陈涨
四川江口水力发电有限公司 四川 达州 636150
摘要：在大型水力发电厂采取自并励励磁系统能可对运行的稳定性进行提升，易于获得较高的初始响应，同时可获得高速励磁电压响应，从而得到较为广泛的应用。 本文中，对自并励励磁系统的特点和存在的问题予以综述。
关键词：发电机；自并励励磁系统；特点；问题；分析
前言
自并励励磁系统 可以提高操作的稳定性，并可以获得较高的初始响应和高速激励电压响应等[1]。因此，该系统被广泛用于大型水力发电厂的发电机组中。 此系统的运行可靠性和技术性能将对水电厂的稳定运行可产生影响。 为此，本文总结了自并励励磁系统特点和存在的问题。
1、装置基本原理
励磁调节器的主要维持稳定的发电机端子电压水平，保持设备一定的负载水平，同时对发电机的定子以及转子侧的电气量负载进行限制和保护。励磁调节器需要予以持续的自检和诊断，排查异常和故障，可在第一时间报警，并转换到备用通道。励磁调节器的日常认为一般为模拟量采集、闭环调节、脉冲输出、逻辑判断以及自检自诊断等。
2、自并励励磁系统的特点
发电机自并励励磁系统去除了原励磁系统中的旋转部分，结构更加稳定。 若发生故障，系统可以通过自检设备及时发出警报。 该系统具有强大的安全性。 发电机的自并励励磁系统对上游指令快速响应，显著提高了发电系统和供电系统的运行稳定性以及安全性。另外该系统的运营成本较低。 与传统的励磁控制设备系统进行比较，发电机自并励励磁系统的操作部件数量缩减到7个，在提高系统轴系的稳定性的前提下，并降低了材料成本、电力和劳动力等费用。
3、发电机自并励接线方式
3.1、接于厂用母线
连接到发电厂总线的接线方法不无需测试电源设备以及起励电源设备,不过在切断短路后,发电厂电动机则将吸收较多的无功电流,这将对设备的正常运行产生较大的影响，将导致变压器的电压降产生一些问题,进而对励磁装置的强励能力产生影响。
3.2、接于系统侧
连接到系统侧的接线方法可以更好地解决测试电源问题和起励电源的问题，若发生发电机跳闸，由于励磁装置的电压过小，将导致励磁装置难以恢复到正常的状态[2]。严重的情况下，可发生“失去励磁”的状况。 另外，有必要增加更多与系统侧相连的一次设备，如接地开关，隔离开关以及断路器等等，这将大大增加发电机自并励励磁系统的设备维护和设备投资。 可以看出，连接到系统侧的接线方法的可靠性很差，并且容易受到运行方式的影响。
4、发电机的起励问题
起初，在核准发电机电压前，发电机自并励励磁系统向发电机提供励磁电源。在此种情况时，技术人员应按照发电系统的特定需求，制定备用的起励方案。
另外在设置备用起励方案时，技术人员可以尝试以下几种尝试：（1）制定备用起励回路，使用起励电源励磁发电机，并应用智能电压感应装置，在电压恢复到正常电压的50％以上时，将起励电路从备用回路更改为正常回路[3]。（2）安装备用励磁装置。降低发电系统的电压波动，并加大发电系统的电容量。当发电机自并励励磁系统首次投入使用的过程中，以及在定期检修后和重新启用时，技术人员应对发电机自并励励磁系统予以短路、空载检测,从而对变压装置的整流电源予以控制。
5、励磁调节器的选择问题
目前，互联网技术、电子技术等得了飞速的发展，励磁控制已从最初的模拟发展为数字。与原始稳压器相比，数字励磁调节器在可靠性和功能性方面有着较高的优势。由于自并励励磁系统的快速响应较为突出，因此在某些影响因素下会发生低频振荡。 它可以配备PSS电力系统稳定器或控制律，以对低频振荡的情况予以改善，从而对提高电网的稳定性以及改善发电机组起较好的效果作。在相关研究中了解到，三模冗余系统 能够用作自并励励磁系统的控制通道。 它不使用另外的控制电路和监视电路从而可以确保更好的容错性和可用性，同时可对单个组件的故障予以防止，进而降低整个发电机自并励励磁系统系统发生故障。
6、自并励励磁系统的运行问题
自并励励磁系统与其他数字励磁控制系统进行比较,其运行方式几乎相同。该系统还拥有多种操作模式,包括本地手动模式,单片机手动模式,单片机自动模式等。满足正常操作的有效的方法为单片机自动模式[4]。在恒定功率因数、恒定无功功率以及恒定电压的情况下,单片机自动模式能够达到稳定运行的效果。需要注意的是,如果采取整流柜的方式予以运行,则对温度的要求较大。在水力发电厂的室内安装整流柜,同时还需要按照中央空调,以防止温度过高。其次,不管是现场手动模式、单片机手动模式以及单片机自动模式,均需要对每个控制器的输出予以详细检查,以确保对切换不会产生干扰。从自并励励磁系统的安全的问题以及发电机组的安全问题来说,单片机手动模式都不适合长时间的运行。在运行一段时间之后,需要将模式更改为单片机自动模式[5]。
7、总结
综上所述，伴随电能质量需求的提升以及装机容量的持续增加，电力系统对发电机励磁控制器的性能要求逐渐提高。 因此，要分析和研究励磁控制器的性能并挖掘它们之间的优势。较好的利用其优点，从而能够提高励磁控制器的控制性能。
参考文献
[1]丁昌玲. 试论发电机自并励励磁系统的特点及问题[J]. 轻松学电脑, 2019, 000(026):1-1.
[2]陈一. 试论发电机自并励励磁系统的特点及问题[J]. 山东工业技术, 2019, 292(014):182-182.
[3]王兴宇, 王志春. 发电机无刷励磁系统的应用与研究[J]. 山东工业技术, 2019,045(024):106-106.
[4]莫恺. 自并励发电机机端电压对励磁系统影响研究[J]. 中国设备工程, 2019,021(024).134-135.
[5] Plakhtyna O , Kutsyk A , Semeniuk M . An analysis of fault modes in an electrical power-generation system on a real-time simulator with a real automatic excitation controller of a synchronous generator[J]. Elektrotehniski Vestnik/Electrotechnical Review, 2019, 086(003):104-109.