关键词：水电厂；励磁系统；问题；对策
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行特性。但是一些老型水电厂的励磁系统却存在运行效率低下并且故障率高等方面的问题，特别是小型水电站，导致水电厂的效益大幅度的降低，因此急需对水电厂励磁系统进行改造，提高励磁系统的运行效率。
1 励磁系统改造的必要性
基于现代工业的快速发展和人们生活水平的提高，对电力系统的运行要求也越来越高，不仅要求电力系统要提供可靠性的电力支持，而且还要保证电力系统的稳定性。同步发电机的励磁系统是电力系统安全稳定运行的重要组成部分，因此，对励磁系统进行改造，是保障电力吸引的安全运行的必要手段。
1.1励磁系统是维持电压水平和分配无功的主要任务
电力系统在经济发展中的重要地位，决定了电力系统的稳定运行的重要性，随着我国电力市场改革的推进，电力企业改变了以往的垄断地位，尤其是实现厂网分开之后，发电企业的发电质量和安全水平决定了企业的经济效益，即发电企业要想获得经济效益就必须要提高电力系统的安全、降低无功损耗，而励磁系统的改造则实现了该目标，有效地保证了发电企业的经济效益。
1.2励磁系统能够提高发电系统的稳定性
结合实践，发电厂要承担较大的输电任务，以某发电厂为例，该发电厂位于电网的末端，属于长线路送电方式，因此，避免在输电过程中出现故障是发电厂的主要任务之一。而励磁系统则有效提高发电系统的稳定性，比如，当系统发生短路之后，发电机输压就会出现明显的下降，此时，励磁装置开始动作，会增加励磁电流顶值，进而向电力系统输送更多的无功功率。
1.3励磁系统改造也是适应经济新常态的必然要求
随着经济结构转型升级，节能产业成为当前经济发展的重要途径，发电厂作为高污染企业，基于经济新常态的要求，电厂必须要大力发展能源型生产模式，因此，基于励磁系统在电力系统的重要性，必须要对高耗能的落后励磁系统进行改造，以此构建节约型的发电系统。
2 发电厂励磁系统改造中所存在的问题分析
基于发电厂电力系统稳定性与可靠性的要求，某发电厂根据电力系统运行的要求，对励磁系统进行了系统改造，通过对改造后的系统运行效果进行分析，尽管装置整体设计成熟、保护功能完善和布置结构合理，总体使用情况良好，但也出现了一些缺陷。
2.1励磁调节器存在缺陷
改造后的励磁系统，在总体上能够保证电力系统的稳定运行，但是改造后的励磁系统出现了多次的机组跳闸现象，分析其原因主要是因为由励磁交流开关引起的故障，其主要表现在：一是，功率柜设计复杂，这样就会增加主回路检修工作的任务量，造成两柜输出的电流越来越差，影响到机组的安全运行。另外，在励磁调节器的安装设计中，由于使用的励磁设备技术相对落后，造成性能较差，尤其是抗干扰能力较差，结果导致其很容易受到外界的干扰而出现温度过高而误跳机组的现象。
2.2励磁直流开关设计缺陷
励磁直流开关设计的原则，就是保证同步发电机与其连接的主变压器在发生故障之后，在机组快速与电网解列的同时，熄灭发电机的磁场，以便发电机定子电压迅速减弱，从而将故障降低到最低层次。而本发电厂改造后的励磁直流开关的设计方式，是将直流开关与母排的连接方式设定为可插拔式的活动连接。由于连接触头仅靠弹簧及销钉固定在一起，可靠性较差，维护不方便。并且触头与直流母排直接的连接是插拔结构，其接触面既不可靠，也不充分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在长时间通过大励磁电流的情况下，可导致连接处发热，严重时，烧毁开关。机组在运行过程中，曾出现过因触头接触不良而烧损触头的情况。
3 励磁系统改造对策
3.1更换新型调节器
型号为EXC9000励磁调节器采用微机/微机/模拟三通道双模冗余结构的调节通道，组成它的是手动调节通道和自动电压调节通道。这个调节器特点:①完全独立的微机/微机/模拟三通道结构，相互备用的通道，运行通道可由备用通道自动跟踪，可实现自动无扰动切换，在出现故障后，使调节器运行可靠性得到保证。②组态灵活的调节器，很多选择供给用户，调节规律为PSS+PID，电力系统低频振荡得到有效的阻止，使系统输送能力提高。③调节器用无风扇结构、CPU模式和贴装工艺在电路表面。这种硬件模式使程序运行的可靠性得到保证，较快的电气量采集计算，和抗干扰能力比较强。④互联技术用在现场总线，使励磁系统的数字化程度得到增加，现实了分层分布控制，使系统可靠性和工艺水平得到提高，方便了维护。⑤接口电路也柔性智能，跟电站控制系统连接的方式多样化:常规接点方式;串行通讯方式;组网方式;现场总线方式。⑥脉冲列技术快速应用，起励用残压。只要残压较低，起励可用很小的辅助电流就能成功。⑦很好的人机界面在调节器，是工控机一体化，全中文的界面，软面板技术有在线帮助系统，智能测试、故障记录和追忆等功能。
3.2功率柜阻容保护电容位置改变
众所周知，在自并励励磁系统中，抑制可控硅励磁系统周期性换相过电压由阻容保护装置完成，不仅使交流侧尖峰毛刺降低，也可以使直流侧尖峰毛刺降低。在换相结束时励磁变压器二次绕组侧的功率整流桥中的可控硅元件作用是突然关断，是为了释放储存在励磁变压器二次绕组中的磁能。R-C阻容缓冲器旁路经与整流元件并联并且予以耗能，消耗与存储能量可以达到平衡，并有一定的吸收容量储备，不然会烧毁吸收换相能量的阻容元件，然后就会发生整流桥相间短路事故。工程设计时，在整流桥的上方安装阻容保护的设备。为了防止因为烧毁阻容保护电容而发生整流桥相间短路现象，跟厂家商量，可以在功率柜后面安装电容，跟整流桥远离，因此尽管因为烧毁电容也不会发生整流桥相间短路的现象。还有在水电厂的系统设计中，故障录波功能在励磁调节ECT终端设备中添加，励磁调节器液晶显示屏没有故障录波功能，假使故障在励磁系统发生，不能使故障得到准确的分析。为了使励磁系统在故障时查找原因方便，所以要求厂家改造这种现象，故障录波功能在触摸屏功能中增加，就是在故障发生前励磁系统能将当前参数如机端电压、励磁电压、励磁电流等参数进行录波。经过改造后，在触摸屏显示数据一栏中为:正在记录，这样只要励磁系统故障，就可以下载数据，查看故障前后波形的信息，得到及时的技术支持。
3.3励磁启励回路改造
开始启励过程中，发电机机端残压有充磁能量，假使5s后机端的额定电压不能达到10%，就会把备用回路电源启励启动;要是机端电压额定电压达到10%时，励磁控制能被整流桥接管，就自动退出启励回路，开始软起励过程时并把发电机电压升到预定水平;假使10s内备用回路启励不能建压，起励失败信号被发出。如果想使励磁系统的正常启励得到保障，备用的启励电源就得采用直流启励和交流启励两电源得模式。可是在试验中发现同时投入交、直流电源开关励磁启励回路时，发生启励交流开关跳开情况;而没有此现象发生在单独投入其中任一路电源时。后来专业技术人员检查发现，通过交流整流输出励磁启励回路和端励磁启励回路并接的励磁启励回路。因为交流启励整流电源电压比直流启励电源电压低，直流电源单独投入时，输出的整流电压是232V，可交流电压单独投入时整流出来的电压才49V左右。因此一起投直流电源和交流电源时，导致漏电流过大、交流回路受冲击使启励交流开关跳开。后经专业技术人员的研究，加装1组二极管在交流启励整流装置输出侧，直流对交流整流侧的冲击得到有效避免。经改造和试验后，直流开关和交流开关同时投入，交流开关跳开现象没有再出现。
4 结语
改造后至今，系统运行正常，没有发生过因励磁系统故障而停机，各参数稳定，完善了上位机对发电机的全方位控制，使发电机的控制回路更加简单明了，从而减少事故的发生；改造后励磁系统技术性能先进，维护量大幅度减少，励磁系统的快速性、稳定性、自动化程度、可靠性指标、自动投入率和电厂的电压与无功指标均得到提高，保证了该水电厂发电机组的可靠运行。
参考文献
[1]杨水华.浅谈盘溪电站的励磁系统改造[J].中国科技信息，2018（20）：65~66.
[2]初立宏.莲花发电厂励磁系统论证及更新改造[J].中国电力教育，2017（S1）：28~29.
论文作者:刘宇杰
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：励磁论文; 系统论文; 回路论文; 发电厂论文; 电压论文; 水电厂论文; 电力系统论文; 《中国电业》2019年20期论文;