SFZL-30A 适合小型水轮发电机组的励磁系统新技术

朱德魁

　作者简介：朱德魁 高级工程师，男，1947年10月出生。天津市蓟县人。天津大学精仪系毕业。现工作于天津市于桥水力发电有限责任公司。撰写优秀论文二十余篇，并多篇获奖。其《循序渐进的技改之路》，获首届现代科技与管理论文一等奖证书，2001年获国际论文奖证书。2000年10月主持SFZL-30A励磁系统新技术市级鉴定会，该技术居国内领先水平，获天津市科技进步三等奖证书。本人四次出席国家级学术会议，分别是1985年（上海）首届全国光学大会；1986年（天津）第二届光电技术及学术交流会；1996年（郑州）全国农村水电及电气化学术交流会；2001年（北京）面向二十一世纪中国电力可持续发展研讨会。本人入选二十一世纪人才库工程；2001年入选《中国专家大词典》；2002年入编《世界优秀专家人才名典》（中华卷二，下）
　　目前的励磁系统广泛地采用电子计算机技术和现代控制理论的分析方法。但是对励磁系统接线方式的分析，参数选择以及运行特性的探讨，仍是现代同步发电机的基础。由于同步发电机和电力系统非线性因素的影响，以及运行方式和网络参数可能发生大范围的改变，进一步提高励磁系统的性能和改进励磁控制方式，开展自适应励磁控制系统的研究，探索非线性控制新途径，增强可靠性、安全性、最大限度地满足国民经济的发展需要，乃是电力科学工作者孜孜追求的目标。
　　我国1/4的人口，1/3的县，以及近一半的国土面积靠2800万KW的小水电供电。小水电数量之大，发展之快，是有目共睹的现实。联合国小水电中心和亚太小水电开发中心都设在中国是国际社会对中国小水电发展的认可和期望。
　　天津于桥水力发电有限责任公司和原机械工业部天津电气传动设计研究所根据引滦输水后开发水电资源的任务，开发研制的SFZL-30A型的励磁系统，选择并联转子线圈的续流二极管开发发电机磁场能量；选择三相半波全控整流的主回路；选择逆变灭磁作为唯一的灭磁方式。经过6年的运行，证明是成功的成果，经过2000年查新，国内外没有此类文献报道，经过国内资深专家鉴定一致认为：此系统所选择的技术处于国内领先水平，对于小型电厂机组来说，具有一定的典型意义。
　　励磁系统对发电机稳定性的影响是现代励磁技术的前沿。当发电机内部故障或网络发生故障时，要求立即停机，尽快地灭磁以缩短故障点的燃弧时间。发电机定子发生定子接地时的故障电流如果过大，除击穿线棒的绝缘外，还将造成铜芯和铁芯的损坏。因此设立快速灭磁装置，是国内外若干生产厂家和用户的护身符：认为即使可以逆变灭磁，还必须配备震动大，成本高，笨重的灭磁开关才万无一失。我们经过大胆实验，果断地在于桥上电站1250kw和1650kw机组上以逆变灭磁作为唯一的灭磁方式。在12kw的实验机组上测量灭磁时间为0。1秒，在1650kw的机组测量灭磁时间为0。66秒。1988-2000年的 13年来没有发生烧可控硅和发电机线圈现象。可以说，对于5000kw以下的小型水轮发电机组，可以选择逆变灭磁作为唯一的灭磁方式。
　　节能和环保是国家对生产过程重视和推广的课题。发电机工作时必须有励磁系统提供旋转磁场，而停机时又要迅速可靠地消耗储存在磁场的能量，避免产生过电压危及主机绝缘的安全。我们恰恰抓住可控硅整流相位过π以后不再整流，而磁场中储存的能量白白浪费掉的现实，在转子线圈两端并联续流二极管，把剩余能量开发出来。实践证明200A励磁电流有50A是被二次开发的。 此项研究成果已国内专家的赞同：《〈励磁系统改造之分析研究〉》一文获华中地区科学技术推广大会二等奖和首届现代科技与管理优秀论文一等奖。然而简单的续流不能保证可靠地灭磁，实验证明，机组逆变灭磁时间0。1秒，而续流灭磁时间达4。7秒，对事故停机是不利的。为此我们便推出了可控制续流二极管系统：即机组运行时带续流二极管运行，开发磁场能量，而停机时（含事故停机）用开关元件切断续流回路，恢复逆变状态，二者达到了完美的配合。

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