提高及改进励磁系统运行可靠性的措施
宋顺一，陈启胜
深圳妈湾发电总厂，广东深圳 518052
妈湾发电总厂是90年代初新建投产的4×300MW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，配HWTA型励磁调节器。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。
通过统计7年来的故障情况（见表1），可以看出：我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％。针对这些问题采取了改进措施。
1 稳压电源的改造
1．1 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1路交流供电。如果这路电源故障，励磁调节器将失去工作电压，这是非常危险的。因此将1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。
1．2 选用可靠性高的逆变电源
在4号机组大修中，将原来运行极不稳定的2路电源换成辽宁朝阳电源厂生产的军工级的逆变电源，型号分别为4NIC－QZ45／15V／3A；4NIC－FD45／15V／3A。1路接400 Hz电源变压器的输出，另1路接厂用220 V直流。从近几个月的运行效果来看，更换后的逆变电源运行比较可靠，电压没有任何波动（见图1）。
1．3 更换稳压电源部分元器件
·励磁调节器原稳压电源使用ZL－1A型整流桥，平均使用寿命不到半年，将其更换成整流功率大，发热温升小，性能较稳定的ZL－3A型整流桥后，平均使用寿命提高3到4倍。
·对使用WB－724H型稳压管的电源调节板，在集成块的4－8号脚之间加1个0．01μF的电容后，稳压电源±15 V输出纹波电压由原来的40 mV下降到3．5 mV，稳定效果明显。
·对使用IC-317型稳压管的电源调节板，在其表面加装1块约是其面积2～3倍的金属片散热，可使集成块表面温度从42℃下降到28℃（用红外线测温仪现场实测稳压集成块表面温度）。
·将稳压电源调节板中可调电阻由原来的100Ω／1．0 W，型号为WX－1．0换成WX－2．5型，从而消除可调电阻因接触不良、质量不好带来稳压电源输出不稳的问题。
2 对限制和保护的改进
HWTA励磁调节器具有高起始特性，一般均配有过励磁保护、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3段整定值时直流跳开发电机并灭磁。从原出口跳闸逻辑电路图可以看出Q2、Q4三极管的重要性，其中1个损坏就会造成大型发电机与系统解列。为此，对HWTA的原有回路进行了改进，如跳闸出口回路加启动闭锁。
根据HWTA厂家资料，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Ⅲ ICL＝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。从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2，增加K22和K16动作报警信号，判别保护和限制是否处于完好状态。
3 自动投入回路改进方案
我厂4台机组励磁系统的一次接线如图3所示。
工程设计时考虑的运行方式为：发电机并网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1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。这种人工手动切换方式，在多数AVR故障时，难以起到避免发电机失磁的作用，应尽量解决备用励磁装置的自动投入问题。解决的思路是：
（1）AVR正常运行时，备励手动大致跟踪AVR的输出；
（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3、图4。
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空载电压值，从而得到1条跟踪曲线，运行人员只要参照曲线适当调整即可。
5 结束语
（1）HWTA型励磁调节器原设计上就存在着一些缺陷，例如励磁调节的公用部分出现故障，低励限制器不能限制；调节器DC通道运行中发生失磁，低励限制也不起作用。这些问题在妈湾电厂4台机组上已作了合理的改进，效果明显。
（2）即使使用微机励磁调节器，仍可沿用上述设计思想。
（3）在没有进行上述各种技术改造之前，我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。
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