周德飛

摘要：靜止勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要配套裝備，良好的靜止勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)改善電力系統(tǒng)運(yùn)行有著重要的意義。大中型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、選型、調(diào)試、運(yùn)行中需要注意很多問(wèn)題，才能充分發(fā)揮其響應(yīng)快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，真正提高機(jī)組、電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行水平。?根據(jù)新疆地區(qū)同步發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁裝置的運(yùn)行狀況及其特點(diǎn)，進(jìn)而分析了該裝置在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障、判別方法，以及所采取的相應(yīng)處理措施。從而提出發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)故障快速保護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：靜止勵(lì)磁系統(tǒng);故障;保護(hù)方案

我國(guó)已是世界第一大水電裝機(jī)國(guó)，其在建水電工程規(guī)模在世界上也遙遙領(lǐng)先。而美國(guó)、加拿大常規(guī)水電裝機(jī)容量分別世界第二、三位。我國(guó)的水電在建規(guī)模超過(guò)3000萬(wàn)kW，規(guī)劃水電站容量超過(guò)5000萬(wàn)kW，均居世界第一。在幾百萬(wàn)千瓦容量的特大型水電站不斷立項(xiàng)、開(kāi)工的時(shí)候，以綠色能源著稱的小水電在中國(guó)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。中國(guó)的水電發(fā)展在規(guī)模和速度上已經(jīng)步入世界前列。其主要特點(diǎn)為：大型、特大型水電站建設(shè)比例增加，大型機(jī)組增多。抽水蓄能電站發(fā)展很快，且多數(shù)是大型機(jī)組。中小型水電站發(fā)展加快，但是隨著這些科技化水平的不斷提高，西北地區(qū)的發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的故障依舊存在著一部分的問(wèn)題。那么下面介紹出現(xiàn)的故障及保護(hù)方法。

1.發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)的故障

1.1整流變壓器高壓熔絲熔斷

當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于單機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)不斷改變勵(lì)磁電流的大小，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，電樞反應(yīng)增強(qiáng)會(huì)引起機(jī)端電壓下降。這樣在整流變壓器高壓側(cè)熔絲熔斷，熔斷之后產(chǎn)生的是變壓器的邊緣缺失，使得電源接觸不良。一方面導(dǎo)致調(diào)節(jié)器失效，使得變壓器各種相位發(fā)生變化，電流的運(yùn)作遭到嚴(yán)重的破壞。另一方面造成可控的電路失控，整個(gè)電流量的輸出下降。造成整個(gè)系統(tǒng)的電流量不穩(wěn)定，這樣長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作，會(huì)使得變壓器高壓熔絲熔斷。這樣在有效的運(yùn)行中，使得整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)失常。

1.2發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)無(wú)功波動(dòng)大

當(dāng)并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，由于發(fā)電機(jī)的運(yùn)作機(jī)器量較多。所以在電力系統(tǒng)電流的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)引起各機(jī)組間無(wú)功負(fù)荷的重新分配，這樣的重新分配就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的無(wú)功波動(dòng)大，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)速度減慢。而且如果在自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的調(diào)差系數(shù)調(diào)整得當(dāng)?shù)脑?，就可以?shí)現(xiàn)無(wú)功負(fù)荷的合理分配，使得無(wú)功負(fù)荷合理分布，最終使得整個(gè)電網(wǎng)的損耗達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的優(yōu)化運(yùn)行。這樣的調(diào)差會(huì)使得整個(gè)

1.3起勵(lì)回路及相應(yīng)設(shè)備設(shè)計(jì)問(wèn)題

在發(fā)電機(jī)電壓建立前，勵(lì)磁變壓器不能提供勵(lì)磁電源，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮起勵(lì)回路及相應(yīng)設(shè)備。通常方式是首先利用起勵(lì)電源對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁，待發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到或大于10%時(shí)通過(guò)切換裝置自動(dòng)退出起勵(lì)回路，轉(zhuǎn)換為勵(lì)磁變壓器提供勵(lì)磁電源，需要考慮設(shè)置起勵(lì)電源會(huì)相應(yīng)增加廠用電源容量。發(fā)電機(jī)第一次啟動(dòng)及大修結(jié)束后，需要作發(fā)電機(jī)短路、空載試驗(yàn)，并且需對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)做全面檢查，此時(shí)必須為自并勵(lì)系統(tǒng)提供試驗(yàn)電源，通常做法是從380V廠用電源直接拉電纜至可控硅整流橋以提供整流電源，亦可在發(fā)電機(jī)升壓變壓器中取抽頭至勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)以提供整流電源，但投資相對(duì)較大。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到將來(lái)試驗(yàn)時(shí)采取何種方案并做相應(yīng)準(zhǔn)備工作。

1.4冷卻風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障

由于天氣的變化，機(jī)械設(shè)備在室外收到氣候的影響。會(huì)使得加強(qiáng)硅整流元件散熱的冷卻風(fēng)機(jī)因故障停轉(zhuǎn)，這個(gè)時(shí)候應(yīng)立即打開(kāi)后門，進(jìn)行通風(fēng)處理，然后增加冷風(fēng)效果，使得快速的冷卻下來(lái);而且在散熱器表面溫度不超過(guò)80°的情況下可繼續(xù)運(yùn)行，但是必須要更換新的風(fēng)機(jī)。這樣才能夠快速的解決冷卻風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題。

2.發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)故障保護(hù)措施分析

2.1整流變壓器高壓熔絲熔斷保護(hù)

發(fā)生導(dǎo)致調(diào)節(jié)器失效，使得此時(shí)變壓器副邊相位發(fā)生變化，同步關(guān)系遭到破壞。而且使得可控硅失控，整流橋輸出下降太大。均無(wú)法滿足發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行的條件時(shí)。這時(shí)應(yīng)停機(jī)處理，及時(shí)更換熔絲。換個(gè)熔絲重新運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)無(wú)功波動(dòng)大問(wèn)題處理

遇到以上情況，此時(shí)應(yīng)檢查這臺(tái)發(fā)電機(jī)是正調(diào)差還是負(fù)調(diào)差，先通過(guò)判斷是正調(diào)差還是負(fù)調(diào)差來(lái)將波段調(diào)制原處。這樣使得發(fā)電機(jī)的檔位在零檔后就會(huì)重新設(shè)置。重新設(shè)置后，使并列運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功分配較為合理的運(yùn)行。

2.3單相可控硅被擊穿處理措施

勵(lì)磁功率整流橋的接線方式一般為全控或半控整流橋，較普遍采用可控硅全控橋。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的勵(lì)磁功率柜相繼問(wèn)世，其特點(diǎn)是在單個(gè)可控硅元件選擇上向大電流、高電壓方向發(fā)展以簡(jiǎn)化由過(guò)多的串、并聯(lián)元件組成的整流橋，據(jù)有關(guān)資料，單個(gè)可控硅元件的參數(shù)已達(dá)2000?A/4000?V，使得可控硅整流橋得以簡(jiǎn)化，方便裝置檢修、運(yùn)行，同時(shí)使各支路均流、均壓?jiǎn)栴}相對(duì)易解決。

可控硅勵(lì)磁功率柜中應(yīng)配置有交流過(guò)電壓保護(hù)裝置，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用風(fēng)冷、水冷等不同的冷卻方式，并采取一定措施保證并聯(lián)整流柜均流系數(shù)達(dá)到要求。為滿足并聯(lián)功率柜投入和切除操作需要，可在可控硅整流橋支路的交流側(cè)及直流側(cè)設(shè)置高絕緣水平刀閘或斷路器（空氣開(kāi)關(guān)多為500?V以下的低壓電器，易發(fā)生開(kāi)關(guān)、整流柜事故）?，F(xiàn)時(shí)較多的廠家產(chǎn)品中，通常將兩個(gè)甚至三個(gè)可控硅橋支路安裝在同一功率柜中，使得在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)功率柜中支路發(fā)生故障需退出并檢修時(shí)，因該柜其他支路、元件仍處于運(yùn)行狀態(tài)，且位于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路，運(yùn)行、檢修人員較難進(jìn)行有關(guān)檢修工作。只能將該故障支路所在的功率柜退出，一定程度上影響了機(jī)組運(yùn)行。如果現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件允許，應(yīng)盡量讓每個(gè)功率柜只安放可控硅整流橋，方便功率柜的投入、切除操作，以利運(yùn)行、檢修。

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