水电厂励磁系统改造中的问题及对策
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[摘 要]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。本文主要分析了水电厂励磁系统改造过程中出现的问题，并在此基础上提出了具有针对性的改造策略。
[关键词]水电厂；励磁系统改造；问题及对策
中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0066-01
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。
2 发电厂励磁系统改造中所存在的问题分析
2.1 原励磁调节器的缺陷
2.1.1 较复杂的功率柜设计，使主回路的维护检修量和复杂程度加大；除此之外，当两柜并联的运行，假使均流措施没有，就会增大两柜的输出电流差，使机组安全的运行受到威胁。电阻的容量和灭磁通流的容量偏小，在强励和短路等严重地事故灭磁中发电机很可能会被烧毁。
2.1.2 励磁调节器的抗干扰能力较弱：多次发出错误信号，如发转子温度过高、整流桥故障等信号使机组误跳。同时因为当时技术水平低，励磁调节器软硬件的档次低、软件功能不完整、人机界面差、没有事件记录不方便进行运行维护。另外励磁调节器还存在着电压和无功调节波动较大，不能投运PSS调节等问题.对发电的质量造成影响。
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。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。
2.3 励磁系统老化，给水电站的发展带来安全隐患
一些水电的励磁系统使用的是三相半控可控硅整流。励磁电压设定了35v，励磁电流设定为135A。还有的水电站最初建设到至今，水电站还是沿用以前的机器装置设备，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十分冗杂，在加上设备过于陈旧，经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了巨大的安全隐患，造成了水电站的工作效率低下，不能够获得理想的经济效益。另一方面，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，对环境也造成一定的污染。
2.4 调节器的很多参数特别是新添加的参数无法在线修改或整定，不能直接显示出来人机对话窗口，也不直观，使维护、调试检修等工作很不便。
3 水电厂磁力系统改造问题的解决对策分析
3.1 优良的励磁系统能够满足发电机在运行过程中的各种技术要求。而静止式可控硅全控桥自并激励磁系统完全能够应对发电机组突甩负荷而造成电网电压的突然降低的这种不良的状况，从而能够使整个水电工程能够稳定安全的运行。当发电机出现突甩负荷危险故障时，励磁调节器能够在一秒内将发电机的电压稳定在额定值之内。
3.2 自动励磁装置
自动励磁功率柜采用三相全控桥式整流电路，可达到运行效率高、性能稳定的目的，并可实现逆变快速灭磁。冷却方式选择热管式，冷却效果好。整流柜组容吸收采用三相五线式吸收方式，使吸收效果明显，结构紧凑。自动励磁调节柜选择已成熟应用的DWLZ-2C微机励磁调节装置，既实现了可编程励磁调节装置不具备的汉化运行监视窗口，又避免了工控机励磁调节装置价格昂贵的缺点。
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。
3.4 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，也要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，这样就可以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。具体现的控制回路改进措施是：在交流开关的两个跳闸回路中，增加了中间继电器k39、k40、k03的辅助接点。继电器k39、k40、k03为机组故障或者相关保护动作的信号。当机组、励磁系统本身均无故障时，励磁交流开关无需动作；一旦机组或励磁系统发生故障，串入的相关接点闭合，能够正常实现励磁交流开关的分闸。另外，还要选择合适的晶闸管筛选与保护措施，具体就是在选择晶闸管筛选时要晶闸管触发电流大于100mA，在晶闸管组合时，同一相的三只元件正向压将最接近。经过技术改造，励磁交流开关在正常开机和停机过程中，都处于合闸状态，减少交流开关的动作次数，延长其电气寿命和机械寿命。改造之后，交流开关上参与控制的辅助接点动作也减少，不会出现误动。
4 结束语
总之，一个良好的励磁系统直接关系到发电机组在发电站中的安全可靠性，也是提高发电机及其相联电力系统稳定性的技术要求。因此，我们应结合实际情况，注意进行配套改造优化，这样才能获得最佳的经济效益，保证水电站的安全运行。
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