基于提高发电机励磁系统运行可靠性的研究及应用

基于提高发电机励磁系统运行可靠性的研究及应用

朱宏飞

华能南通电厂 江苏省 南通市 226000

摘要：在目前的大型发电厂中，柴油发电机作为备用保安电源得到了广泛的应用。对发电厂因突然失电造成汽轮机轴承润滑油的损坏，汽轮机大轴无法正常转动冷却，锅炉磨煤机润滑油无法正常运转等，机组突然停电安全停机起到了良好的保护作用。柴油发电机的配置在国内200MW以下由一台柴油发电机供给两台机组的保安电源，200MW以上机组采用一对一供电模式。由于一对一的供电模式如果出现不能正常启动的情况，会对机组造成影响，导致严重的后果，因此，要对一对一的供电模式进行技术改进，以提高柴油发电机作为备用保安电源的可靠性。

关键词：发电厂；柴油发电机组；运行；可靠性

1柴油机组工作原理

简而言之，就是柴油机驱动发电机运转。首先在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为“做功”。各汽缸按一定顺序依次做功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应原理”，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。

2柴油发电机组的技术要求

2.1带负荷稳定运行功能

柴油发电机组启动成功后，保安负荷分级投入，各项参数指标正常。机组在功率因数为0.8的额定负载下运行，允许有累计1h的1.1倍过载运行。整套柴油发电机组能满足不小于0.2倍柴油发电机额定容量（P）的四极笼型异步电动机全电压启动。

2.2自动调节功能

柴油发电机组的空载电压整定范围为95%～105%，线电压波形正弦畸变率不大于±2%。柴油发电机组在空载额定电压时的电压波形正弦畸变率不大于5%，柴油发电机组各部位温升不超过额定运行工况的水平。柴油发电机在一定的三相对称负载下，在其中一相加上25%的额定功率的电阻性负载，应能正常工作。

3提高励磁系统可靠性措施

3.1励磁装置本身的技术水平

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分构成。励磁功率单元向同步发电机的转子提供直流电源，即励磁电流；励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。

励磁调节器的最基本的功能是调节发电机的端电压，由于电力系统运行的需要及自动装置元件与计算技术的进展，励磁调节器也随之发展，励磁调节器的任务也从单一的调节电压功能发展为目前的具有多种综合控制功能。从装置的物理结构上可分成机电型、电磁型、半导体型与数字型。从装置的调节原理划分，有比例式、比例-积分-微分式、最优调节器、自适应式调节器等。

计算机技术和自动控制理论的发展为研究新型励磁调节器和励磁系统提供了良好的技术基础。国外从20世纪70年代开始研究数字式励磁调节器，到80年代中期进入成熟阶段。目前数字式励磁调节器的主导产品是以微型计算机为核心构成的。它具有以下优点：2.1.1可靠性高。

由于大规模数字集成电路制造质量的提高和硬件技术的成熟，也由于可以用软件对电源故障、硬件及软件故障实行自动检测，对一般软件故障的自动恢复，使微机励磁调节器具有很高的可靠性。

3.1.2功能多、性能好。微机励磁不仅可以实现模拟式励磁的全部功能，而且实现了许多模拟式励磁调节器难以实现的功能，如各种励磁电流限制及保护功能等：微机励磁可以根据用户的不同要求来满足不同发电机及其励磁功率单元以及电力系统对发电机励磁的要求；微机励磁调节器可以很方便的在机组运行过程中根据机组和电力系统的运行状态实时地在线修改励磁控制系统的控制结构和参数，以提高励磁控制系统的性能。

3.1.3运行维护方便。微机励磁调节器的发展方向式使硬件尽量简化，而调节功能尽量由软件实现。如电压给定、控制参数整定等用数字式代替了模拟式励磁调节器中的电位器，使维护量大大减少。

3.2人员操作因素

3.2.1认真做好励磁装置的验收工作励磁装置调试完毕，严格自检，专业验收，然后提交验收单，由厂里组织检修、运行、生产部三个部门一起对励磁装置的各项试验进行检查验收。进行各种试验合格并确认拆动的接线、元件、标志、压板均恢复正常，现场卫生清洁干净之后，在验收单上进行签字。验收调试这个环节是比较重要的，在调试的同时，可以了解励磁装置的性能、特点，收集第一手资料，对设备也是一个熟悉学习的过程，这对于以后的操作、维护设备、试验都有很好的用处。

3.2.2加强对励磁装置的巡检

巡视检查设备是及时发现隐患，避免事故的重要途径，也是电厂值班人员的一项重要的工作。对于励磁装置的巡检要仔细认真，检查的主要内容有：开关位置正常，各种表计指示正确，指示灯、运行监视灯指示正常，各回路接线正常，无松脱、发热现象及焦味存在，熔断器接触良好，继电器接点完好，带电触点无大的抖动及烧损，线圈及附加电阻无过热情况，检查液晶屏上是否有报警或故障信息。如发现有任何异常情况，须及时通知继电保护人员处理。

3.2.3准确进行励磁装置的运行操作

运行人员首先要认真学习励磁装置的原理，图纸，对励磁装置的外观、各个表计的位置、内容进行了解，熟悉现场的回路、继电器、信号。在操作过程中，要严格执行“两票”制度，按照运行规程进行操作，每次的投入、退出、切换，均须征得值长同意。避免运行操作出差错。当有报警或异常情况发生时，除加强监视外，应及时通知继电保护人员处理。在运行过程中，需了解装置各种信号所表达的内容，由于许多装置采用国外的元器件，液晶所显示的运行状况，均以英文的形式表达，如不了解，则束手无策，这需要运行人员加强对专业英语词汇的学习。

3.3维护保养

3.3.1了解原理，加强巡检

检修人员要了解励磁装置的原理，反复熟悉二次图纸，对现场的回路、表计、各种故障信号深入了解。平时要加强巡检，对于励磁装置的运行状况，要做到心中有数。

3.3.2异常情况的处理

当励磁系统出现异常情况，需要进行处理时，要胆大心细，根据装置运行的状态及异常信号进行综合判断，而后进行处理。出现的任何故障须妥善消除，所有设置均需检查并试验。对于所发生的异常情况，要及时组织现场检查和分析处理，找出原因并做好记录，对异常情况的发生过程、处理经过以及经验教训都要进行分析，提出相应的防范措施，避免重复性事件的发生。

3.3.3检查保养

励磁装置投运后，需对励磁装置进行定期的检查保养。根据不同的设备要求，需要按电厂运行规程或根据厂家推荐的设备维护要求进行定期检查保养。

3.3.4环境因素

励磁装置对环境温度也有一定要求，环境温度不能超过设备要求温度过高。特别对于半导体及数字式电压调节器，其元器件对温度的要求较高，必要的情况下，需增加专用空调进行降温，以保证装置能够正常运行。

结束语

励磁系统的运行可靠性对改善电力系统运行与稳定性有着重要的意义。通过提高励磁装置本身的技术水平、人员操作水平以及对励磁系统的维护保养，可以很大程度上提高励磁系统的运行可靠性，从而保证了电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

[1]陈竹.基于电压源型变换器的新型励磁系统研制[D].华中科技大学，2013.

[2]杜宁宁，于爱民.一起600MW机组励磁故障案例分析与处理[J].山东电力技术，2015，12：61-64.