中国水电机组励磁装置的技术现状及发展趋势

中国水电机组励磁装置的技术现状及发展趋势

陈学尧

(高州市三角湾水电有限公司广东省高州市525200)

摘要：迄今为止，我国国内的水电装机数量在世界范围内遥遥领先，并且在建水电工程的数量与规模也要远超于其他国家。本文主要对我国的水电机组励磁装置技术进行了研究，对技术的具体应用展开了讨论，并分析了今后水电机组励磁装置在国内的发展趋势，从而促进技术的发展，也希望此文能够为未来该方面的研究起到参考作用。

关键词：水电机组励磁装置；技术现状；未来发展；分析

前言：目前国内的水电建设处于发展时期，大致的完成了常规水电的开发工作，并且抽水蓄能电站也得到了有效的推广与建设，水电建设水平有了显著的提升。为了能够使国内水电建设得到进一步的发展，下面对水电机组磁力装置技术的技术展开了研究。

1、国内水电机组磁力装置的特征

首先从国内水电励磁装置的生产商来看，主要分为几种：第一种，从国外的生产商处购置的设备。例如：广州抽水蓄能电站使用的就是来自阿尔斯通生产的设备，三峡水电站使用的是西门子的设备；第二种，从中外技术合作的生产商处购买的装置。例如：东方电机厂与ABB共同合作生产的装置，投入了李家峡电站的运营当中；第三种，国内具备自主知识产权的民营、国营生产商。诸如国电公司电力科学学院、华中理工大学等[1]。不管是来自国外的装置还是生产自国内的装置，虽然其机组的磁力装置技术可能存在着差异，但是对于技术特点来说，在本质上没有很大的区别。

主要有以下特征[2]：第一，随着科学技术的不断进步，计算机技术、数字化技术被普遍的使用到了励磁装置当中。为了满足当前的发展需求，数字化励磁装置受到了行业的广泛推崇，不论是对于老机组的优化还是新机组的构建都离不开它；第二，自动化技术的优点也在此充分展现，现今水电站基本都是无人值守、远程控制的管理模式，并且需要使用到很多先进的电子设备。由于这些设备的使用，对于励磁装置的要求也有所改变；第三，在装置构造祛除了励磁机，改为静止励磁模式，并且这种模式和相关技术已经被广泛应用到各大水电站；第四，大型水电机组的运行要求更高，为了保证水电机组的安全、稳定运行，会不计价格的选择高端励磁装置；第五，抽水蓄能电站对励磁装置的要求比较特殊，但是多数国内抽水蓄能电站使用的励磁装置都是来自国外的厂商，因此国内的厂商在不断的提升自身的技术。积累更多的经验；第六，国内大多数的水电站都是中小型的，因此国产的励磁装置被应用的更多。其中老机组的优化工程与新项目的修建数量基本持平。对于此类产品的要求：拥有基本性能，能够稳定运行，价格较低，运维便利。

2、水电机组励磁装置技术的现况与发展

随着社会对水电行业需求的增加（国内运行中的部分大型水电站如图一所示），水电行业也产生了极大的变化，国内进行水电励磁装置研究的公司也越来越多，每个企业对于技术开发的侧重点也有所不同，但是大体上都是向着数字化的方向发展。

图一：部分大型水电站

2.1数字式励磁调节器

2.1.1特点

主要有以下特点[3]：第一，数字式励磁装置的硬件结构比较简洁，并且运行稳定。其可靠性较高的原因是，调节器的继电构成不同于其他装置，其中没有过多的使用逻辑控制继电器，因此硬件的构成更简洁，可靠性就更高；第二，可以使用软件完成对装置的调节与控制；第三，运维工作更容易进行，并且励磁系统能够对装置实行动态监测，例如故障检测、自诊断等；第四，更优异的通讯功能。这一点主要是为了便利励磁系统与电站计算监控系统相互交换数据。这样能够使管理人员对励磁系统实行远程监控，并且还能够实现在远程对励磁系统的参数进行修改等行为，大量的减少了人力资源的使用。

2.1.2硬件构成

一般情况下，数字励磁调节器的硬件构成主要由机组容量与电力系统的实际情况而进行决定的[4]。就现阶段来说，其中包括了单通道、双通道、多通道三种微机结构。核心控制器可以分为16位或者32位两种类型。

2.2水电机组励磁装置技术的发展趋势

以目前国内水电机组励磁装置的开发状况与应用状况来看，目前还是要着重研究励磁调节器的开发。把更多的新技术、新材料、新理念应用到其中，使励磁装置能够向着更智能化、多功能化、可靠性更高的方向发展。

2.2.1集成化发展

微机励磁调节器的调节控制工作主要是依靠软件完成的。伴随着硬件水平的不断提升，整个装置的集成度也越来越高，CPU的功能也更加强大，所花费的运算时间也更少，进行整个装置的结构可以做的更简洁。现在的装置已经由一个超强CPU的运转替换掉了多个CPU共同运转的模式，实现了硬件的集成化发展，降低了运维工作的难度。除此之外，为了使大中型机组的运行更加稳定，工作效率更高，可以通过将励磁方式变换成为并励方式来实现。

2.2.2机械式灭磁开关的去除

随着科技的不断发展，电子元件的电功率会越来越大[5]。因此已经有非常多的励磁装置开始使用电子开关。主要是因为，电子开关中没有机械触点，在使用的过程中不会出现火花或者瞬时电压，更加安全和稳定，并且便于维护工作的进行。

2.2.3技术的融合

随着不断的发展，水电机组对于励磁装置的要求更高也更加多样化，如果励磁装置的功能过于单一，早晚会被市场所淘汰，当前的励磁装置不但要提高在励磁方面的性能，还要具备电气制动的功能。这是因为，水轮发电机组的停机速度只通过机械制动是无法完成的，并且机械制动对整个机组造成的损伤更大，会缩短装置的使用寿命。所以当前大多数企业都将电气制动技术与励磁装置技术充分融合，这项技术思想也得到了大力的推广。

2.2.4统一化发展

为了能够满足更多用户的需求，励磁装置中的元件会越来越向着统一化的方向发展，例如：励磁变压器、灭磁单元等原件。并且每个远点都会有单独的数字监控接口，方便管理人员对装置中的每个设备实行动态监控。并且，由于抽水蓄能电站的特殊性，其相关水电励磁装置的发展相比于其他励磁装置会更快，智能化的水电站全自动远程控制系统也会被使用的更加广泛，我国水电行业的发展也会更加迅速。

结语：综上所述，我国的水电励磁装置有着非常多的发展方向与发展前景，因此中国水电机组励磁装置的技术的研究工作是非常重要的。相信在励磁装置技术的发展之下，国内的水电行业一定会蓬勃发展，为促进国家经济做出巨大贡献。

参考文献：

[1]王华君.中国水电机组励磁装置的技术现状及发展趋势[J].电器工业,2002(09):30-32.

[2].我国大型水电机组励磁系统实现国产化[J].电网与水力发电进展,2007,23(03):5.

[3]李基成,刘军,王鹏宇.大型水电机组励磁变压器的设计特点及绝缘方式的选择[J].水电厂自动化,2013,34(01):61-68.

[4]王才,李卫国.水电机组励磁系统故障分析及整改措施[J].水电厂自动化,2011,32(04):24-25.

[5]李基成.大型水电机组励磁变压器设计特点及绝缘方式的选择[J].水电站机电技术,2012,35(01):1-6+64.