关于水电厂励磁系统更新改造的思考

【摘 要】水电厂的励磁系统对于保障电力系统的安全、稳定运行有着十分重要的作用，现在很多原来的水电厂存在不少缺陷抗干扰能力较弱，维修不变等，本文对某水电厂的励磁系统的改造进行了分析研究，新的励磁系统调节方便、运行可靠等优点，以后的励磁系统改造提供了方向。

【关键词】励磁系统；水电；改造

0.引言

由于电网的扩大以及电压等级的提高，电力系统的结构也越来越复杂，电网的运行方式也发生了很大的变化。我国的电力工业已经进入高电压、大电网以及大机组的时代，装机容量为300～600Mw的大型机组已变成我国的主要机组，所以对电力系统的稳定性和安全性的要求也非常高。无论是在稳态还是暂态运行中，同步发电机运行状态与励磁都有着很大的关系，励磁系统能对发电机的运行特性造成直接影响，是同步发电机的最关键的组成部分。

1.励磁系统

励磁系统一般由两部分组成：：一部分是励磁功率单元，这部分为同步发电机的励磁绕组提供可调直流励磁电流；另一部分是励磁调节器，它按照发电机和电力系统的运行要求，自动调整功率单元输出的励磁电流。现在广泛使用的是数字式励磁调节器，主要是因为它有以下优点：可在励磁控制中实现复杂的控制策略；调节准确、精度高、方便在线改变参数；能在励磁控制过程中实现完备的限制和保护功能、灵活而通用的系统功能、操作简单以及维修智能化；可靠性高，能长时间无故障工作；通信简便。

2.原励磁调节器的缺陷

某水电站采用的原励磁系统是数字式双通道微机励磁调节器（SJ-800），采用三相干式变励磁变，两桥并联式整流桥，灭磁系统由ZnO非线性电阻和快速直流断路器组成，用强迫风冷作冷却系统。可以满足机组及系统的运行要求，然而因为当时技术条件有限，仍然存在影响运行的安全隐患，如：

（1）励磁调节器的抗干扰能力较弱，多次发出错误信号，如发转子温度过高、整流桥故障等信号使机组误跳。同时因为当时技术水平低，励磁调节器软硬件的档次低，软件功能不完整，人机界面差，没有事件记录不方便进行运行维护，另外励磁调节器还存在着电压和无功调节波动较大，不能投运PSS调节等问题，对发电的质量造成影响。

（2）功率柜的设计复杂，加大了主回路的复杂程度以及检修维护的工作量；另外，两柜并联运行时，如果没有均流措施，就会造成两柜输出电流越差增多，威胁机组的安全运行。

（3）灭磁通流容量和电阻能容量偏小，在发电机短路和强励等严重事故灭磁中将有可能被烧毁。

（4）经过10年运行，励磁调节装置的运行时间过长，元件的磨损、老化现象严重，目前的调节器元器件厂家己经不生产，也就是励磁调节装置一旦出现问题没有备件能更换，不能保证机组长时间安全的运行。

（5）很多调节器参数特别是新添加的参数无法在线整定或修改，人机对话窗口不能直接显示出来，不直观，给调试检修、维护等工作带来不便。

3.新型励磁调节器

EXC9000型励磁调节器采用微机/微机/模拟三通道双模冗余结构的调节通道，是由自动电压调节通道（A，B）和手动调节通道（C）组成的。EXC9000调节器主要特点：（1）微机/微机/模拟三通道的结构完全独立，通道之间相互备用，备用通道可自动的跟踪运行通道，出现故障后可实现自动无扰动切换，保证调节器运行的可靠性。（2）调节器的组态灵活，能提供用户多种选择，用PID+PSS调节规律，能够有效地阻止电力系统低频振荡，提升系统输的送能力。（3）调节器的硬件应用多CPU模式、无风扇结构以及电路表面贴装工艺。这种硬件模式保证了程序运行可靠性，电气量采集计算快速性，以及较强的抗干扰能力。（4）现场总线互联技术，增加了励磁系统的数字化程度，使分层分布控制现实，也提高了系统工艺水平和可靠性，维护方便。（5）柔性智能接口电路，实现了与电站控制系统连接的多种方式：串行通讯方式；现场总线方式；常规接点方式；组网方式。（6）应用快速脉冲列技术，实施残压起励。当残压较低时，只要利用很小的辅助电流就能确保起励成功。（7）调节器有良好的人机界面，采用的工控机一体化，界面全中文，软面板技术有在线帮助系统，故障记录、追忆和智能测试等功能。

4.结论

通过对某水电厂的励磁系统改造后，主要采用EXC9000系统控制装置试验后，水电厂的励磁改造能够有效提高电厂发电机的端电压调节精度，能够有效地消除原设备的问题缺陷，大大减少了调节时间，同时能够方便运行人员迅速、及时掌握信息，及时处理发现的异常情况，有效提高了水电电力系统的稳定性。

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