水电站励磁系统的改造与优化
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摘 要：励磁系统作为电力系统的一项重要组成内容，其控制性能的发挥直接关系到电力系统中电压的稳定性与可靠性，同时也是改善电力系统运行条件、维持电力系统正常运转不可或缺的重要设备。本文将以某水电站为实际研究对象，分析當前某水电站在励磁系统装设及使用中存在的问题并具体分析水电站励磁系统的改造措施与优化措施。
关键词：水电站;励磁系统;改造措施;优化措施
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.129
1 励磁系统的概念与作用
以某水电站为实际研究对象，水电站的励磁方式为自励式励磁。该励磁系统在水电站日常运转中的作用主要在于维持电力系统电压水平的稳定性、控制无功功率的稳定分配、提高电力系统运行的稳定性以及改善电力系统的日常运行条件等。首先水电站电力系统在日常运行过程中其负载经常会处于波动状态，由此导致发电机的功率以及定子电流也随之不断变动。而在发电机电枢反应的基础上，励磁电流不发生变化的情况下发电机端电压也会发生变化，此时励磁系统能够通过对励磁电流的有效调节来维持机端电压的稳定性，进而确保电力系统中机组功率因数以及无功输出的稳定性;其次电力系统的日常运转需要通过发电机发出以及吸收无功功率来稳定系统电压，而励磁系统能够通过对励磁电流的调节来有效实现对无功功率的分配;同时电力系统本身包括静态稳定、暂态稳定等多种稳定运行能力，一旦发生故障并解决故障后发电机本身需要大量无功功率来启动，电网本身恢复速度受到影响的情况下，可以通过发电机强励的作用来促使电网电压加速恢复，以此有效达到改变电力系统运行环境的目的。
2 原有励磁系统的问题
某水电站内装机容量为2*2500KW，原有励磁设备为S-LKZ-1型复式励磁控制装置，使用至今已有几十年时间。在当前水电站电力系统的日常运行、维护过程中，已经出现了明显的设备老化问题，尤其是励磁设备老化现象严重，对电力系统的运行稳定性和可靠性造成不利影响。同时励磁系统本身控制线路较为复杂，励磁问题的发生次数与发生频率逐年提升，严重者甚至导致某水电站出现被迫停产修理的现象，对水电站日常运行的经济效益、安全效益均造成严重损失。对某水电站原有励磁系统进行分析，其现状如下：
（1）水电站励磁系统中励磁调节器抗干扰能力愈发削弱，继电器存在误动、抗拒等问题，同时励磁系统保护装置误报转子一点接地，造成严重水能浪费的同时，不及时优化改造很有可能出现更为严重的安全问题;
（2）水电站控制线路在运行过程中经常出现无故烧毁现象，导致电网无法起励建压，并联机组无法并入整体电网;
（3）由于原有励磁系统安装当时技术程度较低，与当前电力系统发展相比，原有励磁调节系统本身在硬件、软件均存在明显的落后，整个励磁系统运行过程中缺乏人机界面显示屏、记录事件软件等设备，对励磁系统的日常运行管理、维护保养均造成了不利影响。
3 励磁系统的改造与优化
针对某水电站原有励磁系统的现状进行分析，本文采取以下改造及优化措施：
（1）选用新的励磁设备。结合当前水电站的实际发展情况以及后续发展趋势，经过综合考量最终选定新的励磁设备为SF-PL-20型同步发电机双微机可控硅励磁装置，并结合原有励磁系统进行充分的改造与优化。最终改进后的励磁设备包括调节柜、整流柜两项主要组成内容，其中调节柜包括2套数字励磁调节器、2套移项触发电路、2套人机交互系统、1套双机切换电路以及工作电源、开关、表计、指示灯等多项设备内容，而整流柜则包括三项全控桥式整流电路、灭磁控制按钮以及保护电路、激磁回路、按钮、表计、信号灯等多项设备内容。
（2）新励磁设备的功能特点。根据新的励磁设备组成内容，其不同单元具备不同的功能与特点。
首先新的励磁设备使用厂用电流以及直流电源同时供电且互为备用，通过双电源供电的设置有效避免电源故障，确保电力系统在一路电源故障的情况下仍然能保持稳定可靠的运行状态;改进后的励磁设备还拥有一体化可控硅功率单元，将可控硅与散热器联合起来，使得励磁系统相关设备运行过程中能够自行冷风散热，不需要在加装散热风扇的同时能有效避免风扇运行的噪音，亦能有效预防由于设备发热而引发的励磁系统故障问题。人机交互界面还能及时显示励磁系统日常运行过程中突发的故障内容，对系统本身的故障位置判定、故障内容维修亦有积极帮助;同时励磁系统使用2套PLC调节器组成智能调节系统，PLC调节器本身独立运作的情况下亦能实现有效连接，在数据交换、切换运行等方面均有良好效果，确保励磁系统中即使有一套调节器出现问题后也能继续稳定运行，对保障电力系统的稳定性具有积极作用;最后改进后的励磁系统已经实现了开停机自动化操作，只需要通过微机发出开机指令且电机转速到达90%，灭磁开关就会自动闭合，而后通过激磁自动建压并完成开机命令。停机时则只需要发出停机指令即可逆变灭磁。
（3）励磁设备的运行及培训。上述励磁系统设备在采买调试结束以后，还需要在电站开机前以及机组试运行期间对励磁所属设备进行调试，同时对励磁系统的全部性能、功能、质量进行试验审核，结合某水电站的计数资料选择相应的接线方法，确保试验方案符合水电站日常运行要求。
同时在新励磁系统安装完成以后，相关人员还需要针对改进后励磁系统的运行维护进行培训，包括起励建压、空载调压、控制屏界面操作等技术内容，同时也包括各项参数的查看、控制屏操作培训、励磁系统故障培训等内容，确保员工能够尽快熟悉励磁系统的操作方法并做到实际应用。
4 结语
综上所述，本文通过对某水电站的原有励磁系统存在的问题进行分析，并采取了相应的改造及优化措施，将原有励磁系统存在的问题得到了有效解决。改造后的励磁系统相较于原有的励磁系统，其设备升级、技术升级，避免以往系统故障再次出现的同时，更加有效的提升了电力系统日常运行的稳定性，电力系统的运行效率也得到有效增加。同时相关工作人员能够通过人机交互界面更加快速全面的掌握励磁系统的运行信息及相关参数，更加全面的预防电力故障并快速发展故障位置，消除故障隐患。
参考文献：
[1]许乾.某水电站励磁系统的改造与优化[J].小水电，2017（02）：27-28.
[2]卢思霖.某水电站励磁系统误报导致机组事故停机原因分析[J].中国科技纵横，2017（03）：39-41.
作者简介：刘众（1991-），男，湖北荆州人，本科，助理工程师，从事发电站电气设备调试与运行工作。
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