張龍

【摘要】 水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機發(fā)電電壓的主要設(shè)備，對水利發(fā)電企業(yè)的安全生產(chǎn)有著重要影響。本文針對水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的改造與運行進行分析，為水輪發(fā)電機勵磁自動調(diào)節(jié)器在我國水利發(fā)電領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用提供資料參考。

【關(guān)鍵詞】 水輪發(fā)電機 勵磁調(diào)節(jié)器 改造 運行分析

我國有著豐富的水利資源，隨著能源體制改革的推進，人們對水利資源的利用越來越重視。電力體制改革競價上網(wǎng)的實施，更是給水利發(fā)電企業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇。由于競價上網(wǎng)對電能電壓和電流穩(wěn)定性的要求較高，水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器作為維持母線電壓給定水平的設(shè)備，對水電企業(yè)生產(chǎn)的電能安全上網(wǎng)并實現(xiàn)經(jīng)濟效益具有重要意義。

一、水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器工作原理分析

水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器對母線電壓的調(diào)節(jié)有重要作用，水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器能夠穩(wěn)定的分配機組間的無功功率，并有效的提升電力系統(tǒng)的運行動態(tài)性能和輸電線路的傳輸能力，水輪機勵磁調(diào)節(jié)器能夠有效的實現(xiàn)對水輪機發(fā)電電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。保證電力系統(tǒng)在遭受微小擾動后能夠自動回復(fù)到原來的運行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)遭受短時間大擾動后，勵磁調(diào)節(jié)器能夠在第一個搖擺周期內(nèi)實現(xiàn)同步發(fā)電機的同步和新穩(wěn)態(tài)，并且提升系統(tǒng)對某些大擾動的發(fā)電機同步運行回復(fù)能力，提升發(fā)電機的穩(wěn)定性。

一般來說，勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)工作原理劃分有改變勵磁機勵磁電流、改變勵磁機的附加勵磁電流和改變可控硅的導(dǎo)通角三種。由于在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中改變勵磁電流十分困難，故而改變勵磁機勵磁電流的方法一般不采用?，F(xiàn)在水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器常見的工作原理為改變勵磁機的附加勵磁電流和改變可控硅的導(dǎo)通角，改變附加勵磁電流的裝置一般都是電磁型勵磁調(diào)節(jié)器，電磁型勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)，并且能夠有效的提升并列發(fā)電機的工作穩(wěn)定性。

二、水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的任務(wù)及要求

2.1水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的工作任務(wù)

水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)中起著調(diào)節(jié)各發(fā)電機同步電壓的作用，具體來說，水輪機勵磁調(diào)節(jié)器必須能夠?qū)崿F(xiàn)維持發(fā)電機端電壓水平并合理分配各機組無功符合的任務(wù)，還需要能夠提升電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和輸電線路的傳輸能力。除此之外水輪發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器還能夠提升帶時限動作繼電器的靈敏度，并改善異步電機的啟動條件和加速短路后系統(tǒng)電壓的恢復(fù)速度。同時，水輪機發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器還要求能夠改善發(fā)電機失磁運行時的電力系統(tǒng)工作條件并防止水輪發(fā)電機突然電壓過度升高。

2.2水輪機組勵磁調(diào)節(jié)器的工作要求

水輪機組勵磁調(diào)節(jié)器對于發(fā)電和發(fā)電企業(yè)電力系統(tǒng)的運營有著重要影響，因此水輪機勵磁調(diào)節(jié)器需要滿足以下幾點要求。首先水輪機勵磁調(diào)節(jié)器必須能夠可靠工作，如果勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)生故障很可能使機組停機，甚至對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。其次，水輪機勵磁調(diào)節(jié)器必須具有足夠的輸出容量，使其能夠在滿足正常運營水輪機勵磁調(diào)節(jié)的同時還能夠滿足短路等故障發(fā)生時強勵磁調(diào)節(jié)的需求。再次，水輪機勵磁調(diào)節(jié)器需要具有較迅速的系統(tǒng)反應(yīng)速度，并能夠具有高輸送能力，實現(xiàn)對發(fā)電機第一時間的勵磁調(diào)節(jié)。最后，還需要保證勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)穩(wěn)定性，保證水輪機勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)和調(diào)節(jié)死角。

三、水輪發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的改造與運行分析

目前在水利發(fā)電領(lǐng)域常用的勵磁調(diào)節(jié)器為可控硅勵磁調(diào)節(jié)裝置，本文針對水輪發(fā)電機可控硅勵磁調(diào)節(jié)器的改造和運行進行分析，以促進可控硅勵磁調(diào)節(jié)器在水利發(fā)電領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。水輪發(fā)電機可控硅勵磁反饋控制的基本工作原理為：通過PT和CT測量發(fā)電機電壓和無功，與給定電壓Ug.n比較后獲得電壓差ΔUg=Ug.n-Ug，經(jīng)綜合放大后得到控制信號Uc。根據(jù)控制信號和同步信號計算可控硅的導(dǎo)通角α，從而控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機運行在穩(wěn)定狀態(tài)。可控硅勵磁調(diào)節(jié)器能夠較好的滿足計算機控制的需要，隨著水電廠計算機監(jiān)控統(tǒng)的逐步實施，要完善勵磁調(diào)節(jié)器與計算機監(jiān)控的有關(guān)接口電路，可采用先進的數(shù)字電位器調(diào)整給定電壓。現(xiàn)場要求調(diào)節(jié)器設(shè)計更合理，有更加完善有效的限制和保護電路，保護電路的整定配合要經(jīng)過現(xiàn)場試驗。筆者認為調(diào)節(jié)器更新改造要根據(jù)現(xiàn)場情況確定，根據(jù)機組的大小及其在電網(wǎng)中的重要性，選擇采用勵磁調(diào)節(jié)器的種類。提升勵磁調(diào)節(jié)器的可靠性、性能、維護性，與功能。通過對勵磁調(diào)節(jié)器的選擇，實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)的自動控制，從而提升我國水利發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)電能的電流和電壓穩(wěn)定性，保證上網(wǎng)的電能符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，雖然我國水利發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展較晚，但隨著近年來我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展，自動勵磁調(diào)節(jié)器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)。相信在不久的將來，我國水輪機勵磁自動調(diào)節(jié)器必然得到進一步發(fā)展，并被推廣應(yīng)用到我國水利發(fā)電領(lǐng)域，為我國水利資源的利用和能源改革的成功貢獻力量。

參 考 文 獻

[1]孫元章.全數(shù)字式非線性最優(yōu)勵磁控制器的原理及應(yīng)用.電力自動化設(shè)備.1999.

[2]陳小明.勵磁大功率整流柜及其應(yīng)用.94 年度勵磁學(xué)術(shù)論文集.1994.

[3]陳小明.發(fā)電機滅磁失敗原因分析及改造措施.電力系統(tǒng)自動化.1999