周志成

（江蘇華電儀征熱電有限公司， 江蘇 儀征 211400）

引言

發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)通過可控硅將三相電源轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電源，形成發(fā)電機(jī)勵磁磁場，通過勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角，達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓和無功的目的。而勵磁變壓器是一種專門為發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)提供三相交流勵磁電源的裝置，通常接于發(fā)電機(jī)出口端或高壓廠用母線，因發(fā)電機(jī)出口及高壓廠用母線電壓較高，勵磁系統(tǒng)交流輸入電壓較低，故需一個實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的降壓變壓器，即勵磁變壓器。發(fā)電機(jī)勵磁變壓器正常工作，是勵磁系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提，也是保障發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效發(fā)電的關(guān)鍵。

為了保證發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)具有很強(qiáng)的勵磁能力，勵磁變壓器在額定工作條件下，功率因數(shù)偏低，可控橋的控制角偏大，從而使得換相角很小，導(dǎo)致勵磁變壓器低壓側(cè)諧波含量較一般的變壓器高的多，這就導(dǎo)致變壓器渦流損耗較大，運(yùn)行中產(chǎn)生熱量較多。因此勵磁變壓器冷卻風(fēng)機(jī)工作穩(wěn)定與否直接影響勵磁系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，進(jìn)而影響整個發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

1 存在問題

江蘇華電儀征熱電有限公司180 MW發(fā)電機(jī)勵磁型式為自并勵靜態(tài)勵磁，勵磁變壓器型號為ZLSCB-1800/6，為F絕緣干式三相變壓器，采用Y/d-11接線，冷卻方式為AN，即自然空氣冷卻；配備一臺LD-BK10-380EFCA型溫控器，A、B、C三相繞組高、低壓側(cè)各裝有一臺冷卻風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號為GFSD 582-155，額定功率90 W，額定電流0.28 A，額定轉(zhuǎn)速1 400 r/min，風(fēng)量1 200 m3/h，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口由繞組下部通過間隙吹向繞組上部，以達(dá)到對變壓器散熱的效果。風(fēng)機(jī)電氣回路如圖1溫控器接線圖所示。

圖1 溫控器接線圖

分析此勵磁變壓器冷卻風(fēng)機(jī)電氣回路，發(fā)現(xiàn)存在以下兩個問題：

第一，勵磁變壓器高、低壓側(cè)共6臺冷卻風(fēng)機(jī)，其電源取自燃機(jī)MCC段抽屜開關(guān)，通過空開Q1控制，為單路電源供電方式，無備用電源。運(yùn)行中該燃機(jī)MCC段抽屜開關(guān)若因故障跳閘后不能再次合閘，6臺冷卻風(fēng)機(jī)將全部退出運(yùn)行，并且短時間內(nèi)無法恢復(fù)運(yùn)行，導(dǎo)致變壓器繞組和鐵芯溫度升高，絕緣水平降低，使用壽命縮短，嚴(yán)重者會影響發(fā)電機(jī)組出力，發(fā)生非計劃停運(yùn)或被迫停運(yùn)事件。同時，此控制方式不符合《中國華電集團(tuán)公司火電企業(yè)安全性綜合評價（電氣分冊）》2016版中1.1.3.1條款“冷卻風(fēng)機(jī)應(yīng)采用雙路電源，具備雙路切換功能”要求。第二，勵磁變壓器高、低壓側(cè)共6臺冷卻風(fēng)機(jī)為并聯(lián)運(yùn)行方式，使用同一空氣開關(guān)，運(yùn)行中若任意一臺冷卻風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，如電機(jī)過載，就會使空開Q1跳閘。而Q1跳閘會導(dǎo)致6臺冷卻風(fēng)機(jī)均退出運(yùn)行，并且不能再次合閘，其余非故障風(fēng)機(jī)無法恢復(fù)正常運(yùn)行，導(dǎo)致變壓器繞組和鐵芯溫度升高，絕緣水平降低，使用壽命縮短，嚴(yán)重者會影響發(fā)電機(jī)組出力，發(fā)生非計劃停運(yùn)或被迫停運(yùn)事件。

2 改進(jìn)措施

勵磁變壓器6臺冷卻風(fēng)機(jī)仍采用并聯(lián)運(yùn)行方式，但從勵磁系統(tǒng)電壓等級和容量考慮將其分為兩組：高壓側(cè)三臺和低壓側(cè)三臺，分別由空開QF3和QF4控制。這樣可以改變原先使用同一空氣開關(guān)的控制方式，如圖2風(fēng)機(jī)電源分配圖所示，這樣某臺冷卻風(fēng)機(jī)故障，如電機(jī)過載，只會造成空開QF3和QF4其中一個跳閘，而不會影響另一個空開控制的三臺風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，避免了故障范圍的擴(kuò)大，有效地降低了勵磁變壓器冷卻風(fēng)機(jī)全停的概率。

圖2 風(fēng)機(jī)電源分配圖

在勵磁變壓器冷卻風(fēng)機(jī)原只有一路工作電源的基礎(chǔ)上，增加一路備用電源，取自燃機(jī)保安MCC段抽屜開關(guān)，并對原電氣控制回路進(jìn)行改進(jìn)，如圖3風(fēng)機(jī)雙路電源控制回路圖所示。假設(shè)風(fēng)機(jī)由燃機(jī)MCC段電源供電，燃機(jī)MCC段電源為工作電源，燃機(jī)保安MCC段電源為備用電源，當(dāng)工作電源因故障跳閘后，延時中間繼電器J1失電，其常閉觸點(diǎn)延時閉合，交流接觸器C1跳開，其常閉觸點(diǎn)閉合，交流接觸器C2線圈得電后吸合，風(fēng)機(jī)切換至備用電源供電。同時，交流接觸器C2常開觸點(diǎn)閉合，電源指示燈HD2亮起，成功實(shí)現(xiàn)雙路切換的功能，即冷卻風(fēng)機(jī)工作電源失電時，能夠快速切換到備用電源供電，保證風(fēng)機(jī)的正常連續(xù)運(yùn)行。

圖3 風(fēng)機(jī)雙路電源控制回路圖

3 結(jié)語

江蘇華電儀征熱電有限公司180 MW發(fā)電機(jī)勵磁變壓器電氣回路的改進(jìn)，解決了風(fēng)機(jī)無備用電源和任一風(fēng)機(jī)故障會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)全停的問題，提高了勵磁變壓器工作的可靠性，保證了發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該改進(jìn)設(shè)計思路可以推廣應(yīng)用到其他相似勵磁變壓器或干式變壓器冷卻系統(tǒng)，對變壓器生產(chǎn)廠家也具有一定的借鑒意義。