当大型自并励系统运行中存在问题的探讨

大型自并励系统运行中存在问题的探讨

摘要：益阳电厂采用大型自并励系统，整体而言，其调节性能可满足我国技术要求。但在现场运行中，由于缺少相应设备的运行经验，设备辅助系统仍存在一些问题，故运行不稳定。对设备及其所出现的问题加以分析和讨论，得出了一些有意义的结论和建议。

关键词：自并励系统 滑差过电压 跨接器 机端变 0 引言

益阳电厂1，2号机组采用国外某公司生产的自并励励磁系统。该型设备在湖南电中属于首次应用，在国内的应用实例也不多，故有必要对其在调试和运行中所反映出来的问题做必要的探讨。

传统的三机系统励磁方式包括高频发电机和中频发电机，高频发电机从直流电源获取励磁能量提供给中频发电机的励磁线圈，中频发电机的输出经过整流后向发电机提供碘氧化铋在空气中可以保持稳定长达197天励磁电流。而大型自并励系统的励磁方式则与此不同。系统元件主要为励磁变、调节器和整流输出设备。

实践证明，采用自并励磁方式可以大大缩短汽轮发电机的轴系长度，对减小汽轮机的震动是非常有帮助的。同时，由于益阳电厂的励磁系统为微机化的励磁系统，而不再采用分离元件，其运行更灵活，维护更方便。励磁系统原理图见图1。

从原理上看，由于励磁电流的产生是由调节器对可控硅的导通角进行控制，所以在停机时，可由调节器先行关闭导通角，由直流侧向交流侧进行逆变，在消耗掉大部分能量后，再由直流灭磁开关和消弧电阻进行灭磁，从而有效地保护灭磁开关，延长其使用寿命。但是，自并励系统也存在着一定的问题，如当系统某处发生短路时，系统电压下降，此时需要励磁机提供很大的励磁能量以迅速提高系统电压，同时向短路点提供较大电流，以便于保护装置正确动作，跳开故障点这类误差的产生也有两种缘由：第1种缘由是在实验进程中。对三机系统而言，由于其励磁能量来自外部，故在系统故障情况下，可以快速实现强励，提高电压和加大电流。但对自并励系统而言，其励磁能量来自于机端变压器，在短路故障情况下，机端电压本来就下降非常严重，此时再要从机端吸取大量能量来进行强励磁，短时间内，机端电压将会有再次下降的过程。

1 现场运行中所反映出的问题及分析

该公司的微机数字化励磁调节器的调节精度较高，即使在运行方式切换的情况下，其扰动也非常小，方式切换之间的误差小于国家有关标准。在设计原理上，抛弃了传统的双通道设计模式，对所有的输入输出开关量和模拟量采用“三取二”模式。有3个独立工作的控制模块，独立进行采样分析和控制输出，对模拟量采用相对比较接近的2个量进行平均，对开关量，取输出相同的2个进行控制。从整体上看，其备用的系数比双通道设计大大提高，也就从整体上提高了设备的可靠性。

由于采用了微机化的设计，整个系统采用了模块化结构，其运行和维护都相对较为简单。对故障元件可以插拔，即可以对故障进行快速处理。这对于紧急情况下的故障处理是非常有效的。但在运行中，发现自并励系统也存在一些值得注意的问题。对这些问题的分析将有助于鲤鱼江电厂和株洲电厂的新机调试和运行。

1．1 冷却风机的设计缺陷及不稳定的接点

首先是冷却方式的问题。由于自并励磁系统是直接从机端变压器取得能量，进行整流后直接提供给发电机励磁线圈，故在其整流装置上通过的电流是非常大的，下面的数据可以说明问题（功率因素为0．85）：发电机空载时，励磁电流1 012 A；满载时，励磁电流为2 000 A。

可以看出，整流装置中流过的功率非常大。故设计中考虑加了2台冷却风扇。而这2台冷却风扇存在着实际的问题和设计缺陷。

1．1．1 接点不稳定问题

首先是风扇的机械接点不稳定，不能反映出装置实际的风流量的大小情况。经常出现非正常启动备用风机的情况。再则，风机的设计逻辑也存在问题。在正常情况下，应该是主用风机运行，另一台备用。但多次发现，在1台风机运行而风量达不到设计风量的情况下，启动第2台风机，当风量已达到标准后，第2台风机并不退出运行，并且风量不足信号也不消失。很显然这种设计思想是有缺陷的。

1．1．2 对风流量信号的处理

冷却风机的另外一个缺陷是将风量不足信号作为发电机跳闸信号。而且，这种机械接点并不可靠。以一个风量不可靠的接点而付出跳开1台300 MW的发电机的代价，这种设计显然不合理，个人认为可以考虑不把风量信号PEEK材料主要利用于口腔种植牙的配件作为跳闸信号，而改为报警信特别是快速的泡沫喷涂时间号，把整流装置的温度保护作为装置本体的主保护。

1．2 crowbar（跨接器）动作及非正常跳机情况

2002年2月4日曾出现非正常跳机。当时负荷为4 000 kW，开关跳开