水電站勵磁系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

摘 要：勵磁系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的一項重要組成內容，其控制性能的發(fā)揮直接關系到電力系統(tǒng)中電壓的穩(wěn)定性與可靠性，同時也是改善電力系統(tǒng)運行條件、維持電力系統(tǒng)正常運轉不可或缺的重要設備。本文將以某水電站為實際研究對象，分析當前某水電站在勵磁系統(tǒng)裝設及使用中存在的問題并具體分析水電站勵磁系統(tǒng)的改造措施與優(yōu)化措施。

關鍵詞：水電站;勵磁系統(tǒng);改造措施;優(yōu)化措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.129

1 勵磁系統(tǒng)的概念與作用

以某水電站為實際研究對象，水電站的勵磁方式為自勵式勵磁。該勵磁系統(tǒng)在水電站日常運轉中的作用主要在于維持電力系統(tǒng)電壓水平的穩(wěn)定性、控制無功功率的穩(wěn)定分配、提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及改善電力系統(tǒng)的日常運行條件等。首先水電站電力系統(tǒng)在日常運行過程中其負載經(jīng)常會處于波動狀態(tài)，由此導致發(fā)電機的功率以及定子電流也隨之不斷變動。而在發(fā)電機電樞反應的基礎上，勵磁電流不發(fā)生變化的情況下發(fā)電機端電壓也會發(fā)生變化，此時勵磁系統(tǒng)能夠通過對勵磁電流的有效調節(jié)來維持機端電壓的穩(wěn)定性，進而確保電力系統(tǒng)中機組功率因數(shù)以及無功輸出的穩(wěn)定性;其次電力系統(tǒng)的日常運轉需要通過發(fā)電機發(fā)出以及吸收無功功率來穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，而勵磁系統(tǒng)能夠通過對勵磁電流的調節(jié)來有效實現(xiàn)對無功功率的分配;同時電力系統(tǒng)本身包括靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定等多種穩(wěn)定運行能力，一旦發(fā)生故障并解決故障后發(fā)電機本身需要大量無功功率來啟動，電網(wǎng)本身恢復速度受到影響的情況下，可以通過發(fā)電機強勵的作用來促使電網(wǎng)電壓加速恢復，以此有效達到改變電力系統(tǒng)運行環(huán)境的目的。

2 原有勵磁系統(tǒng)的問題

某水電站內裝機容量為2*2500KW，原有勵磁設備為S-LKZ-1型復式勵磁控制裝置，使用至今已有幾十年時間。在當前水電站電力系統(tǒng)的日常運行、維護過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的設備老化問題，尤其是勵磁設備老化現(xiàn)象嚴重，對電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性造成不利影響。同時勵磁系統(tǒng)本身控制線路較為復雜，勵磁問題的發(fā)生次數(shù)與發(fā)生頻率逐年提升，嚴重者甚至導致某水電站出現(xiàn)被迫停產(chǎn)修理的現(xiàn)象，對水電站日常運行的經(jīng)濟效益、安全效益均造成嚴重損失。對某水電站原有勵磁系統(tǒng)進行分析，其現(xiàn)狀如下：

（1）水電站勵磁系統(tǒng)中勵磁調節(jié)器抗干擾能力愈發(fā)削弱，繼電器存在誤動、抗拒等問題，同時勵磁系統(tǒng)保護裝置誤報轉子一點接地，造成嚴重水能浪費的同時，不及時優(yōu)化改造很有可能出現(xiàn)更為嚴重的安全問題;

（2）水電站控制線路在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)無故燒毀現(xiàn)象，導致電網(wǎng)無法起勵建壓，并聯(lián)機組無法并入整體電網(wǎng);

（3）由于原有勵磁系統(tǒng)安裝當時技術程度較低，與當前電力系統(tǒng)發(fā)展相比，原有勵磁調節(jié)系統(tǒng)本身在硬件、軟件均存在明顯的落后，整個勵磁系統(tǒng)運行過程中缺乏人機界面顯示屏、記錄事件軟件等設備，對勵磁系統(tǒng)的日常運行管理、維護保養(yǎng)均造成了不利影響。

3 勵磁系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

針對某水電站原有勵磁系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析，本文采取以下改造及優(yōu)化措施：

（1）選用新的勵磁設備。結合當前水電站的實際發(fā)展情況以及后續(xù)發(fā)展趨勢，經(jīng)過綜合考量最終選定新的勵磁設備為SF-PL-20型同步發(fā)電機雙微機可控硅勵磁裝置，并結合原有勵磁系統(tǒng)進行充分的改造與優(yōu)化。最終改進后的勵磁設備包括調節(jié)柜、整流柜兩項主要組成內容，其中調節(jié)柜包括2套數(shù)字勵磁調節(jié)器、2套移項觸發(fā)電路、2套人機交互系統(tǒng)、1套雙機切換電路以及工作電源、開關、表計、指示燈等多項設備內容，而整流柜則包括三項全控橋式整流電路、滅磁控制按鈕以及保護電路、激磁回路、按鈕、表計、信號燈等多項設備內容。

（2）新勵磁設備的功能特點。根據(jù)新的勵磁設備組成內容，其不同單元具備不同的功能與特點。

首先新的勵磁設備使用廠用電流以及直流電源同時供電且互為備用，通過雙電源供電的設置有效避免電源故障，確保電力系統(tǒng)在一路電源故障的情況下仍然能保持穩(wěn)定可靠的運行狀態(tài);改進后的勵磁設備還擁有一體化可控硅功率單元，將可控硅與散熱器聯(lián)合起來，使得勵磁系統(tǒng)相關設備運行過程中能夠自行冷風散熱，不需要在加裝散熱風扇的同時能有效避免風扇運行的噪音，亦能有效預防由于設備發(fā)熱而引發(fā)的勵磁系統(tǒng)故障問題。人機交互界面還能及時顯示勵磁系統(tǒng)日常運行過程中突發(fā)的故障內容，對系統(tǒng)本身的故障位置判定、故障內容維修亦有積極幫助;同時勵磁系統(tǒng)使用2套PLC調節(jié)器組成智能調節(jié)系統(tǒng)，PLC調節(jié)器本身獨立運作的情況下亦能實現(xiàn)有效連接，在數(shù)據(jù)交換、切換運行等方面均有良好效果，確保勵磁系統(tǒng)中即使有一套調節(jié)器出現(xiàn)問題后也能繼續(xù)穩(wěn)定運行，對保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有積極作用;最后改進后的勵磁系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了開停機自動化操作，只需要通過微機發(fā)出開機指令且電機轉速到達90%，滅磁開關就會自動閉合，而后通過激磁自動建壓并完成開機命令。停機時則只需要發(fā)出停機指令即可逆變滅磁。

（3）勵磁設備的運行及培訓。上述勵磁系統(tǒng)設備在采買調試結束以后，還需要在電站開機前以及機組試運行期間對勵磁所屬設備進行調試，同時對勵磁系統(tǒng)的全部性能、功能、質量進行試驗審核，結合某水電站的計數(shù)資料選擇相應的接線方法，確保試驗方案符合水電站日常運行要求。

同時在新勵磁系統(tǒng)安裝完成以后，相關人員還需要針對改進后勵磁系統(tǒng)的運行維護進行培訓，包括起勵建壓、空載調壓、控制屏界面操作等技術內容，同時也包括各項參數(shù)的查看、控制屏操作培訓、勵磁系統(tǒng)故障培訓等內容，確保員工能夠盡快熟悉勵磁系統(tǒng)的操作方法并做到實際應用。

4 結語

綜上所述，本文通過對某水電站的原有勵磁系統(tǒng)存在的問題進行分析，并采取了相應的改造及優(yōu)化措施，將原有勵磁系統(tǒng)存在的問題得到了有效解決。改造后的勵磁系統(tǒng)相較于原有的勵磁系統(tǒng)，其設備升級、技術升級，避免以往系統(tǒng)故障再次出現(xiàn)的同時，更加有效的提升了電力系統(tǒng)日常運行的穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)的運行效率也得到有效增加。同時相關工作人員能夠通過人機交互界面更加快速全面的掌握勵磁系統(tǒng)的運行信息及相關參數(shù)，更加全面的預防電力故障并快速發(fā)展故障位置，消除故障隱患。

參考文獻：

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[2]盧思霖.某水電站勵磁系統(tǒng)誤報導致機組事故停機原因分析[J].中國科技縱橫，2017（03）：39-41.

作者簡介：劉眾（1991-），男，湖北荊州人，本科，助理工程師，從事發(fā)電站電氣設備調試與運行工作。