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摘要：文章介绍了机组原直流励磁机励磁系统存在的问题，着重阐述了改造所采用的LF2212型自并励静止励磁系统的配置及调节器的主要功能和特点，改造后励磁系统的可靠性得到了大大提高。
关键词：励磁系统；直流励磁机；自并励静止励磁系统；西贡改造
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009－2374(2009)12－0029－02
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，在电力系统中起着非常重要的作用。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行，也影响了电力系统的稳定。因此，必须要提高励磁系统的可靠性。
我公司12MW汽轮发电机组系济南发电设备厂生产，1996年投入运行，其励磁系统为直流励磁机励磁型式，采用KFD-3型相复励调节器。经过长期运行，此励磁系统已存在很多缺陷和安全隐患，不能够满足发电机安全、稳定发电的要求，因此我公司决定对发电机的励磁系统进行改造。
一、原励磁系统存在的问题
1 KFD-3型相复励调节器的调节能力差，调节精度低，没有任何限制保护功能，励磁调节主要通过人工手动调节磁场电阻RC来实现。为了适应发电机负荷及系统的变化，运行人员须经常调整磁场电阻，由于频繁操作和设备老化，磁场电阻RC调整幅度变大，不能灵活调整，在机组开机时合上灭磁开关瞬间(没有对磁场电阻进行调整)，发电机出口电压达4KV，经过两次大修也没有处理好，很难保证机组的安全运行和工作质量。
2 KFD-3型相复励调节器设备老化严重，现已无相似原理励磁装置的产品生产，市场上无法购置该调节器的配件，给设备的维护带来困难。
3 直流励磁机的时间常数较大，对负荷变化及系统变化不能及时响应，动态性能差。
4 直流励磁机运行时整流子与电刷之间易产生火花，整流子和电刷维护工作量大。
5 励磁机本体绝缘老化严重，绝缘电阻频繁降低，直接影响机组的安全运行。
二、励磁系统改造方案
(一)励磁方式的选择
同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。发电机获得励磁电流的方式有直流發电机供电的励磁方式、交流励磁机供电的励磁方式、无励磁机的励磁方式(又称自励式静止励磁)。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。在发电机的各种励磁方式中，自并励方式以其接线简单，可靠性高，造价低，电压相应速度快，灭磁效果好等特点而得到了广泛应用。根据本厂的实际情况结合省内外各发电厂励磁系统改造的经验，我公司决定将机组的励磁方式由原来的直流励磁机励磁改造为自并励静止励磁系统。这种励磁方式励磁电源由发电机出口经励磁变压器降压后得到合适的交流电压，经整流装置整流后供给发电机励磁绕组励磁，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小。其特点就是不需要同轴励磁机，系统接线简单，可靠性高，反应速度快，有利于提高发电机及电力系统的动态和暂态稳定。
(二)系统配置
励磁系统改造采用了由威望博尔(北京)科技发展有限公司生产的LF2212型自并励静止励磁系统。该系统由一面LF2212双通道全数码微控制励磁柜和一台励磁变压器组成。
1 LF2212双通道全数码微控制励磁柜配置。该励磁柜配置有以下几部分：交流380V或直流220V起励单元、LF2212型全数码微控制调节器、励磁系统限制及保护、大功率智能化整流模块、阻容灭磁系统及转子过电压保护。
2 励磁变压器的选择。(1)发电机的励磁参数：额定功率12MW，额定电压6.3KV，额定励磁电压1875V，额定励磁电流224A；(2)选择原则。励磁变压器绕组的联接一般采用“Y，d”或“D，y”接线。由于可控硅整流装置换流时产生高次谐波，励磁变压器的选择首先充分考虑整流负载电流分量中高次谐波所产生的热量，并且高压绕组与低压绕组之间设有静电屏蔽，同时励磁变压器应能满足汽轮发电机空载试验时130％额定机端电压的要求。另外考虑到励磁变压器必须可靠，强励时要有一定的过载能力，因此宜选用维护简单、过载能力强的干式变压器；(3)变压器二次电压的选择。按励磁系统提供1，8倍额定励磁电压选择。E2=1.8×187.5÷1.35÷COS10°÷0.85=298.7V，实际取值为300V；(4)变压器的额定容量s=3× 300×224×0.816×1.15=109220.75VA，实际取值为125KVA；(5)励磁变压器采用三相环氧浇注干式变压器，Ydll接线，变比为6300/300V，额定容量为125KVA，原、付边绕组间加屏蔽层，并可靠接地。
(三)LF2212型励磁调节器的主要功能和特点
1 该调节器对机端电压进行全数码的闭环自动调节，使机端电压或无功功率维持在给定值，调节速度快，调节精度高，可靠性高。
2 具有误励磁、过励反时限、欠励、PT断线、V／HZ保护、失脉冲、均流越限检测及保护、过流、空载过压等保护功能，用于保护励磁装置本身和同步发电机的安全运行。
3 具有手动、自动(恒机端电压、恒功率因数、恒无功功率)调节励磁功能，相互切换无扰动。
4 采用双通道互为备用工作方式，双通道无扰动自动切换。
5 装置电源采用直流和交流双路供电，两路电源经二极管并联运行，互为冗余，提高了装置的可靠性。
6 选用阻容无触点的静态灭磁方法，无噪音、无操作过电压、可靠、平稳。
7 具有恒电压、恒励磁电流、恒无功功率、恒功率因数调节功能，可选其中任一调节方式进行调节。
8 发电机的励磁电压和励磁电流为发电机额定电压和电流的110％，励磁系统能连续运行。
9 励磁系统顶值电压倍数为2，且按发电机端电压额定值为80％时计算，允许强励时间不小于30s。
三、结语
我公司12MW机组励磁系统改造后所使用的LF2212型自并励静止励磁系统投运后性能稳定，运行可靠，保证了发电机组安全、稳定、连续地正常运行，达到了对同步发电机运行的最佳控制，为企业创造了良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]山西省电力工业局，继电保护(中级工)[M]，中国电力出版社。1997
[2]北京重型电机厂威望博尔(北京)科技发展有限公司LF2000系列同步发电机全数码励磁装置原理及使用说明，2005
关键词：励磁系统；直流励磁机；自并励静止励磁系统；西贡改造
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009－2374(2009)12－0029－02
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，在电力系统中起着非常重要的作用。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行，也影响了电力系统的稳定。因此，必须要提高励磁系统的可靠性。
我公司12MW汽轮发电机组系济南发电设备厂生产，1996年投入运行，其励磁系统为直流励磁机励磁型式，采用KFD-3型相复励调节器。经过长期运行，此励磁系统已存在很多缺陷和安全隐患，不能够满足发电机安全、稳定发电的要求，因此我公司决定对发电机的励磁系统进行改造。
一、原励磁系统存在的问题
1 KFD-3型相复励调节器的调节能力差，调节精度低，没有任何限制保护功能，励磁调节主要通过人工手动调节磁场电阻RC来实现。为了适应发电机负荷及系统的变化，运行人员须经常调整磁场电阻，由于频繁操作和设备老化，磁场电阻RC调整幅度变大，不能灵活调整，在机组开机时合上灭磁开关瞬间(没有对磁场电阻进行调整)，发电机出口电压达4KV，经过两次大修也没有处理好，很难保证机组的安全运行和工作质量。
2 KFD-3型相复励调节器设备老化严重，现已无相似原理励磁装置的产品生产，市场上无法购置该调节器的配件，给设备的维护带来困难。
3 直流励磁机的时间常数较大，对负荷变化及系统变化不能及时响应，动态性能差。
4 直流励磁机运行时整流子与电刷之间易产生火花，整流子和电刷维护工作量大。
5 励磁机本体绝缘老化严重，绝缘电阻频繁降低，直接影响机组的安全运行。
二、励磁系统改造方案
(一)励磁方式的选择
同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。发电机获得励磁电流的方式有直流發电机供电的励磁方式、交流励磁机供电的励磁方式、无励磁机的励磁方式(又称自励式静止励磁)。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。在发电机的各种励磁方式中，自并励方式以其接线简单，可靠性高，造价低，电压相应速度快，灭磁效果好等特点而得到了广泛应用。根据本厂的实际情况结合省内外各发电厂励磁系统改造的经验，我公司决定将机组的励磁方式由原来的直流励磁机励磁改造为自并励静止励磁系统。这种励磁方式励磁电源由发电机出口经励磁变压器降压后得到合适的交流电压，经整流装置整流后供给发电机励磁绕组励磁，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小。其特点就是不需要同轴励磁机，系统接线简单，可靠性高，反应速度快，有利于提高发电机及电力系统的动态和暂态稳定。
(二)系统配置
励磁系统改造采用了由威望博尔(北京)科技发展有限公司生产的LF2212型自并励静止励磁系统。该系统由一面LF2212双通道全数码微控制励磁柜和一台励磁变压器组成。
1 LF2212双通道全数码微控制励磁柜配置。该励磁柜配置有以下几部分：交流380V或直流220V起励单元、LF2212型全数码微控制调节器、励磁系统限制及保护、大功率智能化整流模块、阻容灭磁系统及转子过电压保护。
2 励磁变压器的选择。(1)发电机的励磁参数：额定功率12MW，额定电压6.3KV，额定励磁电压1875V，额定励磁电流224A；(2)选择原则。励磁变压器绕组的联接一般采用“Y，d”或“D，y”接线。由于可控硅整流装置换流时产生高次谐波，励磁变压器的选择首先充分考虑整流负载电流分量中高次谐波所产生的热量，并且高压绕组与低压绕组之间设有静电屏蔽，同时励磁变压器应能满足汽轮发电机空载试验时130％额定机端电压的要求。另外考虑到励磁变压器必须可靠，强励时要有一定的过载能力，因此宜选用维护简单、过载能力强的干式变压器；(3)变压器二次电压的选择。按励磁系统提供1，8倍额定励磁电压选择。E2=1.8×187.5÷1.35÷COS10°÷0.85=298.7V，实际取值为300V；(4)变压器的额定容量s=3× 300×224×0.816×1.15=109220.75VA，实际取值为125KVA；(5)励磁变压器采用三相环氧浇注干式变压器，Ydll接线，变比为6300/300V，额定容量为125KVA，原、付边绕组间加屏蔽层，并可靠接地。
(三)LF2212型励磁调节器的主要功能和特点
1 该调节器对机端电压进行全数码的闭环自动调节，使机端电压或无功功率维持在给定值，调节速度快，调节精度高，可靠性高。
2 具有误励磁、过励反时限、欠励、PT断线、V／HZ保护、失脉冲、均流越限检测及保护、过流、空载过压等保护功能，用于保护励磁装置本身和同步发电机的安全运行。
3 具有手动、自动(恒机端电压、恒功率因数、恒无功功率)调节励磁功能，相互切换无扰动。
4 采用双通道互为备用工作方式，双通道无扰动自动切换。
5 装置电源采用直流和交流双路供电，两路电源经二极管并联运行，互为冗余，提高了装置的可靠性。
6 选用阻容无触点的静态灭磁方法，无噪音、无操作过电压、可靠、平稳。
7 具有恒电压、恒励磁电流、恒无功功率、恒功率因数调节功能，可选其中任一调节方式进行调节。
8 发电机的励磁电压和励磁电流为发电机额定电压和电流的110％，励磁系统能连续运行。
9 励磁系统顶值电压倍数为2，且按发电机端电压额定值为80％时计算，允许强励时间不小于30s。
三、结语
我公司12MW机组励磁系统改造后所使用的LF2212型自并励静止励磁系统投运后性能稳定，运行可靠，保证了发电机组安全、稳定、连续地正常运行，达到了对同步发电机运行的最佳控制，为企业创造了良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]山西省电力工业局，继电保护(中级工)[M]，中国电力出版社。1997
[2]北京重型电机厂威望博尔(北京)科技发展有限公司LF2000系列同步发电机全数码励磁装置原理及使用说明，2005