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篇【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;
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。
作为同步发电机的重要组成部分,励磁系统直接影响着发电机的运行特性,同时对电力系统的运行有重要的影响。发电机灭磁是指消灭发电机转子内部储存能量的过程,以加快正常的停机速度。当发电机故障时,通过发电机灭磁可将故障造成的损失降到最低。发电机灭磁一般分为两大类: (1) 发电机正常停机时采用的逆变灭磁; (2) 事故时保护动作跳灭磁开关的灭磁方式。在发电机正常停机过程中,灭磁是一个非常重要的环节。发电机灭磁失败会对发电机与励磁装置的安全运行构成较大的危害,例如产生转子过电压,危及转子绝缘甚至烧毁转子磁极,使转子本体发热,加速转子绝缘的老化,烧毁灭磁开关等。
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。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。
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。
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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 优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。
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论文作者:薛江辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：发电机论文; 励磁论文; 系统论文; 电压论文; 装置论文; 转子论文; 变压器论文; 《电力设备》2019年第6期论文;