（深圳市龙安电力科技有限公司 广东深圳 518000）
摘要：如今发电机组已经发展到75MW，较之60MW发电机组所能产生的电能更大，可以满足当前民众对电能的需求。与60MW发电机组发展初期相同，75MW发电机在励磁系统方面还存在一定不足，需要对其励磁系统进行进一步分析与设计。本文以75MW发电机为例分析其流励磁自动控制系统的设计，希望可以起到一定借鉴意义。
关键词：电厂；75MW；发电机；交流；自动控制
励磁系统属于发电机组必不可少的组成部分，励磁系统可以给发电机转子提供其需要的励磁电流，同时励磁系统可以对发电机机端电压进行控制，并通过对发电机电压的调整，来调整该发电机所在电网的整体电压水平，且对其并联发电机组间无功功率进行科学分配，进而提升发电机发电质量。励磁系统主要指相关发电机组中可以对励磁电流起到调整作用的各种调控装置，企业利用自动化技术等，设计自动控制励磁系统对于提升电网可靠性具有重要意义。
1.励磁系统的分类
随着技术的不断发展，当前常用的励磁系统类型较多，不同类型的励磁系统具有不同的特点。
首先，直流励磁机系统。此种励磁机系统发展相对较早，主要由主发电机与直流励磁机同轴组成，也正是由于这个特征使得其速度较高，对于换向器提出了较高的要求，而又因为换向器生产加工受到一定生产工艺的制约，因此其容量并不能做得太大。而当前发电机组容量越来越大，因此励磁机系统应用概率逐渐降低，甚至渐渐有走出历史舞台的趋势。
其次，静止励磁系统。此种励磁系统取消了励磁机（旋转部件），很大程度上增加了励磁系统的可靠性。在设计中设计人员利用两路励磁电源，一路为直接接在发电机出口的电源，另一路为电站系统电源，为交流励磁提供经过变压器（励磁）调整的电源，且该系统中两路电源互相并不干扰，大大提升系统运行的安全性与可靠性，为发电机（汽轮）机组正常运行提供基本保障[1]。
再次，交流励磁机系统。此种励磁机系统也是当前发电机组应用最为广泛的励磁机系统之一，根据励磁（交流）机系统不同，还可以将其分为无刷励磁、自励励磁、它励励磁三种主要的交流励磁系统形式。其中无刷励磁系统主要指将主励磁电枢安装在发电机转子上的一种励磁系统，利用发电机旋转产生三相交流电，之后利用整流桥（二极管）进行整流并发送到发电机转子回路中，此种励磁系统取消了电刷和滑环，可有效避免电刷滑环打火可能带来的隐患，减少励磁系统日常维护工作量，但是由于该系统中整流装置主要安装在转子内部，如果整流装置出现问题，就必须停止发电机之后才能处理，对于发电机长久持续运行产生一定不利影响；自励励磁系统主要指不带副励磁机的励磁机系统，励磁电源主要从励磁机的出口电压处直接获得；它励交流励磁机系统，主要指副励磁机为自励式的，交流励磁机所需要的电压来自对副励磁机机端整流之后的电压。
2.75MW发电机流励磁自动控制系统的设计
2.1 75MW发电机交流励磁自动控制系统总体设计
励磁系统需要控制整个发电系统的暂态、动态、静态等，还需要确保发电机电压维持在一定的水平上，因此其质量不得不高。传统励磁系统主要是通过一些大型硬件来实现，当前随着晶体管技术和微处理技术的发展，应用微处理机和晶体管技术可以实现自动化控制，确保励磁系统的质量，该75MW发电机采用的励磁系统在设计上便是采用这种自动化控制形式。且根据75MW发电机交流励磁控制的要求，选择使用静止励磁系统，具体组成部分包括起励设备、灭磁设备、励磁变压器、整流器（可控硅）、励磁调节器（微机）等部分，其中确保静止励磁系统可以平稳运行的电路由整流器和励磁变压器组成，主电路励磁功率主要提供给磁场线圈（同步发电机），灭磁装置可以实现在磁场线圈中储存吸收电感能量。励磁调节器、整流器（可控硅）等之间联系采用双通道冗余设计，工作通道一旦发生故障后，备用通道可以立即使用，确保发电机不会因为励磁故障出现停止运行的情况。
2.2灭磁保护设计及微机调节器（励磁）设计
灭磁系统的主要作用为消灭磁场中的能量，使得75MW发电机组电压消失，将事故发生率降到最低。在灭磁设计上，技术人员需要遵循转移能量安全、通过转移电流实现灭磁等原则，以全面保障发电机组所在电网安全。微机调节器主要作用是确保发电机机端的电压稳定在一定的水平上，同时可以根据发电机转子侧及定子侧电气量具体情况，对发电机进行保护，调节器还要对调节器自身进行故障自检等，以确保整个励磁系统的安全。一旦，调节器发现系统存在故障，可以及时报警，并将相应通道切换到备用通道上，确保系统安全运行。调节器的主要硬件包括CPU、采样回路、移相触发回路等。
2.3整流柜（可控硅）设计
整流装置属于该75MW发电机交流励磁自动控制系统的重要组成部分，整流电路的主要作用是将交流励磁或者发电机端的交流电压转化为发电机转子励磁机磁场绕组或励磁绕组所需要的直流电压。该系统采用在发电机转子励磁回路中安装全控桥式（三相）整流电路的形式，整流装需要具备一定事故能量（磁场中）反馈功能，可以将事故能量直接反馈给交流电源，实现逆整流[2]。在整流柜选择上，主要使用1600A额定容量的智能整流柜2台。这2台智能整流柜由功率元件、智能单元（控制单元）、操作回路、脉冲放大、双套电源等组成。智能单元可脱离AVR（调节器）独立运行，且根据实际需要设计成手动、自动两种控制方式，提升系统的安全性与可靠性。另外，整流器还可以实现智能反馈功能（均流）。设计人员在该系统整流器智能控制单元设计上，主要采用的为单板（结构）主控形式，在主控板上集成了A/D转换、央处理单元、脉冲（六相）回路、模拟量输入、开关量输入等。同时在智能单元设计上，采用PSD可编程器件，一定程度上降低芯片使用的数量，简化系统结构，提升整流装置相应系统的可靠性。另外，智能控制单元中，控制功率子单元配置相应的LCD液晶显示器，并设计了相应的人机界面，相关操作人员可以通过对IPU操作，实现对整流柜的控制。电厂外部接口与控制（励磁）系统的连接全部集中在AVR中，通过CAN总线使得连接成为可能。
2.4变压器（励磁）设计
变压器（励磁）原边与发电机机端相接，励磁功率主要由发电机本身来提供，利用相应的可控电力将发电机磁场线圈与变压器联接。系统初运行时，变压器所需要的功率主要由起励设备提供。该变压器的主要作用为整流器提供适宜的电压源，且利用其将电源网络、磁场线圈、定子线等隔开[3]。变压器（励磁）额定电流需要根据75MW发电机连续磁场最大电流来确定。设计人员在设计变压器时还需要注意以下技术要点：（1）变压器可使用寿命必须大于30年；（2）在变压器安装过程中需要提供相应的滚动、起吊、接地等保护附件；变压器（励磁）内部需要安装用于测量温度（绕组）的Pt100温度计（电阻式）3个，用于监视温度（绕组）的跳闸接点和报警的温度信号计2个，绕组温度为0℃时电阻值为100.00±1.0Ω；（3）变压器类型为防潮干式励磁变压器，变压器除封闭式外壳、绕组、铁芯外所有金属部件均需要进行绝缘处理，采用热浸镀锌F级绝缘，在变压器正常运行过程中温度上升在100K以内；（4）变压器容量需要略大于75MW发电机组强励要求；（5）变压器三相不对称度需要控制在5%以内，75kV以上冲击耐压，工作状态下35kV以内工频耐压。
结束语
在某电厂75MW发电机交流励磁自动控制系统设计上，相关设计人员需要根据75MW发电机具体情况，选择相适宜的交流励磁自动控制系统形式，之后科学进行智能系统设计，全面提升75MW发电机运行可靠性，促进发电技术进步与发展。
参考文献：
[1]汤雪飞.电厂发电机励磁系统的节能控制模型仿真分析[J].信息周刊，2018（25）：0113-0113.
[2]刘金利，马伟明，翟小飞.带脉冲负载多相储能发电机励磁控制系统设计[J].海军工程大学学报，2019，031（003）：32-38.
[3]李啸骢，陈登义.发电机励磁与SVC的改进自适应反步无源协调控制[J].电力自动化设备，2018，38（012）：73-78.