水电站运行中励磁系统的改造分析

水电站运行中励磁系统的改造分析

程嘉伟

国家能源大渡河枕头坝发电有限公司 614700

摘要：在水电站运行系统中，励磁系统的完善性和科学性对水电站的高效运行起着促进作用，且励磁系统在水电站中占据不可代替的重要地位。现如今，随着社会的进步和科技的发展，水电站的运行系统不断更新，使得励磁系统的机组稳定性呈现下降的趋势。本文就国家能源集团大渡河枕头坝水电站进行跟踪研究，分析该水电站自运行以来的各类问题，并对应化提出解决方案，以供参考学习

关键词：水电站；励磁系统；改造

1励磁系统改造的必要性

通过对国家能源集团大渡河枕头坝水电站进行全面分析得出，励磁系统中的设备存在老化现象，且运行装置过于陈旧，进而无法承载高负荷运作，最终发生多起安全故障，具体总结为以下几点：(1)励磁系统本身的抗干扰能力减弱，调节柜的触屏发生失灵，进而引发误报信号现象；(2)由于水电站的长期使用，使得3#机组的励磁功率柜的可控硅材料被损坏，造成3#机组的励磁功率下降；(3)励磁系统中的调节柜反应迟缓，不能正常起励机端电压，使得机组无法正常开机。基于以上几点问题，为了保障水电站的正常运行，使得水电站高效率运行，有必要对原励磁系统进行改造分析。

2简述励磁系统

某国家能源集团大渡河枕头坝水电站中的励磁系统采取的是自并励形式，该电路系统的电源通过励磁变压器由主压变低压而实现。励磁系统在正常运行时，励磁交流电源先后通过交流开关、整流器以及直流开关，最终流至转子。对于励磁系统来说，其主要由变压器、可控硅整流器、转子绕组过电压保护器、消磁装置、交流测过电压保护器、起励设备、励磁调节器、直流侧磁场开关、通信系统以及励磁变低压侧交流开关等组成，其具体的结构示意图见图1。

图1　励磁系统示意图

在原励磁系统中，励磁系统交流开关和励磁系统直流开关在开机之前，都是遵循先交流开关后直流开关的运行顺序；且在机组关机时，按照先直流开关后交流开关的断闸顺序。直流开关和交流开关之间存在着相互牵连，一旦交流开关发生跳闸，直流开关必然也会受到干扰。

3励磁系统的优化改造措施

3.1励磁直流开关结构的优化改造

在原励磁系统中，励磁直流开关和直流母排采取插拔式的连接方式，该连接方式存在两点弊端，第一，在励磁直流开关上，本体的连接触头依据弹簧和销钉紧密固定，由于本体所连接的直流开关较多，进而使得本体上存在较多的弹簧和销钉，然而弹簧和销钉使用时间过久就会出现松动，且弹簧的弹力会降低，就会造成连接触头的不牢固；第二，一旦励磁直流开关正常运行时，直流母排的固定触头会进入直流开关触头的爪形结构内，直流开关和直流母排接触在爪形结构的前部向内凹陷的位置。该位置的接触面积过小，同时易受直流开关合闸的振动影响。以上两种弊端，都会加大直流开关和母排的接触电阻，当励磁系统中通过较大电流时，会造成励磁直流开关发热，严重者会直接造成烧毁直流开关。

因此，可通过改变励磁直流开关和母排的连接方式，进而加大连接触头的接触面积，进一步加强连接的稳固性。将原励磁系统触头的爪形结构更改为铜排连接， 励磁直流开关上的触头直接通过铜排和直流母排相连，且在连接的两端处各用4个螺栓进行加固。铜排连接的方式不仅能够加大触头的连接面积，而且避免触头受开关合闸的振动影响，提高了励磁直流开关结构的稳定性和可靠性。

3.2励磁交流开关结构的优化改造

励磁交流开关结构在控制回路方面同样存在两点弊端，分别为(1)若励磁交流开关位于分闸处时，一旦出现跳闸指令，会直接造成跳闸线圈持续励磁，如此一来会延长开关的通电时间，最终缩短线圈使用时长；(2)当励磁交流开关进行励磁时，其合闸线圈都会发生励磁；除此之外，励磁交流开关在正常运行时，同样合闸线圈会发生励磁，最终都会缩短合闸线圈的使用时长。

通过对上述两处问题进行分析，得出解决方案，即在交流开关的跳闸回路部位增设交流开关常开控制点和常关控制点。如此一来，不论励磁交流开关处于断开还是闭合，跳闸回路中的两个控制点都会有一个始终打开或者关闭，同时合闸线圈就不会发生励磁现象，进而延长合闸线圈的使用时长。

4励磁系统改造成果分析

将原励磁系统中直流开关和直流母排的插拔式连接方式改造成固定连接，这在一定程度上提升了励磁系统的运行效率，减小了励磁系统故障的发生率，其主要成果可总结为以下三点:

(1)将直流开关和直流母排的触头接触面积增大，利用铜排连接的形式同时也会降低触头的接触电阻，避免开关发生过热现象；

(2)加强了直流开关和直流母排连接的稳固性，借助螺栓连接，既方便又可靠，且螺栓不会受到合闸时的振动影响；

(3)原有励磁系统中，母排和直流开关的触头依据大量弹簧和销钉进行加固，弹簧和销钉本身结构较小，若发生触头问题，维修起来较为困难，为了减少以上困扰，研究人员将弹簧和销钉更改为铜排连接。

在对水电站的励磁系统进行上述改造之后，再也没有在直流开关和母排的连接处发现发热现象，且机组的运行寿命明显延长。除了直流开关的显著成果之外，改造之后的交流开关的开关频率大幅度减少，且交流开关的控制回路更加合理化，进一步保障了机组的正常运行，加大了励磁系统的稳定性和可靠性。

5结束语

励磁系统是保障水电站正常运行的关键和重要基础，本文通过分析原励磁系统中的不足，且对应给出解决措施，来逐步改造加强励磁系统，尽最大程度降低励磁系统发生故障的风险，提高励磁系统的稳定性，这为后期水电站的电力维修起到了一定的辅助和参考作用。

参考文献:

[1]姜云杰.碗窑水电站励磁系统改造[J].机电信息,2011(12):90-91.

[2]许乾.某水电站励磁系统的改造与优化[J].小水电,2017(2):23-24.