的经济性。本文简要分析了当下同步发电机励磁系统中存在的问题，并提出一系列优化改造路径，希望能够提升同步发电机励磁系统维持稳定电压的水平，提高发电机电压能力。
关键词：同步发电机；励磁系统；电缆接线优化
引言
同步发电机励磁系统能够调节发电机的电压，是电力系统调节电压的重要手段。当电力系统中的发电机处于并联运行状态时，可以控制无功功率的分配，令机端电压恒定。近年来，电力系统的机组稳定极限处于降低趋势，因此，有必要对励磁技术进行创新，进一步改造优化同步发电机励磁系统。
1.同步发电机励磁系统中存在的问题
励磁系统中存在较多的电子元件，因此同步发电机在使用的过程中经常会出现老化现象，影响其使用功能。一般来讲，励磁调节器能够使用八年至十年，当其超过自身的使用年限之后，设备在使用的过程中会很容易出现故障。励磁调节器是同步发电机中的主要控制元件，不同于发电机中的其他保护设备，其能够在电机运行的过程中始终处于工作状态中。由此可见，同步发电机中的励磁系统需要进行适当改造与优化，令励磁系统起到实时监测的作用，以此来判断系统的温度运行状态，进而对故障实现更加精准的定位。在容量较大的同步发电机系统中，机组的运行需要较大的励磁电流，通常会选择采用直流励磁系统，但是机械系统换流相对困难。基于此种情况，大容量同步发电机开始采用交流发电机与交流励磁系统，但是交流励磁系统中仍存在以下不足之处。第一，交流励磁机的时间常数大，加长了发电机主轴的长度，令电力系统的造价提升，电力厂房长度增加。第二，交流励磁系统中大多采用相控整流模式，并且励磁结构体积较大，机体较为笨重，使相控整流系统无法得到较高的运行功率。
2.改造和优化同步发电机励磁系统的路径分析
2.1应用斩波技术进行改造
交流励磁系统主要分为两种励磁形式，分别为他励交流励磁与自励交流励磁。他励交流励磁机由电流互感器、电压互感器以及励磁调节器为主要构成部分。该系统所具有的优势为，励磁机与主机处于同一个机轴中，一旦系统中出现故障，主机具有较大的惯性，转速受到的影响较小。因此，励磁系统可以照常工作，具有较高的可靠性能。由于机组的容量较大，所以将不受到整流容器的限制，并且具有丰富的构造与运行维护经验。经过应用斩波技术的改造，同步发电机励磁系统中减少了一个同轴励磁机，由斩波器进行相控调压工作，令整个励磁系统的体积减少，使机身更加轻盈。
2.2应用数学模型分析进行系统优化
在同步发电机运行的运行中，具有复杂的传递函数。因此在改造的过程当中，可将侧重点置于励磁系统的稳定性问题研究中，将同步发电机的动态化响应转化成滞后元件特性来表示。以机端电压为输出变量，同时忽略不计励磁饱和的特性，将绕组所加的励磁电压与电子电流为输入变量，列出传递函数。根据同步发电机的工作原理，当运行的工作电压发生改变，PWM变换器的输出电压将在下一个运转周期中发生改变，可以将其看作为滞后环节。脉冲电压作为输入电压，则PWM作为输出电压，整个系统的开环频率需要小于或等于开关周期的1/3，并且将滞后环节看作成为一阶惯性行为，计算出其传递函数。检测环节的计算需要结合电压比例与电压测量时间常数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆交流电压由检测变压器检测出来，通过三桥式的整流后，滤波可以被分压成为检测信号，当整流滤波电路通过电压测量出现延时情况时，可以进行一阶惯性环节进行描述。
2.3电缆的敷设与屏柜电缆拆除优化
近年来，我国的电力系统不断扩大建设规模，其中电网中同步发电机的励磁系统需要进行优化与改造。对于电缆的敷设需要注意以下两方面问题。第一，做好前期准备工作。在电缆进行敷设之前，相关施工人员需要准备设计图纸以及设备，在施工区域设置围栏，并且明确警示牌，确保电缆施工能够正常进行。同时在电缆井内部设置通风处以及防火措施，并且保证电缆井内具有充足的光照[1]。第二，敷设电缆中的注意事项。电缆敷设的主要内容包括两项，分别为电缆防火墙建设、电缆沟盖的解开与恢复。其中电缆敷设的集中路线应遵循最短路径原则，并且避免电缆在敷设的过程中被损坏，保障励磁效应能够发挥自身作用。除此之外，施工人员需要将电缆预留出备用长度，以此来盘放与固定护屏柜和断路器。
在拆除电缆屏柜的过程中，对于原有励磁调节器所对应的外部走线槽处，需要将外部信号连接处的电缆全部拆除。在解开过程中需要将线缆的白头进行标记，此步骤的作用为防止安装新的励磁系统时出现混乱。对于解开后的电源必须实行绝缘处理，以此来从源头上消灭短路放电的危险情况。除此之外，由于各个屏柜之间具有差异，施工人员应该进行具有针对性的对应端布局，适当调节缆线的长度与其进出口的设置位置，保障新的励磁调节器能够与外部接线顺利连接。
2.4安装屏柜与电缆接线优化分析
同步发电机安装屏柜的过程需要注意以下几个问题，以此来保障电同步发电机励磁系统正常运行。第一，进行开箱检查工作。开箱检查主要是对设备包装的完好进行检查，观察设备是否存在碰撞情况。在开箱的过程中应小心谨慎，防止设备出现振动情况，利用起钉器将地质拔出，随后将限制撬开，对照装箱清单进行仔细核对，保障安装设备齐全。第二，做好屏柜定位工作。施工人员应依照设计图纸在基础钢槽上安装二次屏柜，随后应用记号笔将需要打孔的部位进行标记，一般位于二次屏柜的底部，对其使用电钻实施钻孔定位。屏柜的电缆接线需要注意以下事项。其一，注意检查标号线路是否连接正确，保证线路连接与施工图纸一致。其二，保证电缆与芯线之间不存在机械损伤，使芯线标记清晰、正确，在接线的过程中确保电线之间不存在金属裸露。
2.5保护装置的校验运行分析
同步发电机励磁系统在安装完毕之后，需要对其绝缘情况进行校验。在对绝缘电阻进行测量的过程中，施工人员应当使用500V兆的欧表，对保护装置的逻辑功能进行校验[2]。要求出口信号、跳闸以及逻辑功能正确。当完成外部接线施工后，施工人员下一步应当进行保护传动的试验。应令保护传动试验需求满足信号回路和动作的正确。对保护装置的保护定制进行校验，要求能够对准确动作进行保护，并要求保护装置动作完全正确。在设备最终投入运行时，需要对屏后的电缆进行检查，确保防护措施接线准确，将保护电流输入电源闭合。完成投跳闸出口压板以及保护功能压板的投入两个步骤之后，对发电机的失磁保护电压和电流方向进行确认，方可将其投入使用。
结论
综上诉述，电力系统随着我国经济发展不断革新，励磁系统的改造与优化更为重要。针对同步发电机励磁系统中出现的问题，本文主要提出了应用斩波技术进行改造、利用数学模型进行分析，以及通过优化同步发电机励磁系统在电力系统中的安装步骤三种手段，希望促进我国电力行业的发展。
参考文献
[1]李杰勇.同步发电机励磁系统的改造和优化[J].山东工业技术,2017 (12):29.
[2]于俊林.发电机励磁系统改造[J].电气技术,2015(05):85-87.
论文作者:刘志明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：励磁论文; 发电机论文; 系统论文; 电缆论文; 电压论文; 接线论文; 电力系统论文; 《基层建设》2019年第17期论文;