微机自动励磁调节装置在电厂中的应用

摘要：黄陵矿业煤矸石发电公司1#、2#发电机励磁系统采用型号为TFL-100-4的交流无刷励磁机，自励励磁方式。3#、4#机采用静止可控硅励磁系统，使用武汉武水电气技术有限责任公司研制的以美国INTEL公司的80C198（80C196）单片微机为核心，辅以几片大规模集成电路而组成的WWLT1-01微机励磁调节器，该装置采用完全双通道技术，双机混合工作模式，具有维护方便，可靠性能高等优点。每台发电机都有自己的一套励磁系统，正常运行时，主要由发电机励磁系统给发电机转子绕组提供励磁电流。通过这个磁场产生直流电流，统称为发电机的励磁电流。已完成同步发电机的能量转换，建立其直流磁场，根据发电机励磁系统励磁电流的供给方式，我们分为自动励磁和他励励磁。其中，从发电机本身获得励磁电流的，称之为自励励磁系统发电机；由发电机其他电源装置给其励磁系统提供励磁电流的，称为他励励磁系统发电机，它们都有自己的工作特性。现就微机自动励磁调节装置的工作特性在电厂中的应用作一分析说明。

关键词：工作特性 励磁系统 发电机

1 微机自动励磁调节装置获取励磁电流的三种方式

1.1 无刷励磁系统：直接从发电机本身取得励磁电

源，经可控硅整流后传输发电机本身励磁，在励磁系统方式中不单独设置专用的励磁机，称自励式静止励磁。

1.2 交流励磁机获取励磁电流的方式，将其输出的交流电流经可控硅装置整流后供给发电机转子的励磁电流，主要通过装在发电机大轴上的励磁碳刷，称之为他励磁方式，又称为他励静止励磁方式，主要是由于在过程中采用静止可控硅的整流装置。

1.3 直流发电机获取励磁电流的方式：励磁机与发电机同轴相连，这种专用的直流发电机称之为直流励磁机，主要依据专用的直流发电机给其提供励磁电流，发电机励磁绕组主要通过装在大轴上的滑环及固定碳刷从励磁机获得直流电流。具有降低厂用电等优点，也是较成熟的一种励磁方式，这种发电机的励磁方式具有独立的励磁电流，工作稳定可靠。主要缺点体现在，调节励磁电流速度慢，日常维护保养工作量大，在火力发电厂大型机组中很少采用。只适合50MW及以下的小型汽轮发电机组，也就是我厂现有1#、2#、3#、4#发电机的励磁方式。

2 汽轮发电机组微机自动励磁调节装置与其励磁系统励磁电流的工作特性

2.1 无功负荷的调节分配方式：运行中的发电机根据其额定容量，按照比例进行无功电流分配。一般情况大容量的发电机主要承担较多无功负荷，而小容量的则承担较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配方式，主要通过自动高压调节其励磁装置，以改变发电机励磁电流特性，维持其发电机机端电压控制在正常范围内，还可以对其发电机电压调节特点进行调整，以实现其并联运行发电机无功负荷的合理调节分配。

2.2 励磁系统的无功功率的调节方式：当发电机在电网系统中并联运行时，一般认为是与无限大容量电源的母线并联运行，如果要改变发电机励磁系统的励磁电流，其它参数如感应电动势、定子电流、定在电压等将跟着变化。相应的发电机无功电流也跟随其变化。当汽轮发电机组与无限大容量系统并联运行时，为了改变汽轮发电机组的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是改变了送入系统的无功功率。在日常的无功功率调节中，当系统未进行并网以前，调节无功功率主要是调整其电压。当系统并网后，调节无功功率主要是调节其功率因素。

2.3 励磁系统的电压的调节方式：为了达到用户对电能质量的要求，在保持发电机机端电压不变的情况下，通过调节无功电流的变化调整发电机的励磁电流。发电机的机端电压将随无功电流的不断增大而逐渐降低，当励磁系统的励磁电流在恒定不变时，在汽轮发电机组自动励磁调节系统中，可以以电压为被调量的控制系统。依靠发电机无功负荷的电流来进行调节，达到发电机端电压保持在正常范围内。

2.4 励磁系统的电流调节方式：在维持发电机机端电流恒定的条件下，按下电流调节键即进入电流手动调节模式。

3 发电机微机自动励磁调节装置自动调节励磁电流的主要方法

黄陵矿业煤矸石发电公司发电机励磁系统，在改变发电机励磁电流时，一般不会直接从其转子回路中进行，因为该回路中瞬间电流较大，不便于直接进行励磁电流调节，一般主要采用改变励磁机的励磁电流，以满足其调节发电机转子电流。最常用的工作方法是靠改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变整流可控硅的主要导通角。其中，在改变可控硅导角的方法上，根据本厂发电机机端电压、定子电流、功率因数变化，相应改变可控硅整流器导角完成。可控硅整流装置主要由晶体管，可控硅电子元件构成，具有输出功率大、体积小、灵敏、快速、准确、无失灵区等优点。这种励磁系统装置能在事故情况下，高效、准确地抑制发电机的过电压，实现其快速灭磁功能。

4 发电机微机自动励磁调节装置的组成部件及辅助设备

发电机自动调节励磁系统主要的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器、可控硅装置；励磁柜装置需要提供以下电流，低压厂用交流380V电源、厂用直流220V控制电源，低压厂用直流220V合闸电源；同时需要提供以下空端子排节点，在自动开机、自动停机、并网（一常开，一常闭）增，减等情况下；必须提供以下模拟信号，发电机机端励磁电压183.3V，发电机机端励磁电流7.71A，励磁机励磁电流母线电压220V，励磁装置输出以下继电器接点信号，励磁变过流，失磁，励磁装置异常等模拟信号。

发电机励磁系统的励磁控制、保护装置及信号回路主要靠灭磁开关，灭磁电路、灭磁开关跳闸、励磁变过电流、励磁调节器电阻故障、发电机励磁装置部分参数异常、可控硅变送器等部件组成。励磁系统的励磁电阻，一般根据其额定励磁电压的大小分为线性灭磁电阻和非线性灭磁电阻两类。

5 发电机微机自动励磁调节装置励磁系统设备在正常运行中的检查项目

发电励磁系统正常运行中，运行人员一般要对其电压、电流是否超过允许额定值，有无突然增加或减少现象；励磁机的各部分温度、声音是否正常进行检查；重点检查刷握、卡簧、碳刷等部件：其检查步骤及内容如下：碳刷与转轴有无打火花现象，表面有无油垢积聚，刷架与刷握有无积灰；电刷边缘是否破裂，是否磨损到最短长度；电刷的刷辩是否完整，有无断裂或断股情况，电刷与刷架的连接是否良好，有无因刷辩碰到机壳而引起短路或接地情况；有无电刷在刷握内有卡涩或无法摆动的现象。

6 发电机微机自动励磁调节装置励磁系统设备在正常运行中的维护保养方法

励磁机运行中对碳刷维护，除查看有无电刷碎裂、刷辩断股外，还应检查其卡簧的压力是否均匀，并要进行调整，已防止碳刷打火造成短路。如在监盘当中发现励磁电压、电流值变动异常，应采取调整卡簧、更换碳刷对其进行处理。在带电情况下进行处理时要防止短路、接地等现象，必须将其保护装置的失磁保护退出进行更换。

发电机励磁系统和励磁调节方式得到了不断的更新与完善。随着科学技术的不断发展，各种新技术，新工艺的出现，特别是发电机励磁系统自动调节方面，已广泛使用微机自动励磁调节装置。这种调节装置将有效实现自动电脑微控最佳调节，而且维护方便、简单，使用周期延长。至2003年6月份，我厂一、二期四台发电机励磁装置采用微机励磁调节装置投运以来，设备运行稳定可靠，维护保养简单易行，给公司节约了大量的维修保养费用。得到公司各级设备管理人员的认可。

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作者简介：张伟（1983-），男，助理工程师，2003年参加工作。