摘要：水电厂的励磁系统在确保水电厂的安全稳定运行上发挥着重要作用，但同时也存在着一定的问题需要不断对其进行改造才能保证其正常地使用。因此应对水电厂励磁系统进行一定改造工作，从而提高励磁系统的运行效率。就此，本文简要结合水电厂的励磁系统改造过程中出现的问题进行分析，并在此基础上提出针对性的改造策略，以促进水电站的更好发展。
关键词：水电厂；励磁系统改造；问题；对策
1引言
现阶段，我国已逐渐跨入了大电网、大机组的电力工业时代，电网和电压的等级越来越高，电力系统结构越加复杂，而电网的运行方式也发生了很大变化。我国的主要机组装机容量达到300-600MW，因此，对电力系统的安全性和稳定性提出了更高的要求。励磁系统作为水电站的重要组成部分，承担着向发电机转子提供励磁电流的重要任务，因此，励磁系统性能直接关系着整个水电站的正常运行与否。随着我国水电建设的快速发展，就需要安全稳定、性能高的励磁系统，以实现电力系统的稳定，进而提高水电站的工作效率，以缓解城市用电紧张的局面。
2水电厂励磁系统的发展及其重要性分析
2.1水电厂励磁系统的发展概述
从上个世纪70年代初、中期建成的水电厂，其励磁系统大体上经过了3次更新换代。第1代为继电励磁型：励磁绕组由正、负极绕组组成，当电压低于85%额定电压时增磁，当电压高于110%额定电压时减磁，不能闭环控制，使得机组电压在整定范围内来回摆动，难以稳定在额定工况下运行。第2代为三机励磁系统，其晶体管调节器对机组的电压调节性能有所改善，但大功率硅管经常烧坏，同时碳刷磨损严重，维护工作量大，无转子过压保护，与计算机监控系统的接口也不方便。90年代末期，为实现“水电厂无人值班（少人值守）”，对励磁系统进行进一步的改造，即第3代改造，也就是目前普遍采用的自并列可控硅励磁系统，从而实现水电厂全计算机监控。
2.2励磁系统改造的重要性
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，一方面要求电力系统要提供可靠性的电力支持，另一方面也需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重要手段。
3水电站励磁系统改造中存在的问题分析
从我国现阶段大部分水电站励磁系统的情况来看，仍存在着一定的问题。下文就水电站励磁系统改造中存在的问题进行概述分析。
3.1励磁系统老化，给水电站的发展产生安全隐患
水电的励磁系统使用三相半控可控硅整流。一般水电站自建成运行后都会沿用以前的机器装置设备，从而导致许多设备老化现象特别严重，在运行的过程中，经常会出现故障。尤其是电力设备的励磁系统，其励磁控制部分的电路冗杂，在加上设备过于陈旧，常会出现停机的现象，不能够使水电站正常的运行，给水电站的发展带来一定安全隐患，导致了水电站的工作效率低下，不能及时获得理想的经济效益。同时由于系统老化，发电机组在运行过程中产生大量的有害气体，对环境造成一定的污染。
3.2励磁系统的励磁调节器抗干扰能力低下
如某水电站励磁系统的调节器使用的是SJ-800型号的调节器。因水电站历史发展悠久，原有的调节器在长期的大量工作中，受到一定磨损与损伤，在抗干扰能力方面低下，时常会发出错误的信号，发出较高的发转子温度都会给机组错误的指示，从而造成发电机组的误跳。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，原有励磁调节器的设备档次比较地下，没有完整的软件功能，不能够很好的记录发电机组工作中存在的问题，从而不利于工作人员及时的发现问题并采取有效的补救措施，从而给发电企业带来了巨大的经济损失。
3.3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。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。
4水电厂励磁系统改造对策分析
4.1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。其特点在于：
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；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；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；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；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；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。
4.2励磁启励回路的改造
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%，则把备用回路电源启励启动；如果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lOs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。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.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。
4.3针对机组启停流程设计缺陷的改造
优化机组启动与停止流程的设计方式是提高磁力系统运行稳定性的核心，根据实践中所存在的缺陷，需要对磁力系统交流开关运行方式进行优化设计，进行优化设计时，需要遵循不管所属机组是否运行，保证机组与磁力系统在没有故障时，始终处于合闸的状态，而只有在机组出现故障之后才能进行跳闸，从而避免励磁系统开关出现多次的动作，降低励磁系统所出现的故障。
5结语
总之，水电站励磁系统关系着水电站的整体工作效率，优良的励磁系统能够进一步提高水电站的工作效率。因此，应结合实际水电厂情况，注意进行配套改造优化，从而保障水电站的安全运行。
参考文献：
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[2]农少安.中小型水轮发电机组励磁系统简化计算[J].机电信息.2017（09）
[3]丰德强.水电厂励磁系统改造中的问题和对策[J].通讯世界.2015（13）
论文作者:李向伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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