广西河池化学工业集团公司热电厂有1台6000 kW的汽轮发电机,由于设备长期运行,直流励磁机整流子换向,炭刷和整流子的转动接触环火造成磨损和积炭,造成换向困难,维护工作量大,影响机组的长期稳定运行。
由于该发电机发出的电能是供给公司下属约
运行中存在上述问题的根源在于所采用的励磁系统技术性能极差。励磁机的励磁电流大部分是由磁场变阻器提供,当无功负荷引起发电机电压变化,由运行人员手动调节磁场变阻器电流才能使发电机的无功功率的输入、输出、平衡和电压稳定。而当水泥厂大型电动机(球磨机)启动或其他冲击性负荷索取大量无功功率时,由于手动调节的磁场变阻器反应迟缓、滞后,励磁电流不能及时跟上无功负荷的变化而变化,且没有强励功能,调节效果非常差,有时根本不起作用,甚至起反作用。这样输出无功大于输入无功,造成电网电压突降,电网电压降低又使电气设备电流增加,使得电压更低,这样的恶性循环造成发电机反复振荡,甚至电网崩溃。
该公司于2008年9月进行了可以微机调节的可控硅静止励磁装置的改造,选用的是长沙伟定达电气自动化工程有限公司BFL型同步发电机励磁装置。励磁系统采用自并励磁方式,励磁功率取自发电机本身。发电机机端电压通过励磁变压器降压,经可控硅三相整流电路整流,向发电机励磁线圈提供一个可控的直流电流,此直流电流的大小由微机励磁控制单元控制。
发电机运行时,发电机端电压在负荷变化时必须维持基本不变(当然机组的频率变化要控制在一定范围内),维持这一电压稳定是由励磁系统完成的:如果发电机负荷减小,由于电枢反应作用减小,机端电压会升高,经过励磁控制单元检测运算后,令输出的触发脉冲后移,即控制角α增大,α的增大令整流输出减小,励磁电流的减小令发电机电压相应降低,回到原来的水平;反之,负荷增大使机端电压降低时,通过励磁控制单元的作用,励磁电流增大,令机端电压上升,再回到原来的水平。在实际的运行当中,以上的调节过程是反复不断地进行着。励磁系统不断地改变励磁电流的大小,使发电机电压维持稳定。
可控硅静止励磁装置投用后,发电机电压非常稳定。励磁电流调节时,发电机电压与无功的变化反应非常快。当水泥厂启动球磨机等重大负载时,再也没有出现过因负载突变而造成发电机电压波动、设备跳闸的现象。当锅炉蒸汽压力不稳定时,由于励磁装置可以自动调节励磁,同时具有强励和欠励功能,也避免了因有功负荷的突变而产生的发电机振荡,从而确保了发电机的稳定运行。励磁系统改造的投资总费用约12万元,但因保证了发电机的稳定运行,所以创造了很好的经济效益。