提高发电机励磁系统可靠性的几点改进措施（整理）_提高供电可靠性的措施

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提高发电机励磁系统可靠性的几点改进措施

孙启云，宋顺一，陈 田

（深圳妈湾发电总厂，广东省深圳市518052）

摘要：本文总结了妈湾发电总厂4台300 MW汽轮发电机励磁系统的运行经验，对HWTA自动励磁调节器暴露出的若干问题，如调节器稳压电源不可靠，保护及限制回路设计上存在原理缺陷等进行了分析。着重介绍了几点较为成熟的改进措施，并对备用励磁装置的自动投入作出了相应的二次回路设计说明。

关键词：自动励磁调节器；稳压电源；保护及限制；备用励磁自动投入引言

妈湾发电总厂是20世纪90年代初新建投产的4×300 MW的火力发电厂，发电机均为哈尔滨电机厂生产的QFSN－300－2型汽轮发电机，励磁系统采用三机励磁接线方式，AVR为哈尔滨电机厂引进美国西屋公司技术配套生产的HWTA型自动励磁调节器。备用励磁调节采用400 Hz感应调压器和隔离变压器经二极管全波整流等部件组成。在7年来的运行维护过程中，妈湾电厂励磁系统暴露出的问题主要反应在HWTA型励磁调节器上，见表1。

从上述统计结果不难看出：妈湾电厂发电机励磁系统故障主要出现在励磁调节器上，而AVR稳压电源故障占40％，限制和保护误动作共计40％；针对这些问题我们采取了下列相应的改进措施。稳压电源的改造

2．1 设计不同电源供电

原励磁调节器是由双路400 Hz供电的。稳压电源的输入电压接电源变压器的副边，原边接副励磁机电压，实际上是一路交流供电。如果电源变压器原边或副励磁机的输出故障，励磁调节器将失去工作电压，这是非常危险的。因此笔者将一路直流逆变电源通过二极管与400 Hz稳压电源的输出端并联，从而提高了电源工作的可靠性，见图1，图2。

2．2 选用可靠性高的逆变电源

在＃4机组大修中，将原来运行极不稳定的两路电源换成接线简单、性能可靠、由辽宁朝阳电源厂生产的军工级的逆变电源，仍然采用两路供电的方式，一路接400 Hz电源变压器的输出，另一路接厂用220 V直流。从近两年的运行效果来看，更换后的逆变电源运行比较可靠，电压没有任何波动。如图3所示。

2．3 更换稳压电源部分元器件

（1）励磁调节器原稳压电源使用ZL－1A型整流桥，它存在整流功率小，容易发热温升大，性能不稳定等缺点。平均使用寿命不到半年，有时2个月就得更换1只。将其更换成额定电流为3 A性能相对稳定的ZL－3A型整流桥后，平均使用寿命提高3～4倍。

（2）对使用WB－724H型稳压管的电源调节板，在集成块的4号与8号脚之间加一个0．01μF的电容可以滤去直流电压中的谐波成分，保持稳压电源输出电压值平稳，测试结果显示：稳压电源输出的±15V电压加电容后其纹波电压由原来的40 mV下降到3．5 mV，稳压效果明显。

（3）对使用IC－317型稳压管的电源调节板，在其表面加装一块约是其面积2～3倍的金属散热片，可使集成块表面温度下降10℃以上。表2是现场实测的结果。

（4）将稳压电源调节板中可调电阻由原来的100Ω／1．0 W，WX－1．0型换成WX－2．5型，从而消除因可调电阻接触不良、阻值易变化带来的稳压电源输出不稳定的现象。对励磁调节器保护的改进

HWTA励磁调节器具有高起始响应特性，配有过励磁保护、最大励磁电流限制和三级瞬时电流限制保护。原设计为主励磁机的励磁电流达到过励保护定时限整定值或瞬时三段整定值时直接跳开发电机并灭磁。出口跳闸逻辑电路图见图

4、图

5、图6，从中可以看出三极管Q2、Q4的重要性。一个电子元件的损坏就会造成大型发电机与系统解列，这显然是极其不合理的。据了解，不少运行单位和我厂一样也发生过此类Q2、Q4三极管击穿，误跳发电机的事故。

为此，对HWTA的原有回路进行了一定的改进如跳闸出口回路加启动闭锁。根据厂家HWTA资料，一般现场AVR限制保护定值如下：

最大励磁限制MEL＝1．05～1．1 pu 过励保护OXP＝1．2 pu 瞬时电流限制ⅢICL＝2．2 pu

主励转子电流经3个分流器接入AVR的3个DC／DC变送器。根据各保护限制整定值可以看出：当过励保护K22继电器或瞬时电流限制III段K16继电器动作时，K10和K20继电器均先已动作，因此，将K10、K20继电器接点作为闭锁元件接入出口跳闸回路。设计电路如图7所示。备用励磁装置自动投入回路设计

妈湾电厂4台机组励磁系统的一次接线如图8所示。

工程设计时考虑的运行方式为：发电机并网后AVR正常运行时，41E开关合上，400 Hz备用励磁调节回路交流侧隔离刀闸FK合上，直流输出电压为零，直流侧QF开关断开，备励一路处于热备用状态。当运行人员发现AVR故障先兆时，由运行人员手合QF开关再调节备励输出电压，然后再断开AVR交流侧41E开关。显然，这种人工手动切换方式在多数AVR故障时，难以避免发电机失磁、保证机组连续运行的积极作用。

为了实现“因励磁系统故障引起的发电机强迫停运次数不大于0．25次／年，励磁系统强行切除率不大于0．1％”［1，2］这两项经济指标，笔者认为在提高自动励磁调节器的调试维护水平基础上，应尽量解决备用励磁装置的自动投入问题。解决这一问题的思路是：①AVR正常运行时，备励手动大致跟踪AVR的输出［3］；②由发变组失磁保护判别AVR故障先分开41E开关，利用41E控制把手位置不对应来合备励QF开关；③发变组保护动作时跳开发电机，同时跳41开关及QF开关并闭锁备励自投回路；④发变组保护加装发电机过电压保护。

具体接线见图9和图10。

利用发电机带自动励磁调节器的实际转子电压测出对应的备励输出空载电压值，从而得到一条跟踪曲线，如图11所示。运行人员只要参照曲线适当调整即可。结语

（1）我国引进美国西屋公司技术生产的励磁调节器在设计上存在着一些缺陷——例如励磁调节器的公用部分出现故障时低励限制器不能限制等，调节器DC通道运行中发生失磁时低励限制也不起作用，形同虚设。目前这些问题在妈湾电厂4台机组上已作了合理的改进，方法简捷适用。

（2）在没有进行上述各种技术改造之前，妈湾电厂发电机因励磁系统元器件质量问题、安装工艺、设计等方面原因造成机组强迫停机率高达7％，通过改进这项指标已下降到零，取得良好的经济效益。

（3）即使将来将模拟调节器更新换代为微机励磁调节器，仍可沿用上述设计思想及其所取得的成果，使励磁系统运行更加可靠，让失磁保护在保护发电机乃至系统稳定方面发挥它应有而积极的作用。

参考文献：

［1］ 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件［S］．国家电力行业标准DL／T650－1998．

［2］ 发电厂励磁及自动化新技术研讨会论文集［C］．武汉恒丰电工有限责任公司，武汉洪山电工技术研究所，1998，11．

［3］ 西北电力设计院编．电力工程电气设计手册［Z］．