增強同步發電機勵磁系統可靠性的措施

劉佰龍，常 遠，范夢麗

（1.國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，山西 大同 037004；2.內蒙古電力(集團)有限責任公司錫林郭勒電業局太仆寺供電分局，內蒙古 錫林郭勒 027000）

增強同步發電機勵磁系統可靠性的措施

劉佰龍1，常 遠2，范夢麗1

（1.國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，山西 大同 037004；2.內蒙古電力(集團)有限責任公司錫林郭勒電業局太仆寺供電分局，內蒙古 錫林郭勒 027000）

同步發電機勵磁系統是為發電機供給勵磁電流的設備的統稱。發電機勵磁系統的作用重點為供給同步發電機中勵磁繞組的直流電源，同步發電機的運行特性和其空載電動勢（也就是E的大小）有關聯，空載電動勢值E為一個函數，調整勵磁電流便能夠調節同步發電機的相關運行特性。所以，調節同步發電機的勵磁的運行便成為了發電機安全工作的一項主要研究方向。

同步發電機；勵磁系統；電壓；無功功率

1 勵磁系統的作用

1.1 控制機組的端電壓

發電機組運行時，伴隨電網所給負荷的變化，應該相應改變發電機組的勵磁電流來使機端以及系統里任何位置的電壓保持在給定的范圍內，勵磁控制系統保證電壓的質量。發電機組的感應電動勢Eq和相應的端電壓UG的數量關系如下：

通過公式（1）可以得知發電機的外特性呈現著下降趨勢。若發電機組的勵磁電流數值不變，發電機的端電壓會跟著無功負荷的增大而減少。若發電機組的無功電流提高，而勵磁電流不提高，發電機組的端電壓便會減少，嚴重時將滿足不了機組正常工作的條件，此時則把勵磁電流提升到一定值才可以保證端電壓在規定值。

1.2 控制無功功率的分配

假設發電機組和無限大母線進行并聯方式的運行，因為發電機產生的有功功率僅僅受到發電機組的調速器的調節，和勵磁電流沒有關聯，則有功功率便為一定值，即：

忽略定子電阻與凸極效應，那么有功功率能表達成：

通過公式（2）、（3）可以得知發電機組的勵磁電流的變化僅僅影響了無功功率以及功角的數值。因此，和無限大母線進行并聯運行的發電系統，控制其勵磁電流能夠調整發電機無功功率的大小。在正常情況下，和同步發電機進行并聯運行的母線并非是無限大的，其電壓也會伴隨負荷的變化而不斷變化。調整一臺機組的勵磁電流在影響這臺機組的電壓以及無功功率的同時，還會影響和這臺機組并聯運行的其他機組的無功功率。所以，同步發電機的勵磁自動控制系統還起著對并聯運行的機組之間無功功率進行分配的作用。

2 提高勵磁系統可靠性的措施

勵磁裝置能夠進行可靠運行重點是有三個影響因素，即勵磁裝置自身的技術條件、操作人員技術水平以及后期的維護保養。

2.1 勵磁裝置自身的技術條件

同步發電機的勵磁系統通常情況下由發電機組的勵磁功率單元與發電機組的勵磁調節器所組成。發電機組的勵磁功率單元為發電機轉子供應直流電源，也就是勵磁電流；而發電機組的勵磁調節器則是依據輸入信號與給定調節準則調節勵磁電流大小。計算機技術以及自動控制原理的不斷進步給科學家開發勵磁調節器以及相應的勵磁系統打下了堅實的技術基石。從1970年左右開始，專家們就開始對數字式勵磁調節器展開了大量的研究，在1985年左右，這項技術已經比較普及。如今，它有如下的優勢：①具備更優良的可靠性能。憑借著高超的集成電路制造技術以及軟、硬件檢測技術，可靠性遠遠超乎人們的想象；②功能更加強大。微機勵磁調節器不但能夠達到模擬式勵磁的全部功能，而且還能夠達到普通調節器沒有很多的功能；③工作維護方便。微機勵磁調節器主要的進步就在于最大程度地使硬件簡單化，相應的調節功大部分通過軟件來進行工作，這樣便使得正常的維修量降低了很多。

2.2 人員操作因素

勵磁裝置相應的調試完成后，讓檢修部門、運行車間、生計部共同對新安裝的勵磁裝置展開專業的驗收檢查工作。人員調試時，能夠更好地熟悉勵磁裝置的性能以及特點，為今后的操作、維護工作打下基礎。巡視檢查設備及時發現隱患，避免事故的重要途徑，也是電廠值班人員的一項重要的工作。如發現有任何異常情況，須及時通知繼電保護人員處理。值班的運行人員要掌握新安裝的勵磁裝置的原理，按照“兩票”以及運規進行操作。

2.3 妥善維護與保養

檢修工作者一定要熟悉勵磁裝置的相關原理，掌握布局，熟記布置的回路、表計以及各類信號，工作時精細巡檢。如果勵磁系統發生異常狀況，處理故障時，依據現象先考慮分析，然后再開始處理。處理完成后，總結經驗，做好相應的記錄，制定今后防范的措施，保證同類型事故不再發生。新設備工作后，要嚴格地進行定期檢查與按時保養。勵磁裝置通常對所處的環境溫度都要規定一些正常工作時的溫度范圍，只有在規定的溫度范圍內，設備才能正常工作。尤其是一些半導體與數字式的電壓調節器，這類型器件對溫度的要求十分苛刻，特殊情況下，要裝設空調對設備降低溫度，使得該設備可以在規定溫度的范圍內工作。

3 結束語

綜上所述，勵磁系統的工作時的可靠性在優化電力系統正常工作以及保持穩定這些方面有著舉足輕重的地位。只有增強裝置自身的條件、工人的技術以及后期的維護保養，才能夠最大可能地增強其可靠性，這樣便可以進一步為系統的正常工作打下堅實的基礎。

[1]周雙喜,李丹.同步發電機數字式勵磁調節器[M].北京:中國電力出版社,1998.

[2]陸繼明.同步發電機微機勵磁控制[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]李基成.現代同步發電機勵磁系統設計及應用[M].北京:中國電力出版社,2002.

[4] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies. IEEE Std.421.5-2005.

TM331

A

2096-2789（2016）11-0106-01