摘要：本文結(jié)合海電一、二期4臺機(jī)組勵磁系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，通過對2種典型勵磁系統(tǒng)性能的分析和探討。
要害詞：勵磁系統(tǒng)　性能分析探討

0　引言
在蒙西電網(wǎng)現(xiàn)役機(jī)組中，機(jī)端變自并勵勵磁系統(tǒng)和三機(jī)勵磁系統(tǒng)為絕大多數(shù)機(jī)組廣泛采取的兩種勵磁方式。海勃灣發(fā)電廠是一座一、二期裝機(jī)容量為600MW，三期正在擴(kuò)建的大型坑口電廠，一期投產(chǎn)的2*100MW機(jī)組采用主勵、副勵、發(fā)電機(jī)三機(jī)勵磁系統(tǒng)，剛投產(chǎn)時采用北重廠配套生產(chǎn)的GLT-4A型模擬勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，后更換為清華大學(xué)研制的GEC-1型微機(jī)勵磁系統(tǒng)，采用NEC控制邏輯；二期新投產(chǎn)的2*200MW機(jī)組采用東方電機(jī)廠生產(chǎn)的GES-3223型機(jī)端變自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用PID控制邏輯。本文通過對一、二期勵磁系統(tǒng)性能分析比較，針對現(xiàn)場勵磁系統(tǒng)存在的一些問題，提出了自己的看法和建議。
1　二種典型勵磁系統(tǒng)的性能特點(diǎn)分析與比較
1.1　勵磁系統(tǒng)的組成
自并激靜止勵磁系統(tǒng)由勵磁變壓器、可控硅功率整流裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)裝置、起勵設(shè)備及勵磁操作設(shè)備等部分組成。
三機(jī)勵磁系統(tǒng)由主勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)、2套勵磁調(diào)節(jié)裝置、3臺功率柜、1臺滅磁開關(guān)柜及1臺過電壓保護(hù)裝置等組成。
1.2　機(jī)組的投資及工程造價
與三機(jī)勵磁系統(tǒng)相比，自并激靜止勵磁系統(tǒng)由于取消了主、副勵磁機(jī)，大大縮短了機(jī)組長度（單機(jī)約6-8m）,不但減少了大軸聯(lián)接環(huán)節(jié)，縮短了軸系長度，提高了軸系穩(wěn)定性，而且對建設(shè)同等容量的機(jī)組，使主廠房長度大幅減小，既降低了廠房造價，又減小了機(jī)組投資。
1.3　勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行方式
自并勵勵磁系統(tǒng)采用雙通道冗余容錯結(jié)構(gòu)，從信號采集、調(diào)整輸入、計(jì)算、信號輸出都為獨(dú)立的2套硬件回路，兩通道既有，又可獨(dú)立工作。雙通道采用主、從方式并聯(lián)工作，互為熱備用，理論上不分主通道和備用通道，先上電者為主通道，后上電者為從通道，主通道輸出脈沖閉鎖從通道脈沖的輸出，通道之間靠軟件實(shí)現(xiàn)相互自診斷、相互跟蹤、相互通訊、相互切換。此外勵磁系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)、更換故障元件和進(jìn)行實(shí)時通訊，同時調(diào)節(jié)器采用串口方式接入DCS系統(tǒng)，除進(jìn)行就地操作外，還可通過DCS的操作界面進(jìn)行勵磁參數(shù)的調(diào)節(jié)，并將勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、裝置狀態(tài)等信息上傳至DCS系統(tǒng)。該勵磁系統(tǒng)具有恒電壓、恒電流2種運(yùn)行方式，恒電壓方式屬于自動方式，恒電流方式屬于手動方式，二者可進(jìn)行動態(tài)相互切換，不會產(chǎn)生端電壓和無功負(fù)荷的波動，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行于恒電壓方式。當(dāng)兩套勵磁調(diào)節(jié)自動回路出現(xiàn)故障時，裝置將自動由"自動方式"（恒電壓方式）切換到"手動方式"（恒電流方式）運(yùn)行。
海電三機(jī)勵磁系統(tǒng)經(jīng)改造后，采用A、B兩套非線形勵磁調(diào)節(jié)器并列運(yùn)行，從信號的采集、處理、計(jì)算、輸出和整流裝置的輸出都為獨(dú)立的2套硬件回路，裝置不分主、從之分，當(dāng)一套調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生故障時，另外一套裝置可滿足系統(tǒng)各種要求。該勵磁系統(tǒng)兩套調(diào)節(jié)裝置正常運(yùn)行于恒電壓方式，只有當(dāng)勵磁系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時，才答應(yīng)切換到手動方式。
1.4　勵磁系統(tǒng)的可靠性
對直流勵磁機(jī)和三機(jī)勵磁系統(tǒng)來說，旋轉(zhuǎn)部分發(fā)生的事故在以往勵磁系統(tǒng)事故中占相當(dāng)大的比例，如直流勵磁機(jī)產(chǎn)生火花、交流勵磁機(jī)線圈松動和振動等，而且旋轉(zhuǎn)部分的運(yùn)行和維護(hù)工作量很大。而自并激靜止勵磁系統(tǒng)由于取消了旋轉(zhuǎn)部件，沒有了換向器、軸承、轉(zhuǎn)子等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接線大大簡化，在大幅減小運(yùn)行和維護(hù)工作量的同時，也大大減少了事故隱患，可靠性明顯優(yōu)于直流和交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，而且自并激系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用冗余結(jié)構(gòu)，故障元件可在線進(jìn)行更換，有效地減少停機(jī)概率，對運(yùn)行維護(hù)要求相對較低。
1.5　機(jī)組的暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)水平
由于自并激靜止勵磁系統(tǒng)采用了可控硅電子技術(shù)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度得到了進(jìn)一步的提高。在小干擾時，自并激方式能夠保持發(fā)電機(jī)端電壓不變，對單機(jī)無窮大系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限功率為：
�Pmax=VgVs/Xs------(1)
式中：Vg為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；
Vs為系統(tǒng)電壓；
Xs為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的等值電抗。
而三機(jī)勵磁系統(tǒng)在故障過程中只保持發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢或暫態(tài)電勢Eg'不變，其極限功率為:
P'max=Eq'Vs/(Xs Xd')---（2）
式中：Eq'為發(fā)電機(jī)Q軸暫態(tài)電勢；
Xd'為發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)電抗。
根據(jù)式(1)和(2)計(jì)算得出Pmax大于P′max，即自并激靜止勵磁系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限較三機(jī)勵磁系統(tǒng)高。在自并激系統(tǒng)zui不利的發(fā)電機(jī)出口三相短路工況下，由于機(jī)端電壓即整流電源嚴(yán)重下降，即使在故障迅速切除后機(jī)端電壓的恢復(fù)仍需一定的時間，自并激系統(tǒng)的強(qiáng)勵能力必然有所下降。為此在設(shè)計(jì)整流電源電壓時按發(fā)電機(jī)額定電壓的80計(jì)算,加上大中型機(jī)組發(fā)電機(jī)出口均采用了封閉母線，機(jī)端三相短路可能性基本消除。因此，自并激系統(tǒng)強(qiáng)勵倍數(shù)高，電壓響應(yīng)速度快，以及*的控制模型，能夠有效地提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平。以高壓出口三相短路為例，強(qiáng)勵按2倍計(jì)算，自并激勵磁系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平與實(shí)際時間常數(shù)Te=0.35s�的常規(guī)勵磁系統(tǒng)基本相同。假如一個電網(wǎng)全部采用自并激勵磁系統(tǒng)，則暫態(tài)穩(wěn)定水平比常規(guī)勵磁更好：當(dāng)發(fā)生三相短路時，除離故障點(diǎn)近的自并激機(jī)組受電壓降落影響外，其余機(jī)組端電壓數(shù)值較高，這些快速調(diào)節(jié)性能提高了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。