火电厂运行中发电机静态励磁技术的科学应用

火电厂运行中发电机静态励磁技术的科学应用

韩存存

山西世纪中试电力科学技术有限公司山西太原030001

摘要：经济的不断深入发展以及人们生活水平的日益提高对电力供应提出了更高的要求。火电厂仍然是当前最为主要电力供应源头，其运行的稳定与效率成为人们不得不关注的问题。基于此，本文在参阅大量相关研究文献资料的基础上，结合笔者实践工作经验和自身见解，主要从火电厂发电机静态励磁系统基本结构及作用入手，探讨了其在火电厂中的科学应用。

关键词：火电厂；发电机；静态励磁技术；系统结构

ThescientificapplicationofstaticexcitationtechnologyintheoperationofthermalpowerplantAbstract:thecontinuousdevelopmentofeconomyandtheincreasingofpeople'slivingstandardhaveputforwardhigherrequesttotheelectricpowersupply.Thermalpowerplantisstillthemostmainsourceofpowersupply,thestabilityandefficiencyofitsoperationhasbecomeaproblemthatpeoplehavetopayattentionto.Basedonalargenumberofrelatedliteratureandcombiningthepracticalworkexperienceandmyownopinions,mainlyfromthebasicstructureandfunctionofstaticexcitationsystemofgeneratorpowerplant,thispaperdiscussesitsscientificapplicationinthermalpowerplant.Keywords:thermalpowerplant;generator;staticexcitationtechnology;systemstructure

电力是推动国民经济发展的重要支柱，其重要性不言而喻，而保证电力供应的正常与稳定，也是电力企业的首要目标与任务。目前来说，我国电力供应依然以火电为主，火力发电厂中所使用的静态励磁技术成为人们关注的焦点。实践证明，励磁系统的安全、科学应用是提高火力发电厂高效运行的关键。

一、火电厂发电机静态励磁系统基本结构

（一）发电机静态励磁技术概述

火力发电需要实现机械能与电能的互相转换，这就要求能为发电机提供一个稳定的直流磁场，而提供直流磁场的系统就是励磁系统。静态励磁技术就是借助发电机本身获取励磁电源，然后将其整流后即可再为发电机自身提供励磁。静态励磁技术又分为自并励与自复励两种。前者是利用位于发电机出口的整流变压器获得励磁电流，在整流之后为发电机提供励磁，后者的励磁电源则由电流源与电压源叠加生成的。前者结构简单，所需要设备少，因而投资与维护起来比较简单，后者则相对麻烦一些。

（二）火电厂发电机静态励磁系统的作用

第一，电压控制。静态励磁系统可以将发电机端电压控制在设定值范围以内。这样就可以确保当系统正常运行时为发电机提供所需要的励磁功率。如果发电机组发生变化，励磁系统还可以根据不同负荷要求自动进行励磁电流大小的调节，从而保证发电机端电压与电网电压处于给定水准。

第二，无功分配。对并联运行的发电机组的无功功率进行合理分配，满足发电机组电流、公共功率以及功率因数等数据的稳定。

第三，确保电力设备的安全运行。静态励磁技术可以确保设备不论正常运行还是发生故障时都能拥有静态与动态的稳定性。尤其是在排除了短路故障之后励磁系统可以高效地维持电压的恢复，保证设备的权力运行。不仅如此，静态励磁技术可以将继电保护装置工作的灵敏性与准确性发挥到最大。

第四，保障电力的稳定。借助静态励磁技术可以有效确保故障恢复后电压的迅速恢复，极大改善了电机自动启动的环境与条件。

二、静态励磁技术的关键及常见故障分析

（一）静态励磁技术的关键

1.励磁变压器

励磁变压器是火电厂发电机运行的保障与关键，能为整个励磁系统提供充足的三相交流励磁电源。实际上静态励磁系统可以通过可控硅把产生的三相电源转换成电机转子的直流电源，进而产生电机励磁磁场。如果发电厂技术人员调整可控硅触发角后，就可以有效调整电机端电压。一般来说，因为发电机出口端电压过低，需要通过励磁变压器进行电压调节。励磁变压器较为稳定、安全，可以有效保证发电机组在满负荷状态下持续发电。实践证明，如果想让发电机在1.1倍额定励磁电流条件下持续不间断运行，就必须确保励磁变压器的二次侧额电压满足既定条件要求。而如果发电机电压降低到额定电压的80%左右，那么励磁变压器就可以保证二次侧额定电流为发电机提供原先励磁电流的两倍。

2.灭磁电阻

众所周知，励磁电流会在发电机转子中形成强大的磁场，当发电机产生故障时，为了避免事故的发生，就必须断开电流消除磁场。但是直接断开励磁电流，就会在励磁绕组两端生成极高电压，导致开关无法承受而损坏。灭磁电阻就是为了应对此问题而出现的。将励磁电阻接在发电机转子两端后再断开励磁电流，灭磁电阻就可以有效吸附磁能，从而避免发电机转子两端产生极高电压实现灭磁。当然在应用灭磁电阻时，要考虑有效控制其在恶劣环境下可能产生的灭磁电压。为此在连接时要使用四并方案进行并联冗余连接。

（二）常见故障分析

1.无法建立励磁电压

在静态励磁系统运转之初，需要将剩磁当作诱导引子建立励磁电压。如果没有剩磁或者剩磁量不足，就可能导致发电机无法升压。因为新安装发电机缺少剩磁，所以较为容易导致该问题的出现。不仅如此，在对励磁系统进行检修时，如果存在错误接线的问题，就可能导致励磁绕组流经电流所产生的磁通方向与原有剩磁方向相反，这也可能会削弱系统中的剩磁。以上两点是剩磁不足或者消失的主要原因，解决方法就是技术员手动合磁场开关，借助励磁系统中的初励控制设备使用连续点动的方式构建初始励磁电压。

2.发电机失磁

这一问题主要是发电机中的励磁全部或者部分消失的问题，一旦出现就会产生较为严重的影响。首先会导致定子发热现象；其次导致发电机吸收无功功率，电网无功缺额问题就会出现，最终可能出现无功储备不足的问题；第三，导致转子过热；第四，发电机定子的端部与边端铁芯产生过热问题。当发电机产生这一问题后，就应该采取正确的方式进行应对。首先如果励磁系统的发电机励磁下降异常，但是发电机仍然可以保持运行，此时应该发出警告。其次，如果发电机励磁下降较为明显，并且会逐步失去稳定性，就必须采取措施及时保证其稳定性，并避免其再进入异步状态。最后，如果发电机已经处于异步运行的状态，则必须结合当时的实际情况及时切断异步运行的发电机，对于可以适当进行异步运行的发电机，也要及时减载，保证发电机的正常运行。

结语：综上所述，静态励磁技术是当前火力发电技术中最为关键的技术，是保证发电机正常运转的基础与支柱。有鉴于此，火力发电厂技术人员要对静态励磁系统有着充分的了解，通过不断钻研与探索，找到有效方法提升火力发电厂的发电效率，为经济发展与人民日常生活提供更加稳定、充足的电力。与此同时，也希望更多相关工作技术人员参与到这项课题的探讨中来，为保障供电事业的稳定进行而共同努力。

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