我廠發電機微機勵磁系統改造對電力穩定性的影響

王斌，張繼勝，杜亮，張云來，潘國安

（1.新疆獨山子石化公司熱電廠電氣車間；2.新疆獨山子煉建公司；3.新疆獨山子石化公司研究院設備所；4.新疆獨山子石化公司熱電廠發電車間，新疆 克拉瑪依 833699）

3＃發電機是我廠的主力機組，采用相復勵勵磁系統，向同步發電機的勵磁繞組提供一個可調的直流電流，控制機端電壓恒定。與同時期其他型號勵磁系統相比，擁有同軸勵磁的穩定性，但在快速合理調節無功功率分配上相對不足，所以要提高電力系統的穩定性，必須提高3#發電機的靜態穩定性和暫態穩定性及動態穩定性，以滿足電力系統安全運行的需要。

1 采用微機靜態勵磁系統的原因

我廠3＃發電機原勵磁系統在運行中經常出現的一些問題，已嚴重影響了安全生產及電網穩定。

1.1 我廠原勵磁系統缺點

我廠1#～4#發電機勵磁系統為常規三機并勵機組，這種勵磁方式是過去幾十年間發電機的主要勵磁方式，具有較成熟的運行經驗。

缺點是勵磁調節速度不僅較慢，而且在機械上要求較高，其中動平衡、中心位置等需要考慮，維護工作量大。我廠3＃發電機機自1995年投入運行以來，已發生兩次因勵磁機故障而被迫停機的事故，作為獨山子電網的主力機組，它的穩定運行直接影響電力系統的穩定。

1.2 微機靜態勵磁系統的的優點

自并激勵磁系統接線簡單、設備少、無轉動部件并維護簡單，故與其他勵磁系統對比，自并勵磁系統能快速響應，易實現高起始響應性能，能提高系統穩定性能等優點，對電網穩定具有明顯的優越性。

2 我廠3#發電機自并勵微機勵磁系統特點

我廠于2003年9月對3＃發電機勵磁系統進行優化改造，采用國電南瑞SAVR-2000自并勵微機勵磁系統，在性能上具有高勵磁電壓響應速度，能提高系統的穩定性。

2.1 自并勵微機勵磁系統可靠性強

3#發電機旋轉部分發生的事故在以往勵磁系統事故中占比較大，自并勵微機勵磁系統放棄旋轉部件，減少了機械事故隱患，可靠性明顯優于原勵磁系統，而且，自并勵系統在設計中采用冗余設計，有效地減少了我廠主力機組停機概率。

2.2 電力系統的穩態、暫態穩定水平提高

圖1 3#發電機原勵磁與自并勵微機勵磁的短路電流比較

圖1為3#發電機原勵磁與自并勵微機勵磁的短路電流比較，此時，自并勵機組的超瞬變電流是相同的，但隨著時間的推移，自并勵式發電機的短路電流很快就小于常規勵磁發電機的短路電流，且最終趨于零。

2.3 由于自并勵微機勵磁系統響應速度快，電力系統穩定性大大提高

以下是3#發電機改造后的自并勵微機勵磁系統階躍響應試驗，即系統低頻震蕩模擬試驗：

調發電機機端電壓至90%UFN，做±10%UFN階躍響應試驗，選取一組參數：KP＝0F0H，KI＝080H，KD＝0H，在此參數下，±10%階躍響應試驗錄波圖。從錄波圖上得到如表1所示。

表1 階躍響應試驗數據表

圖2中看出，裝置在0.8s內把機端電壓維持到100%額定電壓。

圖2 階躍響應試驗錄波圖

2.4 自并激勵磁系統能快速響應，易實現高起始響應性能，能提高系統穩定性能

在發電機運行過程中，這種能力得到充分體現，以下是3＃發電機甩負荷試驗時，自并勵勵磁系統快速響應能力。甩負荷試驗：在P=4.72MW，Q=26.48Mvar時，直接跳油開關，調節器迅速穩定發電機機端電壓至100%額定電壓。

圖3 自并勵勵磁系統快速響應能力

圖3中看出，在極短的時間內把機端電壓維持到100%額定電壓。

2.5 減少3#發電機軸系振動

自并勵微機系統與3#發電機勵磁系統相比，取消常規的直流勵磁機，縮短了3#發電機機組長度，減少了3#發電機大軸聯接環節，因而縮短了軸系長度，提高了軸系穩定性，動平衡指標容易實現。

3 自并勵微機勵磁系統對電力系統穩定的作用

通過上述總結，自并勵微機勵磁系統對電網穩定作用：由于自并勵微機勵磁系統響應時間短，3#發電機機端電壓調節速度很快；由于沒有同軸勵磁機，就不用找平衡，也不用找中心位置，故對減少3#發電機機組振動有利；由于自并勵微機勵磁系統響應快，從3#發電機勵磁試驗數據看出，當系統電壓瞬間下降時，迅速增加發電機無功，保持電流系統不發生電壓崩潰，穩定性能力比3#機原相復勵勵磁系統優越。

4 結語

3＃發電機組自并激勵磁系統的改造，成功解決了困擾我廠多年的難題，改造后的系統運行可靠性較原設備也有很大的提高。

從2003年10月起，已安全穩定運行了16年，主力發電機的平穩運行，使系統、電網更加穩定，對我廠的安全生產起到了重要保障。