蔡軍

摘要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，電能的重要影響作用越來(lái)越突出。而作為電力生產(chǎn)的主要生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，火力發(fā)電廠的重要性也不言而喻。但是，火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)故障的存在，直接影響著整個(gè)發(fā)電廠的正常運(yùn)行，對(duì)此采取有效措施，提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，勢(shì)在必行。據(jù)此，本文主要對(duì)提高火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的有效措施進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期能夠?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展提供更加穩(wěn)定的電能。

關(guān)鍵詞：提高；火力發(fā)電廠；勵(lì)磁系統(tǒng)；可靠性；有效措施

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2019）04-0216-02

1 火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的重要作用

1.1 控制電壓

就火力發(fā)電廠勵(lì)磁控制系統(tǒng)而言，控制電壓主要保持發(fā)電機(jī)端電壓始終處于設(shè)定位置。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，為同步發(fā)電機(jī)提供所需勵(lì)磁功率，在機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)變化的時(shí)候，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)各種負(fù)荷具體情況，對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以此保持機(jī)端電壓或者電網(wǎng)固定點(diǎn)的電壓處于給定水平。

1.2 分配無(wú)功

火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)合理配合并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率，對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性進(jìn)行調(diào)整，確保其能夠滿足控制發(fā)電機(jī)組電流、功率因數(shù)、無(wú)功功率等相關(guān)參數(shù)具體要求。

1.3 維護(hù)電力設(shè)備安全運(yùn)行

處于正常運(yùn)行或者故障的狀況下，可以保證勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。在發(fā)生短路故障時(shí)，或者故障切除之后，性能比較好的勵(lì)磁控制系統(tǒng)可以在保證電力系統(tǒng)電壓的同時(shí)，并加快電壓及時(shí)恢復(fù)，以此保證電力設(shè)備能夠長(zhǎng)期處于穩(wěn)定、安全、可靠的運(yùn)行狀態(tài)。勵(lì)磁系統(tǒng)還能夠全面提升具有時(shí)限性的繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的靈活性，以及運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的精準(zhǔn)性。

1.4 提高電力穩(wěn)定性

通過(guò)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)，促使勵(lì)磁系統(tǒng)在切除短路故障之后，能夠自動(dòng)恢復(fù)電壓，以此改善火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)條件。

火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)在保持發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全性與可靠性上，發(fā)揮著非常重要的作用，所以，性能良好的勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)在滿足其相關(guān)要求。即設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以根據(jù)負(fù)荷電流與電壓的實(shí)時(shí)變化，對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此確保其具備充足的功率進(jìn)行輸出。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，電壓明顯降低，可以及時(shí)把發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增加到最高值狀態(tài)，從而保障發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。勵(lì)磁裝置自身不能存在失靈區(qū)，主要是為了保證發(fā)電機(jī)能夠在人工穩(wěn)定區(qū)內(nèi)正常工作，以滿足提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的相關(guān)要求。勵(lì)磁裝置自身還應(yīng)具備一定的特性，即運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、反應(yīng)速度快、調(diào)整過(guò)程穩(wěn)定。

2 火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)常見(jiàn)故障

2.1 無(wú)法起壓

發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行中，如果勵(lì)磁系統(tǒng)缺乏剩磁，那么就不能構(gòu)建勵(lì)磁電壓，從而將會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，無(wú)法獲取較好的起壓效果。另外發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)不能氣壓，勵(lì)磁系統(tǒng)缺乏剩磁，主要是由于剩磁過(guò)少，設(shè)備維修時(shí)線路對(duì)接出現(xiàn)錯(cuò)誤，使得設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)，快速傳輸電流，造成剩磁小時(shí)，從而使得發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)難以建立電壓。

2.2 失磁

火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)出現(xiàn)失磁現(xiàn)象，造成一系列不良反應(yīng)是非常常見(jiàn)的。造成發(fā)電機(jī)失磁的原因是勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象的發(fā)生，造成發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)校正器電流逐漸增加，轉(zhuǎn)子電壓表顯示異常，電流表指針位于0的狀態(tài)下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速不斷增大，頻率也隨之快速增加，最終造成發(fā)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)異常。

2.3 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地

汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電廠的一大主要電氣設(shè)施設(shè)備，在發(fā)電過(guò)程中，主要用煤炭燃燒進(jìn)行能量供給，再通過(guò)能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電能資源。在此作業(yè)環(huán)境下，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重積灰的狀況。積灰再加上發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽口絕緣被嚴(yán)重?fù)p壞，以及引線絕緣損毀，以此造成發(fā)電機(jī)運(yùn)行中極有可能出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障。而在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子繞組一旦出現(xiàn)一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地，則會(huì)直接阻礙發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)接地現(xiàn)象，不僅會(huì)造成發(fā)電機(jī)無(wú)功功率顯著下降，還會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流逐漸上升，儀表盤(pán)上的指示燈處于常亮狀態(tài)，以此在不斷運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行與用戶用電的安全性造成嚴(yán)重威脅。

3 提高火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性的有效措施

3.1 修正調(diào)節(jié)與控制電路

1）自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)

機(jī)箱內(nèi)部單元之間是以背板為載體進(jìn)行有機(jī)連接的，這樣一來(lái)，不僅能夠減少外部配線，還可以提升勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與限制功能的實(shí)現(xiàn)，則是依賴于主控機(jī)箱軟件，并以發(fā)電機(jī)機(jī)端勵(lì)磁PT信號(hào)與內(nèi)部電壓給定信號(hào)差值作為重要依據(jù)，通過(guò)PID校正器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，根據(jù)CT定子電流檢測(cè)無(wú)功分量，嚴(yán)格按照設(shè)定調(diào)差系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。門(mén)控單元脈沖輸出則是在發(fā)大脈沖后，直接與發(fā)晶閘管相接處，并對(duì)整流橋的輸出電流進(jìn)行有效控制，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)。

2）勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)

包含電流調(diào)節(jié)通道且全面以軟件模塊為載體的通道中，硬件設(shè)施和電壓調(diào)節(jié)之間能夠?qū)崿F(xiàn)共享。勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)主要是在勵(lì)磁電流測(cè)值與內(nèi)部電流給定信號(hào)差值的基礎(chǔ)上，利用PID校正器進(jìn)行適度調(diào)整。調(diào)壓調(diào)節(jié)通道基于發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，以此作為控制量，保障發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓能夠長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定、可靠狀態(tài)下，電流調(diào)節(jié)通道主要是基于勵(lì)磁電流，以其作為控制量，保障勵(lì)磁電流足夠穩(wěn)定與可靠。

3）通道跟蹤與控制

調(diào)節(jié)器可以無(wú)擾動(dòng)順利切向備用通道中去，并通過(guò)詳細(xì)比較分析兩個(gè)通道控制電壓之間的明顯差異，實(shí)時(shí)調(diào)整跟蹤通道的給定值，從而全程跟蹤目標(biāo)。在跟蹤過(guò)程處于正常狀態(tài)的時(shí)候，正確時(shí)指示燈常亮。另外，在跟蹤中合理設(shè)置動(dòng)態(tài)跟蹤回路，以保障在故障切換的時(shí)候，發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。在發(fā)生故障時(shí)，不需要進(jìn)行設(shè)置，屬于自動(dòng)切換的形式。通道控制器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控觀察通道中的運(yùn)行狀況，并將內(nèi)外部信號(hào)狀態(tài)相連接，及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的控制指令，嚴(yán)格按照既定工作模式恰當(dāng)選擇輸出控制脈沖。

3.2 改善技術(shù)運(yùn)行條件

在勵(lì)磁系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器是確保勵(lì)磁控制及時(shí)性與平穩(wěn)性的關(guān)鍵。首先，采用可靠性良好的調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器類型主要包括模擬類型的電磁型、半導(dǎo)體型，以及微機(jī)型的單片微機(jī)型、PLC型、PCC型等。模擬型的功能太過(guò)單一，擴(kuò)展性不良，勵(lì)磁保護(hù)與限制功能并不健全，極易出現(xiàn)過(guò)勵(lì)磁或者欠勵(lì)磁等現(xiàn)象，對(duì)此，需要實(shí)時(shí)改造并利用微機(jī)型的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。在微機(jī)型調(diào)節(jié)器中，單片微機(jī)型的價(jià)格極具優(yōu)勢(shì)，但是，預(yù)算速度比較慢，而且抗干擾性較差，因此在早期使用較為頻繁，現(xiàn)階段主要是用在小型的發(fā)電機(jī)組中。而PLC型的功能比較健全，可靠性良好，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮選用。PCC型則是理想型微機(jī)型，具有較高的可靠性，速度較快，可以實(shí)現(xiàn)完善的控制功能，是技術(shù)改造優(yōu)先選擇的主要機(jī)型。其次，保障勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電源的穩(wěn)定性與可靠性，采取兩路彼此獨(dú)立的電源進(jìn)行供電，其中一路可以采用廠用直流系統(tǒng)。再次，把風(fēng)冷功率整流器的風(fēng)機(jī)單電源改造成雙電源，以此提高供電的穩(wěn)定性與可靠性。雙電源工作模式應(yīng)采用故障自動(dòng)切換投入模式。在利用雙風(fēng)機(jī)的時(shí)候，風(fēng)機(jī)應(yīng)分別連接不同電源。最后，大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)采取兩項(xiàng)獨(dú)立控制通道，兩通道分別利用單獨(dú)的電壓互感器、電流互感器、穩(wěn)壓電源。通道處于并列運(yùn)行狀態(tài)或者相互備用。

3.3 改進(jìn)參數(shù)管理水平

合理設(shè)置自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器參數(shù)，直接影響著發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，同時(shí)也是電網(wǎng)穩(wěn)定控制的重要基礎(chǔ)。因?yàn)樵O(shè)備廠家軟件程序更新升級(jí)比較快，相關(guān)技術(shù)人員在提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)升級(jí)程序，所以存在比較嚴(yán)重的安全隱患。對(duì)此，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)勵(lì)磁參數(shù)的多元化管理，根據(jù)繼電保護(hù)定值管理方式，由生產(chǎn)管理部門(mén)整定參數(shù)，而維護(hù)人員則輸入?yún)?shù)，運(yùn)行人員核對(duì)參數(shù)，在程序升級(jí)之后，整體檢修試驗(yàn)，進(jìn)一步確定參數(shù)正確之后，投入運(yùn)行。

3.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與管理

想要實(shí)時(shí)掌控勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行狀況，必須加強(qiáng)巡檢與維護(hù)保養(yǎng)工作的重視，并統(tǒng)計(jì)分析勵(lì)磁系統(tǒng)故障與具體處理狀況，根據(jù)相應(yīng)討論分析結(jié)果，采取具有針對(duì)性的、有效的措施，從而提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。不僅要加強(qiáng)對(duì)有進(jìn)項(xiàng)運(yùn)行工況要求的發(fā)電機(jī)進(jìn)行專業(yè)進(jìn)項(xiàng)運(yùn)行試驗(yàn)，還要在機(jī)組啟動(dòng)、停止、試驗(yàn)中，低速切斷勵(lì)磁，同時(shí)要及時(shí)修復(fù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)通道發(fā)生故障，促使其投入運(yùn)行，禁止長(zhǎng)時(shí)間處于手動(dòng)調(diào)節(jié)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在電網(wǎng)快速發(fā)展的形勢(shì)下，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)安全性與穩(wěn)定性的影響也越來(lái)越明顯。因此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)積極引進(jìn)新型技術(shù)、工藝、設(shè)備等，以此優(yōu)化完善發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)能夠，并定期對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修維護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)采取措施加以處理，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性與高效性。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員綜合素質(zhì)的重視，只有這樣，才能夠保證設(shè)施設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而促使火力發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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【通聯(lián)編輯：張薇】