□于朝光（遼陽湯河發(fā)電廠）

0 前言

水輪發(fā)電機勵磁裝置是水輪發(fā)電機控制系統(tǒng)的重要組成部分，它一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。勵磁功率單元向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。在同步電機勵磁系統(tǒng)中，勵磁調(diào)節(jié)器的主要任務是實現(xiàn)對勵磁主電路的自動控制，以達到對同步電機勵磁電流預期的調(diào)節(jié)值。簡單地說就是在負荷變化引起發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)定時，自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定發(fā)電機的輸出電壓。

1 問題的提出

湯河發(fā)電廠共裝有兩臺機組，其中2號機組單機容量630kW，設計流量2.3m3/s。利用為下游工礦公司提供的工業(yè)用水進行發(fā)電。機組運行20多年，設備已經(jīng)老化，水輪機性能落后，且由于供水限制，致使發(fā)電機的出力只能達40%至60%左右，一直處于較低的水平，既影響機組壽命又增加了機組維修的難度，為使經(jīng)濟效益最大化，湯河電廠決定將其更換為更適合的250kW水輪發(fā)電機，設計流量1.1m3/s。技改工作基本完成后，開始進入調(diào)試階段。機組開機后進行勵磁調(diào)節(jié)，正向轉(zhuǎn)動勵磁調(diào)節(jié)器旋鈕，突然勵磁電壓和定子電流急速攀升，經(jīng)過多次調(diào)整仍然無法準確調(diào)節(jié)勵磁電壓和定子電流達到額定值，給機組的正常發(fā)電帶來困難。

2 問題原因分析

根據(jù)經(jīng)驗初步判斷很可能是勵磁系統(tǒng)出了問題，通過仔細分析，并參照勵磁裝置控制原理圖進行逐一比對，在查找過程中重新對設備進行了梳理，經(jīng)過一番校對后仍沒有發(fā)現(xiàn)問題所在。隨著對疑點一步步排查，最后將問題點鎖定在勵磁調(diào)節(jié)器上，于是參看勵磁調(diào)節(jié)回路展開圖（圖1），通過對勵磁調(diào)節(jié)回路的分析，知道勵磁電壓的變化是通過調(diào)節(jié)滑動電阻的阻值來完成的。隨著調(diào)節(jié)電阻的阻值增加，勵磁電壓也隨之上升。判斷結(jié)果是由于控制調(diào)節(jié)電阻‘1W’的調(diào)節(jié)行程過短。于是將勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電阻拆除，對其進行手動增量模擬，通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)器的控制調(diào)節(jié)電阻‘1W’通過旋鈕單圈調(diào)節(jié)增阻的行程超過一周，只要旋鈕稍加一些正向旋轉(zhuǎn)，控制調(diào)節(jié)電阻‘1W’的行程就相當于走了半周左右，即調(diào)節(jié)端雖然是短距離位移，但其電阻值卻迅速增大，因為無法微調(diào)，所以直接導致了勵磁電壓和定子電流的急速上升，從而造成勵磁電壓快速波動，機組不能正常發(fā)電。

圖1 局部勵磁回路原理圖

3 解決方案

將勵磁調(diào)節(jié)器的控制調(diào)節(jié)電阻拆卸下來，利用萬用表測定了廠家配套的調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)電阻‘1W’。經(jīng)測量‘1W’實際阻值為2KΩ。通過多次手動增量模擬，知道了由于旋鈕調(diào)節(jié)電阻的行程過大，導致電阻阻值迅速增加才造成勵磁電壓快速波動。根據(jù)上述原因，提出兩種解決方案：

方案1:勵磁調(diào)節(jié)器無法微調(diào)的原因主要是調(diào)節(jié)電阻行程過大造成的，因此提出可以通過改變電阻行程來達到糾正勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用。通過對拆卸下來的‘調(diào)節(jié)部分’進行觀察研究，發(fā)現(xiàn)原廠配套的‘1W’為滑動調(diào)節(jié)電阻，電阻為繞阻式，滑片每次的滑動行程無法改變，也就是說旋鈕每旋轉(zhuǎn)一次，電阻行程固定不變，電阻阻值也固定不變。但經(jīng)過多次努力調(diào)節(jié)試驗仍然無法達到預想狀態(tài)，于是放棄了第一種方案。

方案2：考慮到原勵磁電位器調(diào)節(jié)電阻較小，調(diào)節(jié)范圍卻很大，但不能滿足在額定勵磁電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的要求，那么能否通過增加阻值來達到微調(diào)電阻的目的呢？從理論上講這是可行的，如果再另行增加一組滑動調(diào)節(jié)電阻難度也很大，于是決定在原來的滑動調(diào)節(jié)電阻兩側(cè)各增加一組固定電阻以增加阻值。然而增加的電阻阻值不能太大也不能太小，太小調(diào)節(jié)波動仍然很大，太大則相當于縮小了調(diào)節(jié)能力仍然不能滿足要求。通過‘1W’阻值2KΩ對比參照，決定增加阻值為1KΩ的電阻進行試驗，這樣既不會讓阻值過大，又能基本滿足調(diào)節(jié)要求。由于原630kW機組勵磁調(diào)節(jié)器電阻值剛好為1KΩ，也能滿足靈敏調(diào)節(jié)勵磁電壓的要求，因此決定利用原630kW機組勵磁調(diào)節(jié)電阻連接現(xiàn)有‘1W’調(diào)節(jié)電阻兩側(cè)。于是在原調(diào)節(jié)電阻兩端分別焊接一個與調(diào)節(jié)電阻近似功率的500Ω電阻。焊接完成后，其滑動調(diào)節(jié)電阻的總阻值為3KΩ，與原調(diào)節(jié)電阻比較原調(diào)節(jié)行程相當于減少1/3周，可調(diào)節(jié)范圍仍然為2KΩ。將改進后的勵磁調(diào)節(jié)器的“調(diào)節(jié)部分”重新安裝在控制臺上。

4 試用結(jié)果

改進后的勵磁調(diào)節(jié)器的“調(diào)節(jié)部分”更換完成后，再次開機。起勵增壓開始微微旋轉(zhuǎn)勵磁調(diào)節(jié)器旋鈕，勵磁電壓緩慢加大，定子電流也穩(wěn)步增加。原有的急速攀高現(xiàn)象消失，當勵磁調(diào)節(jié)器旋鈕轉(zhuǎn)至第8周時，勵磁電壓接近30.90V額定值，定子電流達到451A額定值，經(jīng)過多次增減調(diào)試試驗，沒有出現(xiàn)勵磁電壓和定子電流的劇烈波動，機組可以正常發(fā)電，完全達到了靈活準確調(diào)節(jié)勵磁電壓和定子電流的預想效果。

5 結(jié)語

250kW水輪發(fā)電機組常年發(fā)電運行，經(jīng)過一年多的試用，事實證明改進后的勵磁調(diào)節(jié)器完全滿足調(diào)節(jié)要求，同時也證明了該方法簡便可行、經(jīng)濟實用。