摘要：目前多个电厂装备火电机组的励磁系统可以满足发电机组和励磁系统在不同工况下的灵活、可靠运行需要。本文首先对火电机组励磁系统要求进行了简单点的分析，继而在此基础上对励磁系统的类型进行了介绍，包括旋转无刷励磁、自并励励磁系统、三级静止硅整流励磁系统，最后从改善励磁系统的技术运行条件，加强人员培训、提高技术素质，改进励磁参数的管理水平，加强设备维护和管理几个方面对提高火电励磁系统可靠性措施进行了探讨。
关键词：火电励磁系统；要求；类型；可靠性
引言
同步发电机励磁系统，是电力系统中最主要的自动控制系统之一。它担负着机端电压控制和并列运行各机组间无功功率稳定分配以及维持电力系统稳定运行等多种任务。由于某热电厂发电机组及励磁控制设备随着运行时间的积累，机电设备的缺陷老化渐渐增多，尤其是励磁装置的缺陷日渐暴露出来，为确保机组运行的稳定性、可靠性，需进行技术改造。
一、火电机组励磁系统要求
励磁系统是同步发电机的重要组成，是同步发电机励磁电源，从电气量转换角度来看励磁系统及时是一套具有一定容量、输出可调节的直流电源装置。
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，建立转子磁场，电力系统的电压调节（一次、二次调压）、无功平衡等要求发电机的励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。另外，发电机的励磁系统必须能适应发电机的变负荷运行、滞相运行、进相运行、不同功率因数运行、允许范围内的电压和频率变化运行工况。对于电力系统事故，足够的励磁顶值电压和电压上升速度和较大的强励能力和快速响应能力以提高暂态稳定和改善系统运行条件也是对励磁系统的要求。综上所述，励磁系统必须满足以下要求：
（1）正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持机端、系统电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。
（2）励磁系统应具有良好的调节性能，能保证并列运行的发电机间的无功负荷的合理分配。能提高电力系统的静态稳定极限。
（3）整流装置提供的励磁容量应有一定的裕度，应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速控制发电机励磁电流至顶值，提高系统暂态稳定；使保护装置正确动作；能显著改善电力系统的运行条件。如短路故障，故障切除后，使电压迅速恢复，保证电机自启动正常。
（4）调节器应设有相互独立的手动和自动调节通道；
（5）励磁系统应装设过电压和过电流保护及转子回路过电压保护装置以保护发电机转子线圈、励磁系统的元件。
（6）励磁装置还具有过励限制，低励限制，V/F限制，功角限制等功能。
（7）励磁装置还应具有限制由于转速升高而引起的过电压，即当需要时，可大量降低励磁电流，能实现快速减磁。
二、励磁系统类型
1、旋转无刷励磁
需要有同轴安装的旋转整流桥、交流励磁机、永磁发电机；永磁发电机发出的电经过可控硅整流桥（由励磁调节器AV R控制触发脉冲）给交流励磁机的励磁绕组供电，交流励磁机发出的电经过旋转整流桥（二极管整流桥，无需脉冲控制）输出给发电机转子绕组。
2、自并励励磁系统
发电机机端安装励磁变压器，将机端电压变成几百伏至上千伏的三相低电压后，经过可控硅整流桥（由励磁调节器AV R控制触发脉冲），向主励磁机转子绕组供电，主励磁机发出的电经过二极管整流桥输出给发电机转子绕组。
3、三级静止硅整流励磁系统
永磁副励磁机输出400HZ交流，副励磁机输出经整流后为主励磁机提供励磁电流，主励磁机输出100HZ交流经三组三相二极管桥式整流装置整流后为发电机提供励磁。
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三、提高火电励磁系统可靠性的措施
1、改善励磁系统的技术运行条件
励磁系统中励磁调节器是实现良好、快速励磁控制的关键部分，所以改善励磁系统技术运行条件的方法之一是采用先进可靠的励磁调节器。励磁调节器类型有模拟型的电磁型、半导体型，还有微机型的单片微机型、PLC型、DSP型和PCC型等。模拟型功能单一，扩展性差，励磁保护和限制功能不够完善，容易出现过励或欠励问题，应进行改造并采用微机型励磁调节器。在微机型中单片微机型尽管价格方面有优势，但因其运算速度慢、抗干扰性差，只是早期用的多，目前主要用于小型发电机组。PLC型和DSP型功能更完善，可靠性也有改进，可考虑选用。PCC型是较理想的一种微机型，可靠性高、速度快、能实现完善的控制功能，是技术改造优先选用的机型。
改善方法之二是为励磁调节器提供可靠的电源，应采用两路相互独立的电源供电，其中一路可采用厂用直流系统。
改善方法之三是将风冷功率整流器的风机单电源改为双电源，以提高供电可靠性。同时双电源工作模式应采用发生故障时自动切换投入模式。如果采用双风机方式，两台风机应接至不同的电源。
改善方法之四是大型发电机的励磁调节器应采用两个独立的控制通道，两通道分别使用各自的电压互感器、电流互感器及稳压电源。两个通道并列运行或互为备用。
2、加强人员培训，提高技术素质
励磁专业是一门综合性的应用学科，融合了电机学、电磁学、电力电子学、自动控制原理等多个专业的技术内容。由于现有励磁技术岗位人员多数没有接受过完整的励磁专业培训，而是来自其他相关专业；另外，专门介绍励磁专业的书籍相对比较少，所以励磁技术人员在没有接受技术培训的前提下很难全面把握励磁技术的基本原理。维修人员仅仅参照厂家说明书处理励磁系统故障，由于缺乏足够的理论基础，很难将问题理解和分析透彻；还有不少进口设备说明书的文字是英文，也对技术人员的把握增加了难度。很多电厂励磁系统出现故障后需要依靠外面的帮助。因此为了提高励磁系统维修和运行人员的技术素质，应加强培训，开展岗位练兵，并鼓励技术交流和学术研讨，从根本上保障励磁设备的安全运行和维护检修的质量。
3、改进励磁参数的管理水平
自动励磁调节器的参数设置，对发电机组的运行和电力系统的稳定影响极大，而且它也是电网稳定控制的基础。由于设备厂家软件程序更新升级较快，厂家技术人员在提供现场服务时，常会升级程序，因而存在重大安全隐患。因此应加强励磁参数的管理。可参照继电保护定值管理方法，由生产管理部门负责参数整定，维护人员负责参数输入，运行人员负责参数核对，程序升级后进行完整的检修试验，确定全部参数正确无误后再投入运行。
4、加强设备维护和管理
为了及时掌握励磁系统的运行状况，应加强巡检和做好维护保养工作，并对励磁系统故障、缺陷和处理情况进行统计分析，然后根据分析结果采取必要的和适当的措施，以提高励磁系统的可靠性。
为预防励磁系统故障，应采取以下措施：（1）加强对有进相运行工况要求的发电机进行专门进相运行试验。（2）励磁调节器自动通道发生故障必须及时修复及投入运行，严禁长期在手动调节模式下运行。（3）在机组启动、停机及试验过程中，应有低速切断励磁的措施。
结语
随着电网的发展，电网规模不断扩大，励磁系统对电网安全稳定的影响日益凸显。新技术、新工艺、新器件的使用使发动机励磁系统得到进步和完善，然而再先进的设施也需要人的把握，因此人员技术素质、维护管理水平都要跟得上。
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[4]熊尚峰，李大公，肖乐群，等.湖南电网发电机励磁系统管理现状分析[J].湖南电力，2012.
论文作者:王晓博
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
标签：励磁论文; 系统论文; 发电机论文; 调节器论文; 机组论文; 转子论文; 可靠性论文; 《电力设备》2018年第4期论文;