某水电站励磁系统的改造与优化

河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文

某水电站励磁系统的改造与优化

许乾

(河北省石津灌区管理局，河北石家庄050061)

1励磁系统的作用

某水电站的励磁方式为自励式励磁，励磁是同 步发电机的一个重要组成部分，其性能直接影响发 电机运行的可靠性和稳定性。对于发电机和电力系 统来说，发电机励磁系统可发挥以下作用。1.1维持电力系统的电压水平

电力系统在稳定运行时，负载总是经常波动 的，发电机的功率及定子电流也就随之变动。由于 发电机的电枢反应影响，若励磁电流不发生变化， 发电机端电压就会发生变化，这时就需要励磁系统 调节励磁电流来保持机端电压的平稳。机端电压的 稳定保证了机组功率因数和无功输出的稳定，为系 统的电压水平稳定做出了贡献。1.2控制无功功率的分配

当电力系统需要发电机发出、吸收无功功率来 稳定系统电压时，可通过控制励磁电流来实现。1.3提高运行的稳定性

电力系统包括静态稳定和暂态稳定，前者是指 电力系统在正常运行状态下，受到很小搓动后恢复 到原来运行状态的能力；后者是指电力系统在某一 正常运行方式下忽然遭受大扰动后，能否过渡到一 个新的稳定状态，或者回归到原有的运行状态的 能力。

1.4改善电力系统的运行条件

故障切除后，由于电动机自启动时需要大量无

收稿日期：2017-01-06

作者简介：许乾（1986-)，男，助理工程师，主要从事

水电站管理工作。

E-mail: fkst2008.cool@163.com

功功率，以致延缓了电网的恢复过程。发电机强励 的作用会使电网电压加速恢复，很好地改变了它的 运行环境。

2原励磁系统存在的问题

该站装机容量2 x 2 500 kW，其中原励磁设备

是SiLKZ— 1型复式励磁装置控制，由河北工学 院附属工厂制造。因为建站已经几十年，该站机组 设备配套老化严重，问题渐增。励磁设备老化尤为 明显，因为励磁控制线路复杂，时常发生励磁问 题，造成该站多次被迫停产修理，对电站运行的安 全性和经济效益造成了严重影响。

(1)

励磁调节器抗干扰能力弱，继电器出现

动拒动现象，保护装置误报转子一点接地等，不仅 浪费水能，还有可能造成更加严重的后果。

(2) 控制线无故烧毁，无法起励建压，使机

无法并网。

(3)

因当时技术程度较低，励磁调节系统软

件、硬件等也相对落后，也无人机界面显示屏，无 记录事件软件，对新入职员工来说无法清晰了解， 对设备维护更造成了困难。

3励磁设备选用和设备功能特点

3.1励磁设备的选用

经过多方面的考虑，最终确定使用型号为SF-

PL— 20型同步发电机双微机可控硅励磁装置，改造后的励磁设备由调节柜和整流柜组成。励磁设备 调节柜由2套数字励磁调节器、工作电源、2套移 相触发电路、2套人机交互系统、1套双机切换电 路、开关、表计、指示灯等组成。整流柜则包括三

• 23 •

河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文

SMALL HYDRO POWER

2017

No. 2, Total No. 194

相全控桥式整流电路、灭磁控制按钮、保护电路、 激磁回路、按钮、表计、信号灯等。3.2功能与特点

3.2.1双电源供电的应用

将厂用交流和直流两路电源同时供电，互为备 用，减小电源故障，使机组在一路电源故障时还可 以正常运行。

3.2.2 —体化可控硅功率单元

4励磁系统试运行及培训

4.1 励磁设备调试

在发电之前，为保证励磁装置顺利投入运行， 不影响发电，在电站开机前及机组试运行期间，对 励磁设备进行调试，并进行了全面的试验检查；根 据电站提供的技术资料确定试验接线和试验方法， 预先制定出试验方案。将可控硅与散热器集为一体，运行时可自冷散 热，无需再加装散热风扇，降低了噪音；还将发热 引起的励磁故障大大降低。另外，还有紧凑的结 构、较小的体积、轻巧的重量等特点，安装非常简 单，更换特别方便，对中小型水电站来说非常 实用。

3.2.3安装人机交互界面

使运行人员对励磁设备状况、各数值等了然于 胸，如功率因数、励磁电流等众多数值。故障出现 时，显示屏可自动弹出故障内容，方便故障的查找 与维修。3.2.4智能调节

采用2套PLC调节器，其相互且能相互通 信，达到数据交换。当1套调节器出现问题时，备 用调节器可瞬间切换运行，保障机组顺利运行。

从开机建压、并网运行到灭磁全部自动完成， 可充分满足水电站少人值守的需求。在2套调节器 的基础上又增加了模拟控制调节器，可以控制可控 硅的开关角度，调整励磁电流值。备用的模拟励磁 调节器在开环调试、运行需要（如定子烘干）或2 套调节器出现故障时，人为转到模拟运行，可继续 保证发电机正常运行。3.2.5实现开停机自动化

无须人工操作，只要微机给出开机指令，电机 转速达到如％，灭磁开关便会自动闭合；然后利 用激磁自动建压，完成开机命令。停机时只需发出 停机指令，便可逆变灭磁。

• 24 •

%.2励磁设备技术培训

项目完工后，由于新老设备交替，对老职工来 说是一项全新的挑战，进行了重点培训。例如，如 何起励建压，如何空载调压，控制屏界面操作，职 工及操作人员如何使用它改变电站的运行方式，查 看参数和机组状态等。其中对控制屏操作进行了重 点培训，主要包括主页、调节方式修改页、状态查 询页、调节参数修改页、密码输入页等；也对建压 失败、空载过压等励磁故障进行了讲解，使其对励 磁的操作方法尽快熟悉并加以应用。

5结语

通过对该电站励磁系统的改造，将老旧设备存

在的问题及安全隐患一一剔除，效果非常好，有效 增加了机组在发电运行中的稳定性，方便了值守检 修人员快速的掌握励磁设备的数据，能及时处理异 常情况；而且缩短了并网的时间，还将运行效率增 加了。在科技创新发展下，水电站要跟上时代，敢 于尝试新技术，才能将水电站工作效率大大的 提高。参考文献：

[1] 李桂红.万家寨水电站励磁改造的设计与调试[J].水

电站机电技术，2008,31(5): 58-60.[2]

于红，王艳春，贾彦博，张志华.田庄水电站励磁造[J].水电站机电技术，2013(4)39-41.

■

责任编辑吴昊

改