谈电厂发电机励磁系统的控制方法

谈电厂发电机励磁系统的控制方法

王靖轩 张帆

福建福清核电有限公司 福建 福清 350300

摘要：电力在国民经济和社会发展中的作用日益突出，发电是电力生产中的一个重要生产组织，其电厂发电机运行中的励磁系统的故障问题一直是机组维修和科研工作者关注的焦点。如何对电厂发电机励磁系统进行有效的处理，保证发电机的正常工作，是目前电厂发电机维修养护工作中的一个重要问题。

关键词：电厂发电机；励磁系统；控制方法

前言

电厂员工应清楚地理解励磁系统的构造及工作原理，熟悉故障处理的基本方法，并能迅速地处理问题。此外，由于工作环境对电磁装置的影响，在日常工作中容易发生磨损、老化等问题，所以电厂也要做好每天的监测和维修工作，维修和替换那些不能持续使用的有安全风险的设备。

1.励磁系统概述

励磁系统分为励磁控制和励磁功率输出两大类，既可以为电厂输送分支电流，又可以在一定程度上实现对发电机的辅助磁场。对励磁进行有效的控制，可以保证发电机的正常工作，并在发生故障时对励磁电流进行调整，保证发电机的安全。励磁功率单元将励磁电流供给到同步发电机的转子线圈，而自动励磁调压器按照预定的控制条件对电压供应装置的输出进行控制。通过对发电机的励磁电流进行有效的控制，从而实现对发电机负载变化时的瞬态稳定，改善系统的工作状况，从而保证电厂发电机的安全运行。一是电压控制功能。在发电机工作中，对控制电压进行调整，以保证其正常工作，是电力系统运行中必不可少的环节。在保证系统正常工作条件下，对发电机进行提供励磁功率，并根据负载的变化调整励磁电流，有效地保持了机端电压。二是无功分配。其关键是要充分利用励磁系统的调节功能，合理地对励磁系统进行分布。使得各个发电机的功率因数、电流、无功功率等参数达到正常工作状态^[1]。三是提升发电机操作的稳定性。在电力设备的运行中，采用发电机励磁系统能有效地提升并联运行的稳态和暂态稳定性，在电网发生短路时能迅速断电，保证电厂发电机在电网发生故障后能迅速恢复正常工作，或向新的运行状态过渡，从而保证设备的安全。

2.分析火力发电厂发电机励磁系统主要的故障

2.1无法起压

在发电机励磁系统中不能起压是一种常见的故障，其原因一般是因为缺磁。设备在启动时的瞬间电流传递，也会因线路故障而引起剩余磁场消失，从而造成发电机不能起压。所以，在判断其失效问题时，应以剩磁量为主要参考，若不能及时添加新的发电机，则会造成剩磁损失。且还可能是由于线圈磁通量和铁心剩余磁方向不一致，导致导线不能起压。另外，实验运行还会影响到励磁系统，如果励磁回路不能及时切断，则会使剩余磁场和直流磁通方向不一致，从而使剩余磁场消失。

2.2发电机失磁和接地问题

发电机的失磁也是影响其工作可靠度的重要原因，而励磁系统的失效将直接影响到发电机的失磁。调整器是发电机的重要部件，如果电流继续增加，那么转子电压计就会显示出故障，转子电压计显示为0，这时涡轮的速度会增加，而且会增加发电机的工作危险性，增加电厂发电机的运行风险。两点接地是发电机转子常见的故障形式，电厂的发电机在运行过程中，需要用到大量的煤作为能量，把热能转换成电能来满足电力的需要。任何一次接地或二次接地故障，都会对发电机的转子绕组、励磁系统造成一定的影响。这不但会妨碍整个电网的正常运转，也会影响到使用者的安全用电，因此在实际工作中必须引起足够的重视。

2.3自并励磁系统故障

在励磁互感器中，由于电流的急剧改变使其处于饱和状态。40毫秒后，启动差动保护，10毫秒后励磁开关关闭，进而触发跳机故障。由于采用了高压绕线型复合励磁变压器，使得变压器出现短路，从而提高了电流互感器的失效几率。励磁系统本身就有一个稳定的限值，当励磁功率过大时很可能会在上部的绝缘设备上出现裂纹，从而引起绕组的偏移。在发电机的励磁系统中，它的失效区域会扩大。在装置运行过程中发生短路故障时会产生瞬时电流，若变压器的工作特性发生问题，将会对电流互感器的稳定性产生影响，从而导致自并励磁系统失效。另外，当电流超过极限时，三相短路故障就会发生^[2]。

3.电厂发电机励磁系统的控制方法

3.1发电机升不起电压处理

如果发电机由于电压不足而引起励磁系统发生故障时则应立即停机，设备人员要仔细检查电压回路的连接情况，并确认线路的连接情况。若维修时需拆卸电线，应在线头上悬挂一块指示牌，以防止在维修及安装时发生接线错误而引起线路失效，造成电能传送形成回路。为了避免出现这种问题，请确保电源线路的连接是正确的，并在线头上安装合适的标识和吊牌。在进行线路直流电阻检测之前，应先将电压电路的电压回路关掉。为了防止电压回路断路，保证发电机的正常工作，需要对电压回路进行修复。若在电压系统操作过程中不能有任何中断，应保证电压与DC电流的正反方向一致，并对发电机的电压、励磁变运行及单向外壳的工作方式进行检查，以保证整个系统的稳定。当全部检修完毕后，还要对励磁系统的布线次序及位置进行调整，并对线路进行试验，保证发电机在工作过程中能产生励磁电压。

3.2发电机失磁处理

当发生失磁故障时，不仅使电网电压急剧下降，而且使供电品质下降，同时，电压下降的幅度过大，还会使电网在运行中发生剧烈的晃动，从而引起大面积的断电。所以，当发电机出现失磁时，设备维修人员必须采用隔离停机的方式，将发电机的故障排除在外，再进行维修。且在维修中，在保证定子电流不超过额定负载的情况下，首先要使发电机的有功负载降低到额定负载的40%。在卸载后，要对励磁系统进行详细的检查，如果15分钟内不能使励磁系统恢复到正常工作状态，请务必马上关掉发电机。另外，当励磁系统失去了励磁保护工作的输出之后，若母线电压低于标称电压95%，表示已超负荷工作，发现原因后应立即切断发电机，转至后备供电，并在排除失磁故障原因后在进行升压并列。

3.3自并励磁系统故障处理

常规试验是发电厂的核心工作，它可以通过大规模检修的方法来发现和解决自并励磁系统中存在的问题，从而为自并励磁系统的故障解决提供依据。另外，还能清楚地了解感应电压的状况，防止发生故障。加强对励磁系统的检测，提高其工作的稳定性，在购置、安装励磁变压器时，必须保证其品质符合要求，从而从根本上解决问题。电流互感器作为励磁变压器的关键部件，必须对其进行全面的检测，并及时进行替换。由于变压器在高压端存在着很大的非对称性，同时也会对励磁系统产生一定的影响，所以也必须在进行安装。对电流互感器的运行情况进行科学的评价，应对其进行定期维护，以保证其工作状态良好，其平均流量系数不得小于0.85。消除隔离层也是解决自并励磁系统失效的重要手段，绝缘隔板不会直接造成这种情况，但使用环氧树脂作为隔离层，具有很好的吸湿性，所以必须保证合适的安装位置。如果隔离层的绝缘性发生变化，将会对系统的正常工作造成威胁^[3]。

4.结语

励磁系统是电厂发电机的重要组成部分，并且在电压控制、无功分配等方面发挥着重要作用，维护好励磁系统的正常运行，能提高电网的稳定度，预防电网的安全受到威胁。但由于各种失效的诱发因素各有不同，所以要从根源上归纳出相应的对策。在实际工作中，要不断地进行维修技术和方法的创新，以提高设备的运行效率，保证供电的可靠性，促进电力行业的稳定和可持续发展。

参考文献

[1]徐明,许会.火力发电厂发电机励磁系统常见问题及解决方法探讨[J].建筑工程技术与设计,2016(30):1251.

[1]姚远,郑伟,刘伟男,赵露平,宋圣军.电厂发电机励磁系统的控制方法研究[J/OL].控制工程:1-6[2022-04-18].

[3]姚磊.发电机励磁系统故障原因分析及改进措施[J].电力设备管理,2022(2):150-152.