曾伟滨
广西桂茂电力有限责任公司 广西 河池 546300
摘要：现阶段而言，发电机设备对社会的发展越来越重要，如发电厂的生产运行过程中，需要结合发电机的有效运作，才能够提供可靠的电力。励磁系统作为发电机设备中重要的组成部分，其运行质量，通常会对发电机的发电产生直接影响。对此，为了能够保障发电机的运行效率。本文基于发电机灭磁开关和励磁系统可靠性提升展开论述。
关键词：发电机灭磁开关；励磁系统；可靠性提升
引言
发电机励磁系统在提升电力系统暂态稳定性方面发挥着重要作用。发电机机组的强励功能可以在故障后短时间内向系统提供动态无功，提高发电机输出电压，增加输出电磁功率而使发电机加速过程得到有效抑制，以提高电力系统暂态稳定性。大机组、大电网的发展对事故情况下的励磁强励性能的要求更加提高。励磁系统的顶值电压是励磁系统最主要的大干扰强励性能指标，提高顶值电压对系统暂态稳定有利。受励磁主回路设备的过压过流能力限制，励磁顶值电压不能无限制提升，励磁系统的强励性能也因此受限。
1励磁系统概述
水电厂是重要的电力供应源头，对电力系统调峰、填谷以及事故备用等作用巨大。水电厂的核心是水力发电机组，对于它们来说，励磁系统的控制有效性在很大程度上决定了其机端电压的稳定性以及机组间无功分配的科学性。因此，为了提升水电厂对电力系统的贡献，确保电厂运行的可靠、安全，必须对水电厂励磁系统的控制进行研究。水电厂的励磁系统指的是由励磁变压器、可控硅整流器、磁场断路器等组成的用于给发电机提供励磁电流的设备体系，在水电厂中占位非常重要。从控制角度讲，励磁系统可划分为励磁调节器和励磁功率单元两部分，前者负责输出指令形成，后者则根据输出指令对励磁电流进行调制。根据励磁的具体实现的差异，可划分为图1所示技术结构。
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励磁控制追求稳定和可靠。励磁控制的主要环节：可控硅整流器将励磁变压器提供的低幅值电气量转变为受控的直流电气量以建立转子磁场。励磁系统与计算机监控系统之间经由硬布线和网络通讯两种方式发生关联，正常情况下通过网络进行数据交互，在网络出现异常下通过硬接点联络。
2励磁系统故障及分析
励磁系统可以为水电厂设备运行提供磁场，系统中由各项支路形成一个整体回路，用来控制现场设备的日常使用。磁场由一个完整的闭合电路组成，变压设备来提供过载保护，当流经的电流超出了安全使用的范围，开关会自动断开，线路中不再有电流通过，设备安全也因此得到保障。系统中还含有自动调节装置，对干扰磁场进行过滤，实现无功功率补偿。励磁系统是专门为同步发电机提供励磁电流的设备，用于励磁电压的建立、调整，维持机端电压稳定，调节并列运行各发电机间的无功功率分配，对提高电力系统的稳定性有举足轻重的作用，是发电厂必不可少的设备。励磁系统故障对发电机的安全运行尤为不利，一些故障可直接导致发电机失磁、停机，严重的会造成包括励磁设备在内的一些主要设备损坏。掌握励磁系统故障的分析及解决方法，及时消除励磁系统故障，对发电机稳定运行以及快速恢复发电有重要的意义。水电站励磁系统没有发生故障的时候，基础设备运行参数是平稳的，在正常指标范围内均匀浮动，不会出现明显的变化。一旦供电系统出现问题，传输的电压不再稳定，发电机转数产出正常范围，并且不断的变化。励磁系统不能再起到稳定电压的作用，对设备功能控制也不能得到预期目标。当电磁系统提供的电压较小时，便会出现转子变大，发电设备不受控制的情况，设备长时间高速运转容易损坏内部零件。传输出的电压也很不稳定。（1）外部故障：①励磁变高压侧保险熔断；②励磁变故障；③励磁变高低压侧引线接地、短路、开路；④滑环正负极短路；⑤碳刷接触不良引起的开路；⑥励磁用PT保险熔断或PT二次侧空气开关跳开；⑦转子的短路、开路等等。（2）内部故障：①可控硅快速熔断器熔断；②可控硅被击穿；③压敏电阻损坏；④同步变短路、开路；⑤调节器电源故障；⑥调节器故障；⑦脉冲放大板故障；⑧交流采样模块故障等等。
3发电机励磁系统的改进运行建议
设计人员在选择励磁调节器时，应注重励磁调节器的型号，如选择性能可靠、稳定励磁调节器；励磁继电器的运行过程中，触点、容量、线圈质量等，对励磁效果会产生重要影响，对此，为了确保励磁系统的运行稳定，应确保励磁继电器的质量；发电机运行过程中，为了确保起励阶段的可靠，应做好开机前的验证工作，如开机前应做好发电机假同期并列试验、灭磁系统的联跳主油试验；发电机启动过程中，一些细微之处的故障，都可能造成励磁系统的问题产生，基于此，为了提高发电机的运行稳定性，应该由专业技术人员开展发电机主油开关的检测，判断其主油开关的辅助常闭点是否能够可靠闭合，以确保微机立场调节器稳定的运行；励磁启动键是重要的零件，该开关按钮若出现接触不良、虚接等现象时，也会造成励磁系统的故障。对此，为了保障励磁系统的稳定性，还应确保励磁开关元件的质量；发电机励磁系统中，励磁调节器、可控硅是重要的元件，与此同时，为了确保励磁调节器、可控硅的稳定运行，能够发挥作用，企业应结合实际情况，严格控制励磁调节器、可控硅的质量，选择具有信誉保障的品牌。基于SFC启动的PID设置随着电力电子技术的发展，利用静态变频器（SFC）对同步电机进行启动在越来越多的场合得到了应用。SFC启动在初始阶段的特点：机端电压大小由励磁电流变化速率决定。因此，为了生成阶跃陡度足够的励磁电流（目的是实现SFC对定子、转子相关参数的精准检测），必然要求在控制环节上做到励磁调节执行单元对励磁电流给定值的快速响应；否则，可能出现因转子位置检测误差过大而使变频启动失败。基于上述考量，可单独设置只用于SFC启动的比例-积微分（PID）控制环节，当机端电压稳定（达90%额定值），励磁控制转为主环PID模型。这样，一方面可确保机组的频繁启停顺利，另一方面又使机组在所有工况下的安全得到保证。综上，为了保障励磁系统的运行稳定、正常励磁，有关建设单位应严格确保各个元件的质量，并结合系统运行情况，给予及时的检测，从而真正减少励磁系统故障的发生，真正为发电机的可靠运行提供保障。
结束语
综上所述，水电站在电力生产中承担着重要的责任，为了确保水电站的安全稳定运行，除了对水电站内的相关设备进行维护管理外，还需要对最重要的励磁系统进行检测，定期对励磁系统进行维护管理，减少故障的发生，当发生故障后要在第一时间进行处理，并给出定性的有针对性的措施，以保证发电机组的安全，使励磁系统在各种工况下的保护限制功能趋于全面。
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