對于發(fā)電機勵磁系統(tǒng)低勵限制試驗和防事故措施的研究（一）
【摘 要】 勵磁系統(tǒng)對于發(fā)電機的正常工作、保護至關(guān)重要，本文通過對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的組成以及功能和低勵限制的功能特點進行總結(jié)分析和進行相關(guān)的低勵限制試驗對保證發(fā)電機的正常工作提出了一些防事故措施，保證發(fā)電機系統(tǒng)能夠安全可靠的工作。
【關(guān)鍵詞】 發(fā)電機 勵磁系統(tǒng) 低勵限制
1 引言
勵磁系統(tǒng)在發(fā)電機組成結(jié)構(gòu)中是必不可少的一部分，對整個發(fā)電機系統(tǒng)的正常運行有著重要的作用，我國的有關(guān)部門也出臺了許多關(guān)于勵磁系統(tǒng)要求的技術(shù)標準，在采用勵磁系統(tǒng)之前，發(fā)電廠都會根據(jù)相關(guān)標準進行一些列的試驗來保證其可以正常運行。
低勵限制是勵磁系統(tǒng)的主要功能之一，該功能主要用來測定發(fā)電機的無功和有功狀態(tài)下負載的具體情況。通過不同的負載大小為勵磁電流的極值給出一個范圍，以確保發(fā)電機的負載情況在穩(wěn)定的區(qū)間工作。使發(fā)電機穩(wěn)定工作也可以保證系統(tǒng)正常運行。通過對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)低勵限制進行試驗研究提出一些防止事故發(fā)生的措施。
2 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)
2.1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的組成與主要功能
勵磁系統(tǒng)主要由勵磁調(diào)節(jié)器和勵磁功率單元兩個重要部分構(gòu)成。由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)。其主要功能有：隨著發(fā)電機負載的改變而調(diào)控電流的大小，維持電壓穩(wěn)定；調(diào)控發(fā)電機組內(nèi)不同發(fā)電機的功率大??；保證發(fā)電機工作的靜態(tài)穩(wěn)定；確保發(fā)電機工作時暫態(tài)穩(wěn)定；當發(fā)電機出現(xiàn)問題時，及時解決降低損失；根據(jù)運行條件對勵磁限制的值進行調(diào)節(jié)。
2.2 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的主要勵磁方式
對于直流發(fā)電機而言，采用的是直流的勵磁機，發(fā)電機的主軸與勵磁機共軸，位于發(fā)電機內(nèi)部的勵磁繞組經(jīng)過安裝在軸上的固定的電刷和滑環(huán)而從勵磁機得到直流電流；這種勵磁方式的優(yōu)點是勵磁電流可以獨立獲得、可靠度高、耗電量低，缺點是調(diào)節(jié)速度比較慢、維護困難。
對于大容量的發(fā)電機而言，主要采用的是交流勵磁機。同樣安裝在發(fā)電機大軸之上的交流勵磁機的輸出電流在整流之后傳遞給轉(zhuǎn)子勵磁。該發(fā)電機的勵磁繞組與三相交流繞組固定在定子內(nèi)部，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，因此也沒有滑環(huán)和電刷等一些接觸零件。優(yōu)點是可靠度高、工藝構(gòu)造簡單；缺點是噪音大，交流電流的諧波分量過大。
有些發(fā)電機內(nèi)部沒有勵磁機，這種發(fā)電機自身提供勵磁電源，再整流之后提供給發(fā)電機產(chǎn)生勵磁，這種勵磁方式稱為靜止勵磁。優(yōu)點是構(gòu)造簡單、使用設備少、工作量投資等較少。
2.3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的發(fā)展
最近幾年內(nèi)，隨著科技工藝的發(fā)展以及新型元器件的開發(fā)和使用，發(fā)電機的勵磁條件也獲得了巨大的進步。尤其是自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，經(jīng)過不斷的開發(fā)研究，在工作效率和安全性方面都得到了發(fā)展。鑒于使用計算機通過軟件可以達到的自動調(diào)控勵磁裝置擁有明顯的優(yōu)勢，世界上的先進國家都投入大量資金在改進發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)之上，而且得到了巨大的成功。
3 低勵限制試驗的目的和內(nèi)容
3.1 低勵限制的功能特點
發(fā)電機在正常工作的過程中可能出現(xiàn)勵磁水平較低的現(xiàn)象：（1）當電網(wǎng)負荷處在低谷期時，由于正常的無功補償設備使用較少導致電網(wǎng)電壓升高，這種情況通常采用發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行調(diào)壓。（2）系統(tǒng)的故障電壓過高，發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)將自動運行以降低勵磁水平。（3）勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)導致勵磁水平下降。
當發(fā)電機組的勵磁水平過低時將會觸發(fā)低勵限制器對其進行控制，提高勵磁使得發(fā)電機組在正常范圍內(nèi)工作，保證系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)不同的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)接入方式可以將低勵限制器分為兩種：疊加式和選擇門式。
將勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)壓信號和低勵限制器的輸出信號疊加起來作用的方式就是疊加式。發(fā)電機組消耗的無功功率低于低勵限制的最大值時，低勵限制器不工作，除此之外，低勵限制器將使得勵磁作用曾強。該方法的優(yōu)點是使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，缺點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，需要綜合考慮運用。
將勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)壓信號和低勵限制器的輸出信號經(jīng)過選擇門（高低電平選通）之后二選一，這就是選擇門式調(diào)節(jié)。在機組消耗的無功功率大于低勵限制線的最大值時，輸出信號通過，調(diào)壓信號切斷，通過增大勵磁來使無功輸出變大。這種方式的優(yōu)點是邏輯簡單便于控制實施，缺點是可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
3.2 低勵限制試驗的目的和內(nèi)容
對發(fā)電機進行低勵限制試驗的主要目的是通過檢測其相關(guān)的參數(shù)來確保其低勵限制功能的正常。根據(jù)相關(guān)技術(shù)標準，由發(fā)電機端部的發(fā)熱條件和不同功率下的靜穩(wěn)定極限所確定的動作曲線是低勵限制試驗的重要參數(shù)；在根據(jù)系統(tǒng)靜穩(wěn)態(tài)水平進行曲線確定的過程中，選用系統(tǒng)最小的等值阻抗，發(fā)電機額外的電壓調(diào)節(jié)裝置的作用不計算在內(nèi)，以靜態(tài)極限的10%作為儲備系數(shù)，從而得出勵磁系統(tǒng)的動作曲線。
動作曲線需要和失磁保護同時使用。根據(jù)有關(guān)低勵保護的一些技術(shù)規(guī)定，當勵磁電流比較小或者失磁的情況發(fā)生時，應及時采用低勵限制措施，假如運行通道不能到達限制目的應該立即選用備用的通道；在備用通道也失效的情況下通過失磁保護措施判斷之后采取關(guān)機操作。考慮到此種情況，技術(shù)規(guī)定中給出了明確的要求—在上述整個過程中低勵限制的執(zhí)行需要有適當?shù)难訒r時間，改時間不超過0.1S小于0.3S。
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