发电机系统（共12篇）
发电机系统 篇1
1 概述
根据发电企业励磁专业技术监督工作“强条”要求, 并网发电机必须配置, 具有自动调整励磁功能的微机励磁装置。要求励磁控制系统能对电力系统的静态和暂态稳定起作用。提高励磁控制系统的可靠性并实现复杂控制规律的控制。近年来微机处理机发展迅速, 应用技术日趋成熟, 为微机型自动励磁调节器的开发提供了坚实的技术基础。我厂#1、#2发电机采用的是同轴直流发电机励磁系统励磁, 这是一种较为原始的方式, 虽然原理简单, 便于理解和操作, 但是直流励磁机励磁系统工作稳定性差, 运转噪音高, 反应速度慢, 故障率高, 整流子和碳刷维护困难, 而且维修期长, 已远远不能满足现代电网对发电机提出的快速励磁的要求, 目前已到必须由以半导体整流器为励磁功率单元, 由半导体元件构成的调节器共同组成的所谓半导体励磁系统所取代的时期, 采用此方式具有投资少, 使用灵活, 反应速度快, 便于维修的特点, 它以成为同步发电机的励磁发展方向, 其中全静态自并励以其接线简单, 可靠性高, 一次投资少等被广泛接受。因此, 我厂于2012年5-10月, 对#1、#2发电机同轴直流发电机励磁系统改造为全静态自并励励磁装置。本文就结合该发电机改造过程谈谈自并励汽轮发电机励磁电源的几个问题:自并励接线方式、自并励的起励、试验电源、保护可靠性等。
2 自并励装置的特点
全静态自并励励磁系统由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、发电机灭磁装置及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等组成。全静态自并励励磁方式与旧的励磁方式相比, 具有以下几方面的优点。
2.1 励磁系统可靠性增强
旋转部分发生的事故在以往励磁系统事故中占相当大的比例, 但由于全静态自并励磁方式取消了旋转部件, 减少了事故隐患, 可靠性明显优于直流励磁机励磁。在自并励励磁系统中采用了冗余结构, 故障元件可在线自动切换, 有效地减少了停机概率。该系统对运行、维护的要求相对较低。
2.2 电力系统的静态、暂态稳定水平提高
由于全静态自并励励磁系统响应速度快, 电力系统静态稳定性大大提高。自并励方式保持发电机端电压不变, 对单机无穷大系统静态稳定极限功率为:
式中Ug-机端电压
Us-系统电压
Xe-发电机与系统的等值电抗
而常规系统在故障过程中只能保持发电机暂态电势Eq'不变, 其极限功率为:
式中Eq'-发电机Q轴暂态电势
Xd'-发电机D轴暂态电势
根据公式 (1) 和 (2) 计算得出Pmax大于Pmax', 说明大大提高了静态稳定极限。
对于可能引起的系统低频震荡, 可采用先进的控制规律或配置电力系统稳定器加以解决。发电机出口三相短路是全静态自并励励磁系统最不利的工况, 此时机端电压及整流电源电压严重下降, 即使故障切除时间很短, 短路期间励磁电流衰减不大, 但在故障切除后机端电压恢复的时间里, 自并励系统的强励能力有所下降。为解决这一问题, 在系统设计中计算强励倍数时, 整流电源电压按发电机额定电压值的80%计算, 即机端电压为额定时强励能力提高25%, 因目前发电机出口母线均为封闭设计, 发电机三相短路可能性基本消除。因此自并励系统强励倍数高, 电压响应速度快, 再加上选择先进的控制规律, 能够有效提高系统暂态稳定性。
3 自并励接线方式
目前自并励的接线方式主要有三种方式:接于发电机出口母线、接于厂用母线、接于系统侧。比较三种接线方式第一种是比较简单、优先的方案。我厂#1、#2发电机的励磁系统改造选用了第一种方式。接于发电机出口母线的接线方式励磁电源取自发电机机端并联变压器。接线方式比较简单, 只要发电机在运行, 就有励磁电源。该方式可靠性高, 当外部短路切除后, 强励能力便迅速发挥出来。缺点是励磁电源受机端电压影响, 当线路首端发生三相短路故障时, 由于机端电压下降, 会使强励作用有所减弱, 对暂态稳定不利, 在负荷中心的发电机则可能对系统的电压稳定产生影响, 如果较长时间短路未被切除, 则不能保证励磁。我厂#1、#2发电机采用母线汇集接至110KV升压变的接线方式, 发电机三相短路的可能性很小, 其产生的不利影响可按升压变高压侧故障考虑。对于机端单相接地故障 (占短路故障总数的80%左右) , 机端电压可达0.7Ue以上, 仍可有效进行强励。而且对于这种接线方式, 机端故障后应切除发电机, 自并励的缺点不影响发电机。对于发电厂高压母线出口近端三相短路, 虽然母线电压大幅度下降会影响强励倍数, 但现代电网大都配有快速动作继电保护装置及快速断路器, 能够将短路迅速切除 (0.1~0.2) s, 短路一旦切除, 发电机电压迅速恢复, 强励能力也就跟着恢复。可以说采用现代技术的继电保护及快速断路器, 不但弥补了自并励系统在这方面的缺点, 而且对保持暂态稳定来说, 快速切除故障比提高励磁系统性能更为重要。如果不能迅速地将近端三相短路故障切除, 即使采用其它励磁方式, 也不能维持发电机的暂态稳定。
4 自并励方式的起励与试验电源
当发电机被汽轮机拖动至额定转速时, 发电机转子铁芯剩磁可能使发电机电压升至几十伏或数百伏 (约为额定电压的1%~2%) , 对于励磁变接于机端的方式, 励磁调节器由于同步电压太低, 无法形成触发脉冲, 励磁回路无法导通, 这就需要采取措施, 其中最常见的办法就是外加起励电源, 供给初始励磁, 待发电机电压升到一定值时自动退出, 由调节器自动升压至额定值。我厂#1、#2发电机励磁系统改造采用了此办法, 在380V厂用段上接出一回路供起励和试验电源用。
5 调节器的保护设置
我厂#1、#2发电机选用的是微机型励磁调节器, 随着励磁控制规律中单变量向多变量、线性向非线性发展使得励磁调节器能够在改善机组、电网稳定性方面起着重要的作用。
5.1 PT熔丝断
如果检测到仪表PT熔丝断, 发PT熔丝断信号, 如果是测量PT熔丝断, 则除发PT熔丝断信号外, 面板显示切手动故障, 励磁调节器转手动运行。
5.2 失脉冲检测
当检测到失脉冲故障后, 失脉冲经继电器动作, 面板显示失脉冲信号。
5.3 低励限制保护
低励限制作用于保证发电机在欠励磁工况下稳定运行和定子端部铁芯温度不超过容许值的措施。判定低励限制的条件是:bp-c Q>D。其中b、c由发电机及电网的参数和特性决定的系数。D的设定分为限制线D1与动作限D2。当低励磁条件D1满足时, 励磁调节器发低励信号, 闭锁减磁, 并自动进行增励操作直到低励故障消失。当低励条件D2满足时, 除执行上述操作外, 延时1s切手动。
5.4 过励限制保护
过励限制是用于防止发电机转子免受过热损害的保护措施 (该保护于并网后自动投入) 。采用反时限特性。当发电机转子电流大于2.25倍额定电流时, 瞬时封锁脉冲退出运行。当发电机转子电流大于1.06或小于1.0倍额定电流时, 进行反时限积分, 当积分值达到定值时, 发出“过励”信号并自动进行减励操作, 直到转子电流回到额定值。当发电机转子电流在1.0到1.06倍额定电源时, 积分值保持不变。
5.5 过磁通V/Hz限制保护
V/Hz保护用来保护发电机和升压变免受过磁通损害的保护措施。当发电机端电压V/Hz比大于整定值Ⅰ段时 (1.05) 时, 发“V/Hz”报警信号, 并自动进行减励磁操作, 直到故障消失, 当发电机端电压V/Hz比大于整定值Ⅱ段时 (1.10) 时, 除执行上述动作过程外, 延时1s发切手动信号, 励磁调节器转为手动方式运行。
6 灭磁及过压保护装置
在发电机转子回路设置灭磁开关, 配备相应的非线性灭磁电阻。转子过压保护装置采用压敏电阻。
结束语
同步发电机全静态自并励励磁系统由于运行可靠性高、技术和经济性能优越的原因, 已成为现代汽轮发电机的主要励磁方式之一。我厂#1、#2发电机改造后, 运行稳定性、可靠性大幅度提升, 保证了安全运行的要求。
发电机系统 篇2
运行风力发电机生产技术大全,控制方法,控制系统
兆瓦级直驱式变速变桨恒频风力发电机组
[技术摘要]本发明涉及一种兆瓦级直驱式变速变桨恒频风力发电机组，其结构由叶片、轮毂、变桨系统、永磁多级同步发电机、底座、机舱、偏航系统、液压系 统、润滑系统，测风系统、塔架及变速恒频控制系统等各部件组成。由叶轮直接驱动永磁多级同步发电机转子转动，永磁同步发电机定子通过逆变系统将风力发电机 组输出的电能送入电网，实现风能-机械能-电能的转换。风力发电机组控制采用微处理器，及时准确的获取环境外部所有信息，控制系统根据这些信息，调整风力 发电机组运行，保证风力发电机组一直在优化、安全的环境里运行。同时，也可以实现风力发电机组在不同风速段运行，使风能利用系数＞0.47，更好的提高风 力发电机组的性价比。
[垂直风力发电机
[技术摘要]一种垂直风力发电机，其塔架结构由支撑杆组成，所述支撑杆上设有上、下二机座及安装在二机座之间的风轮；所述风轮包括旋转轴及安装在旋转轴上 的三片或三片以上的叶片，所述旋转轴与地平面垂直；所述风轮还设置有供叶片运行的导轨，所述导轨固定在机座上，所述叶片与导轨之间设置有滚动机构，其不会 轻易造成叶片的损坏，提高了使用寿命，且该塔架可以牢固地安装在地上，不会出现塔架倾倒，造*员及设备损伤的危险，且其使用寿命长，同时在使用过程中也可 方便维修和保养。
一种风力发电机及风光互补太阳能应用系统
[技术摘要]一种涉及风力发动机的风力发电机及风光互补太阳能应用系统，包括风力发电机本体，风力发电机本体至少包括叶片、发电机、支臂和尾驼，并依次相 连，发电机侧部安装托盘，其特征在于：叶片联接一个驱动部件，所述的驱动部件可实时调节叶片的桨距角；叶片与叶片轴相连，驱动部件与叶片轴之间连接传动机 构；第一基座卡套于发电机主轴中，其法兰面连接轴座，叶片轴套设于轴座中，第二基座与第一基座固定连接，该第二基座上安装驱动部件，传动机构包括第一齿 轮、中间齿套和第二齿轮，且依次通过齿轮啮合，第一齿轮与驱动部件相连接，中间齿套与第一基座相卡套，第二齿轮与叶片轴末端相连接，本发明实现智能控制叶 片桨距角与尖速比，使本发明保持运行在高效率状态。
车船用风力辅助发电机
[技术摘要]车船用风力辅助发电机，属于风力发电机技术领域。所要解决的技术问题是提供一种可以利用空气流所具有能量发电的车船用辅助发电机。解决其技术 问题的技术方案如下：车船用风力辅助发电机，包含发电机、两个风轮及转子轴；发电机安装在车船身上；两个风轮装在发电机转子两端的转子轴上，风轮采用离心 式叶轮。本发明应用于车船的辅助电源。有益效果是可以充分利用车船行进时所产生的流动空气中的能量，作为车船的辅助电源，节约车船行驶中燃料消耗。当行驶 速度达到38-60公里/小时，即可使发电机发出12伏电压，作为车船的辅助电源。运行中发电机受力平衡，不产生振动，不易磨损，输出功率为只装一个风轮 的两倍。
绕线转子风力发电机系统故障控制方法
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[技术摘要]本发明涉及一种绕线转子风力发电机系统故障控制方法，风力发电机与电网连接，电网发生故障时，由故障控制器控制系统，使发电机转子在故障状态 下不直接与电网进行能量交换，减小电网故障对转子的影响、维持发电机定子和转子电流在可承受的水平，从而保护发电机的安全。同时通过控制方法的设计，发挥 发电机组的控制潜力，将其某些装置用于定子和电网控制，可以提高电网的稳定性，加快电网恢复，使发电机尽快投入正常运行，更好地利用风力发电。
风力、水流两用发电机
[技术摘要] 风力、水流两用发电机，本实用新型涉及风力和水流发电设备。它提供一种采用大面积截风的风帆，运转平稳，自动对准风向，风力、水流两用的卧式发电机。设有 两对链轮和一对链条；风帆悬吊在链条之间的横杠上，风帆由小叶片铰链而成，风帆受风或水流运转通过链轮和传动轮、传动带带动发电机运行。本机工作平稳，结 构简单，没有污染和噪音，能够实用，有推广应用价值。
永磁风力发电机
发电机系统 篇3
【关键词】交流励磁发电机；励磁控制系统；数字信号处理器；转换器
长期以来，电力供应的稳定性、安全性和可靠性是国内外专家和学者一直高度重视的内容，也是研究的焦点。虽然截至目前这一研究工作已经取得了卓越的工作成果，但其中大多问题仍然没有得到有效解决，至今这一课题都是业界研究重点。电力系统在正常运行中，突然受到短路、短路或者雷击等因素影响，必然会发生短暂的不平衡，进而引发电机转子、定子之间的发生扰动。这个时候，如果没有一个稳定装置来阻止电机定子和转子扰动，必然会造成整个系统失去稳定，最终影响到发电机的运行安全。基于这种条件，以励磁控制系统为主的交流励磁发电机逐渐受到人们重视，它有效缓解了发电机定子与转子扰动问题的发生，保证了发电机运行安全和运行稳定性。
一、交流励磁发电机工作原理
由于传统的发电机运行中存在显著的稳定性不佳、无功问题，使得这类发电机在运行中还存在众多的技术、设备和经济缺陷。因此，早在半个世纪以前欧美发达国家就已经致力于采用新技术、新手段来解决发电机工作中存在的稳定性不高和无功等问题，并对此设定了研究新内容。
就交流励磁发电系统而言，其构成主要包含有交流励磁发电机、原动机、励磁变压器、励磁转换器等。就整个交流励磁发电机的工作原理分析，它同普通的异步发电机相差无几，两者之间最大的区别主要表现在电机的转子、定子之间的转速、频率普遍相同，由于转子在高速转动的同似乎电流量的频率和大小大致相同，能通彼此调整的时候对电动机两侧的电压进行处理，从而达到保证点击运行稳定、安全的工作目标。在这种背景下，交流励磁电机转子绕组的频率从外向内给电网供电。因此来说，交流励磁发电机本身具备异步发电机的工作模式，同时还具备异步发电机工作中具备的特性。
二、交流励磁发电机励磁控制系统实验技术分析
由于交流励磁发电机本身具备异步发电机的工作原理和工作特性，但是其本身又是超越传统异步发电机的，因此它被广泛的应用于变频恒频发电领域中，尤其适用于抽水蓄能发电和风力发电等特殊场所。在这些场所，采用励磁控制系统能更好的解决发电机运行中存在的转子与定子不稳定现象，保证发电安全与供电稳定。这里我们就目前发电工作中常用的双PWM变化器作为交流励磁发电机励磁电源的发电形式进行分析，提出了其励磁控制系统的实验技术要点。
1、交流励磁用双PWM变换器概述
双PWM变化器是构成交流励磁发电机励磁控制系统的重要组成部分，它分为两个不同的组成内容，是紧密连接形成的组合体系，一种是转子变速控制的变换器，另外一个则是电网变换器，這两个子系统在运行中相互配合、彼此衔接，从而对系统做出了两种不同的分析模式。在具体工作中，这两个方面分析包含了以下两环节。
1）在发电机运行状态处于同步运行状态的时候，转子侧面的变换器可以分为转差功率和总电网数据库两个方面，这个时候转子侧面的变换器在整个励磁控制系统中发挥整流作用，而电网侧面的变换器则处于PWM逆变状态。
2）交流励磁发电机在和运行中长期处于高速运行的状态，且发电机本身的运行状态则是异步状态，工作于PWM逆变状态的变换器则是转子侧面的变换器，而电网侧面的变化器则发挥整流作用。转子侧面变换器是一个建立在直流侧面电压上的设施，其具体作用在于控制通过电网的变换器，且利用合适的转子来满足有关设计策略。
2、矢量控制技术
矢量控制技术是过去发电机励磁控制系统中一直未被重视的内容，但其作为交流传动系统的解耦控制核心，将之合理的置放在交流励磁发电机上不仅可以实现电机的充分解耦，而且保证电机运行的稳定性，同时更能让发电机在输出电压、电流频率上不受转子速度和瞬时变动速度影响。这种控制技术的应用是将传统的刚性约束控制技术转变为柔性控制技术，从而创造出满足发电机与变压器双方共同需求的高效率运行目的。目前，国内已经有不少发电单位采用了矢量控制技术，它在交流励磁发电机的有功、无功解耦控制上效果明显。这一技术的利用是采用定子磁场、定子电压、定子定向的矢量控制，这因为励磁控制模型在完成之后，定子端口有功、无功表达方式必然变得更加方便，从而增加了系统控制准确性和及时性。
3、基于全模糊控制器的交流励磁发电机解耦励磁控制
在目前双通道解耦励磁控制模型、矢量控制技术的选用都是交流励磁发电机控制中常见方法，这些方法的应用通常都建立在精确的数学模型基础上，但受到发电机工作环境的特殊性、运行条件的复杂性影响，整个励磁控制系统的精确性很难得到有效保障，这是因为他们在工作中对控制效果是按照发电机自身参数为前提探讨的，而对于非线性、参数变动情况不加以考虑造成的。基于此，在交流励磁发电机励磁控制中应用模糊控制技可以实现良好的鲁棒性和动静态品质，而且它具有良好的控制性，不一控制对象的精确数学模型做依赖。
4、建立实验系统
由于目前的试验系统中普遍采用了双PWM控制器，这种控制器在电路控制上同原来核心控制组件相同，都是以电路的保护和驱动为核心的。因此在实验之中首先选择了转子位置信号的采集新策略，在这里所选用的信号采集仪器包含了定子电压、电流提供以及编码器的选用几个方面。而在转子侧面的转换器信号驱动方面，无法直接得出相关的数据，因此大多都需要采用模糊控制计算方法和理论进行处理和控制。
三、结论
在本文的研究当中，我们深刻的发现交流励磁发电机励磁控制系统在全模糊控制器研究中有着突出的优越性，它在控制算法和系统控制方面都能通过简单的机械控制实现，完全可以利用转子的转动速度、角度、位置和电压来实现。总的来说，这种控制方法的在应用中优越性突出、使用价值明显。
参考文献
[1]Wagh S R，Kamath A K，Singh N M.Non-linear Model PredictiveControl for improving transient stability of power system using TCSCcontroller/ /Asian Control Conference，2009：1627-1632.
[2]廖勇，姚骏，杨顺昌.交流励磁发电机励磁电源管压降引起的谐波及其消除方法的研究[J].中国电机工程学报，2004，24（4）：151-156.
[3]李晶，宋家骅，王伟胜.大型变速恒频风力发电机组建模与仿真[J].中国电机工程学报，2004，24（6）：100-105.
发电机控制系统改造 篇4
1 改造接线图
改造接线图如图1所示。
2 PLC程序设计
ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1
TITLE=程序注释BEGIN Network 1//网络标题//手动LD I0.1 AN M0.7 LPS
A I1.2=M0.0 LRD
A 10.7
AN I1.0=M0.1 LPP
A I1.1
A I1.2=M0.2 Network 2//自动
LD 10.0
LD M1.1
O M0.6
ALD AN M0.7
A I1.2
AN T101
LPS
TON T100,200
LDN T110
O M1.2 ALD=M0.4
LPS AN T100=M0.5 LRD
A T100
TON T110,200
LPP=M0.6
Network 3//电子调速器得电
LD MO.0
O M0.6=Q0.5
Network 4//额怠速控制
LD M0.1
O M0.4=Q0.6 Network 5//启动马达
LD M0.2
O M0.5=Q0.0 Network 6//怠速灯
LD Q0.6=Q0.1 Network 7//额速灯
LDN Q0.6=Q0.2 Network 8//低压报警
LD M1.4=Q0.3 Network 9//超温报警
LD 10.2=Q0.4 Network 10//发电
LDN 10.6=Q 1.1 Network 11//市电
LD 10.6=Q1.0 Network 12//故障综合
LD I0.2O M1.4=M0.7 Network 13
LD I0.0 A I0.6 LPS EU=M1.0 LPP
ED=M1.1 Network 14//市电恢复检测LDN T101
LD M1.0
O M1.2
ALD
A M0.6=M1.2 TON T101,200 Network 15//低压报警等待
LD Q0.0 O M1.3 AN T103=M1.3 AN QO.O Network 16
TON T103,600//低压报警等待LDN M1.3A I0.3=M1.4
END-ORGANIZATION_BLOCK
3 结束语
风光互补发电系统简介 篇5
一、概述
能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。
二、风光互补发电系统的发展过程及现状
最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。
近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。
在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。
目前国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。
据国内有关资料报道，目前运行的风光互补发电系统有：西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等。
三、风光互补发电系统的结构
风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
(1)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；
(2)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；
(3)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；
(4)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；
(5)蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。
风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。
风光互补发电比单独风力发电或光伏发电有以下优点：
●利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性；
●在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量[5]；
●通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。
四、风光互补发电系统的应用前景
(1)无电农村的生活、生产用电
中国现有9亿人口生活在农村，其中5%左右目前还未能用上电。在中国无电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区。因此利用风光互补发电系统解决用电问题的潜力很大。采用已达到标准化的风光互补发电系统有利于加速这些地区的经济发展，提高其经济水平。另外，利用风光互补系统开发储量丰富的可再生能源，可以为广大边远地区的农村人口提供最适宜也最便宜的电力服务，促进贫困地区的可持续发展。
我国已经建成了千余个可再生能源的独立运行村落集中供电系统，但是这些系统都只提供照明和生活用电，不能或不运行使用生产性负载，这就使系统的经济性变得非常差。可再生能源独立运行村落集中供电系统的出路是经济上的可持续运行，涉及到系统的所有权、管理机制、电费标准、生产性负载的管理、电站政府补贴资金来源、数量和分配渠道等等。但是这种可持续发展模式，对中国在内的所有发展中国家都有深远意义。
(2)半导体室外照明中的应用
世界上室外照明工程的耗电量占全球发电量的12%左右，在全球日趋紧张的能源和环保背景下，它的节能工作日益引起全世界的关注。基本原理是：太阳能和风能以互补形式通过控制器向蓄电池智能化充电，到晚间根据光线强弱程度自动开启和关闭各类led室外灯具。智能化控制器具有无线传感网络通讯功能，可以和后台计算机实现三遥管理(遥测、遥讯、遥控)。智能化控制器还具有强大的人工智能功能，对整个照明工程实施先进的计算机三遥管理，重点是照明灯具的运行状况巡检及故障和防盗报警。
室外道路照明工程主要包括：
●车行道路照明工程(快速道/主干道/次干道/支路)；
●小区(广义)道路照明工程(小区路灯/庭院灯/草坪灯/地埋灯/壁灯等)。
目前已被开发的新能源新光源室外照明工程有：风光互补led智能化路灯、风光互补led小区道路照明工程、风光互补led景观照明工程、风光互补led智能化隧道照明工程、智能化led路灯等。
(3)航标上的应用
我国部分地区的航标已经应用了太阳能发电，特别是灯塔桩，但是也存在着一些问题，最突出的就是在连续天气不良状况下太阳能发电不足，易造成电池过放，灯光熄灭，影响了电池的使用性能或损毁。冬季和春季太阳能发电不足的问题尤为严重。
天气不良情况下往往是伴随大风，也就是说，太阳能发电不理想的天气状况往往是风能最丰富的时候，针对这种情况，可以用以风力发电为主，光伏发电为辅的风光互补发电系统代替传统的太阳能发电系统。风光互补发电系统具有环保、无污染、免维护、安装使用方便等特点，符合航标能源应用要求。在太阳能配置满足春夏季能源供应的情况下，不启动风光互补发电系统；在冬春季或连续天气不良状况、太阳能发电不良情况下，启动风光互补发电系统。由此可见，风光互补发电系统在航标上的应用具备了季节性和气候性的特点。事实证明，其应用可行、效果明显。
(4)监控摄像机电源中的应用
目前，高速公路道路摄像机通常是24小时不间断运行，采用传统的市电电源系统，虽然功率不大，但是因为数量多，也会消耗不少电能，采用传统电源系统不利于节能；并且由于摄像机电源的线缆经常被盗，损失大，造成使用维护费用大大增加，加大了高速公路经营单位的运营成本。应用风光互补发电系统为道路监控摄像机提供电源，不仅节能，并且不需要铺设线缆，减少了被盗了可能，有效防盗。但是我国有的地区会出现恶劣的天气情况，如连续灰霾天气，日照少，风力达不到起风风力，会出现不能连续供电现象，可以利用原有的市电线路，在太阳能和风能不足时，自动对蓄电池充电，确保系统可以正常工作。
(5)通信基站中的应用
目前国内许多海岛、山区等地远离电网，但由于当地旅游、渔业、航海等行业有通信需要，需要建立通信基站。这些基站用电负荷都不会很大，若采用市电供电，架杆铺线代价很大，若采用柴油机供电，存在柴油储运成本高，系统维护困难、可靠性不高的问题。
要解决长期稳定可靠地供电问题，只能依赖当地的自然资源。而太阳能和风能作为取之不尽的可再生资源，在海岛相当丰富，此外，太阳能和风能在时间上和地域上都有很强的互补性，海岛风光互补发电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统，适合用于通信基站供电。由于基站有基站维护人员，系统可配置柴油发电机，以备太阳能与风能发电不足时使用。这样可以减少系统中太阳电池方阵与风机的容量，从而降低系统成本，同时增加系统的可靠性。
(6)抽水蓄能电站中的应用
风光互补抽水蓄能电站是利用风能和太阳能发电，不经蓄电池而直接带动抽水机实行补丁时抽水蓄能，然后利用储存的水能实现稳定的发电供电。这种能源开发方式将传统的水能、风能、太阳能等新能源开发相结合，利用三种能源在时空分布上的差异实现期间的互补开发，适用于电网难以覆盖的边远死去，并有利于能源开发中的生态环境保护。
风光互补抽水蓄能电站的开发至少满足以下两个条件：
●三种能源在能量转换过程中应保持能量守恒；
●抽水系统所构成的自循环系统的水量保持平衡。
虽然与水电站相比成本电价略高，但是可以解决有些地区小水电站冬季不能发电的问题，所以采用风光互补抽水蓄能电站的多能互补开发方式具有独特的技术经济优势，可作为某些满足条件地区的能源利用方案。
风光互补发电系统的应用向全社会生动展示了风能、太阳能新能源的应用意义，推动我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设，具有巨大的经济、社会和环保效益。
总结
风能和太阳能都是清洁能源，随着光伏发电技术、风力发电技术的日趋成熟及实用化进程中产品的不断完善，为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设。
总之，相信随着设备材料成本的降低、科技的发展、政府扶持政策的推出，该清洁、绿色、环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用。
发电机系统 篇6
关键词：励磁机 故障 维修
我公司自备电厂96年装备的QF-6-2型汽轮发电机，配1台ZLG-45型同轴直流励磁机，励磁机额定功率45kW、额定电压110V、额定电流235A，励磁调节使用手轮式磁场变阻器调节。投运以来运行正常，除使用过程中出现间歇性微弱火花外，未出现过其它故障情况。
2011年09月2#汽轮发电机大修，工作人员根据常规检查项目发电机及励磁机进行了常规项目的检查和试验后，09月23日根据生产衔接要求启动2#发电机，21时左右，2#发电机在并网过程中，运行人员在主控调节磁场变阻器由最大位置往减小位置旋转时，若正常情况下，缓慢旋转1/3圈后，减小励磁系统串入电阻，励磁电流增加，发电机端电压应逐渐升高至6.3kV，但监视表计发现发电机端电压一直保持在0.1-0.6kV左右，且未出现明显的上升趋势。
根据上述现象，检查发电机所有表计，转子电压（励磁电压）为-4V至-5V励磁电压，且极性改变。经过初步分析认为：因主控发电机保护装置未发出任何报警或保护信号，且在冲转前期，运行人员进行过认真的检查核实，机组已具备启动条件。发生电压不能正常升高后，运行人员又进行机组现场检查，未发现任何异常。说明发电机端电压不能正常升至额定电压主要问题来自于励磁系统。通过检查磁场变阻器、励磁机碳刷及接线、转子滑环及炭刷均无其他异常，判断励磁机回路没有了剩磁，不能正常自激建立工作磁场，导致不能正常升压。随即采用6.3V蓄电池给励磁机进行充磁，经过正反两次的充磁，发电机端电压仍不能正常升高，说明励磁机未能正常工作，未建立起磁场。
通过仔细分析，问题集中在励磁机本体故障上，检查发现励磁机输出电压极性改变，先期认为由于表计不准反映数据不真实，未怀疑接线问题。由于充磁不成功，怀疑恢复接线时接反了或在做试验时做反了。随后进行现场检查。现场检查励磁机接线发现，603、604主线接线正确，615、604测控线接线错误，并测量励磁机输出极性相反。如下图所示：
检查出现场接线出现问题后，立即调整接线，进行操作，调整磁场变阻器，励磁电流逐渐增大，励磁电压逐渐上升，但励磁电压极性改变，（转子电压表计电压变负值，励磁电流变为负值）发电机端电压逐渐正常上升。检查发现励磁系统整体极性已改变。
分析：由于错误接线方式励磁机励磁绕组短路，且将主磁级线圈极性反串入回路中，造成励磁电压反向，导致励磁输出正负极性改变，且不能正常升压。恢复原始接线方式后，由于线圈前次反串，励磁机励磁绕组剩磁方向改变，励磁电压输出极性仍然呈反向状态，励磁电流方向改变。
从整个状态来看，由于人为接线错误原因，发电机励磁磁极反向，进入发电机逆励磁状态。但由于汽轮发电机转向未改变，发电机本体的正常运行和使用影响不是很大。但在逆励磁状态下仍存在一些不良影响：①励磁机正负极性变反，使发电机发生逆励磁，在这种极性变反的过渡过程中，对发电机是有一定影响的。因为励磁电流减小时，发电机相当于失磁，要从系统中吸收很大的无功电流，而在励磁电流和变反的一段时间里，必有一个瞬间失步和同步的过程，只不过这个过程很快，一般未待处理就过了。②由于汽轮机转向没有变，发电机相序也不变，至于表计指示除前面提到转子电压和转子电流极性变反外，所有的交流表计指示不变。
由于本次发电机已正常并网，已确认发电机发生逆励磁，在旋转时励磁机不能通过外部能量进行磁场逆转，暂不必再解列处理，只需将励磁系统电磁仪表接线倒接，后台保护装置的转子电压和电流调整系数改为-1即可。等待以后发电机计划停机时，对励磁机磁场线圈予以人工逆励磁，使极性恢复，并将表计接线和保护装置的系数修改回来即可。
通过此次现场出现的问题，对于励磁系统运行和维护，要更加重视和熟知，因为励磁系统向发电机的励磁绕组供电以建立转子磁场，并根据发电机运行工况调节励磁电流以維持端电压和系统的电压水平，决定着电网与并联机组的无功功率分配，因此励磁系统的稳定对于发电机和电网的可靠性具有很大的意义，其直接影响发电机在事故下的变化状态，所以发电机对励磁系统可靠性要求很高。具体讲主要有：①励磁系统不受外部电网控制和影响，防
止电网出现故障时，电网与励磁系统相互影响，故障影响会越来越坏。②励磁系统本身的动态调整必须稳定，若不稳定，励磁电压波动，会严重影响发电机的电压波动，大型机组直接影响就近电网电压水平。③若电力系统故障，电网电压下降，发电机端电压下降时，励磁系统能够迅速提高励磁至峰值。即在强励作用下，对维持系统电压稳定及保护正确动作有利。所以，要求工作人员在今后的检修工作中，要集中精力，认真做好正常的运行和维护，尤其要加强励磁回路的运行和检修工作。在检修时，励磁回路接线必须正确，处理前做好记号和标示，防止发生误接或错接。另外，在做试验时，通直流电时要断开励磁回路，待测量完毕后再接通。如测试过程中励磁线圈必须通入直流电源，必须搞清极性，与励磁机的“正、负”极性对应，防止检修后再次出现以上状况。
参考文献：
[1]叶萍.船舶同步发电机励磁系统故障的事故树分析[J].机电设备，2012（05）.
[2]李长云.大型发电机励磁系统建模与参数辨识[D].山东大学，2005.
[3]何开教，方鸽飞，刘荣.发电机励磁系统调节参数对电力系统动态电压稳定的影响[J].机电工程，2012（01）.
发电机励磁系统的运行分析 篇7
关键词：发电机,励磁,运行
励磁系统在电力系统正常运行的情况下, 维持发电机或系统的电压水平;合理分配发电机间的无功负荷;提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性, 所以对励磁系统必须满足以下要求:正常运行时, 能按负荷电流和电压的变化调节 (自动或手动) 励磁电流, 以维持电压在稳定值水平, 并能稳定地分配机组间的无功负荷。应有足够的功率输出, 在电力系统发生故障, 电压降低时, 能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值 (即顶值) , 以实现发动机安全、稳定运行。励磁装置本身应无失灵区, 以利于提高系统静态稳定, 并且动作应迅速, 工作要可靠, 调节过程要稳定。
1 励磁系统的运行监督工作
做好励磁系统障碍和缺陷及处理情况的统计工作, 对统计资料进行分析, 并根据分析结果采取相应的措施, 以提高励磁系统的可靠性和电力系统稳定性。
1.1 励磁限制环节监督重点
1.1.1有进相运行工况的发电机, 其低励限制的定值应在制造厂给定的容许值和保持发电机静稳定的范围内, 并定期校验。
1.1.2自动励磁调节器的过励限制和过励保护的定值应在制造厂给定的容许值内, 并定期校验。
1.1.3励磁系统内各限制器和各种保护的定值以及与相关继电保护装置动作特性之间的配合关系应正确。
1.1.4励磁调节器的自动通道发生故障时应及时修复并投入运行。严禁发电机在手动励磁调节下长期运行。在手动励磁调节运行期间, 在调节发电机的有功负荷时必须先适当调节发电机的无功负荷, 以防止发电机失去静态稳定性。
1.1.5电源电压偏差为+10%~-15%、频率偏差为+4%~-6%时, 励磁控制系统及其继电器、开关等操作系统均能正常工作。
1.1.6在机组起动、停机和其它试验过程中, 应有机组低转速时切断发电机励磁的措施。
1.1.7定期用红外测温仪测量集电环和碳刷的温度, 夏季大负荷期间应缩短温度测量间隔, 一旦发现集电环与碳刷之间出现打火现象, 应立即停机处理, 避免事故扩大;运行中要始终保持碳刷和集电环通风顺畅。
1.1.8对新购进的碳刷进行验收。测定碳刷的固有电阻值, 测量碳刷引线接触电阻, 阻值要符合制造厂和国家标准。更换碳刷时必须使用同一型号的碳刷, 并且碳刷接触面应大于碳刷截面的80%。一次更换碳刷的数量不得超过单极总数的10%;碳刷弹簧的压力要符合制造厂家的规定。碳刷顶端低于刷握顶端3mm的碳刷应立即更换。
1.1.9运行中发现集电环上有油污时, 要采取办法清除。
1.1.10对励磁系统自动电压调节器 (包括电力系统稳定器, 即PSS) 自动投运率进行监督。投入率应满足相关标准及电网的要求。
1.1.11对励磁系统故障引起的发电机强迫停运次数和励磁系统强行切除率进行监督。因励磁系统故障引起的发电机强迫停运次数不大于0.25次/年。励磁系统强行切除率不大于0.1%。
2 励磁系统强励特性应满足以下要求:
2.1励磁系统具有短时过载能力, 电压强励倍数不低于2倍, 当发电机机端电压降至80%时, 仍有2倍强行励磁的能力, 其长期输出电流不小于1.1倍的发电机最大连续出力工况下的励磁电流能力。电流允许强励倍数为2。允许强励时间不小于20秒 (可以从0秒开始整定, 分辨率不大于1秒) 。
2.2发电机调差率为±10%连续可调。当励磁电流不大于1.1倍额定值时, 发电机转子绕组两端所加的整流电压最大瞬时值应不大于转子绕组出厂工频试验电压幅值的30%。系统事故导致发电机机端电压低于20%的额定电压值时, 可控硅保证可靠导通, 发电机不失磁。功率整流装置的一个柜 (插件式为一个支路) 退出运行时应能满足发电机强励及1.1倍额定励磁电流运行要求。
2.3风冷功率整流装置风机的电源应为双电源, 工作电源故障时, 备用电源应能自动投入。如采用双风机, 则两台风机接在不同的电源上, 当一台风机停运时应能保证励磁系统正常运行。冷却风机故障时应发信号。功率整流装置的均流系数应不小于0.85, 并定期进行检查。
2.4自动励磁调节器直流稳压电源应由两路独立的电源供电, 其中一路应取自厂用直流系统。
3 励磁系统限制功能应满足以下要求:
3.1自动励磁调节器的过励限制单元应具有与发电机转子绕组发热特性匹配的反时限特性, 在达到允许强励时间时, 将励磁电流限制在不大于额定值。强励电压倍数大于2倍的励磁系统应有强励电流瞬时限制功能。
3.2自动励磁调节器的低励限制特性应由系统静稳定极限和发电机端部发热限制条件确定。低励动作特性一般应计及发电机端电压的变化。
3.3自动励磁调节器的V/Hz限制特性应与发电机及主变压器的过励磁特性匹配。V/Hz限制及保护应有一定时延, 使发电机动态过程的励磁调节不受V/Hz限制单元动作的影响。自动励磁调节器应具有电压互感器回路失压时防止误强励的功能。
3.4励磁调节装置的各通道间应实现互相监测, 自动跟踪。任一通道故障时均能发出信号。运行的通道故障时能自动切换。通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。空载起励电压不高于发电机机端额定电压的10%。
3.5自动励磁调节器应具有电压互感器回路失压时防止误强励的功能。励磁调节装置的各通道间应实现互相监测, 自动跟踪。任一通道故障时均能发出信号。运行的通道故障时能自动切换。通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。空载起励电压不高于发电机机端额定电压的10%。
4 励磁调节器的调压范围应能满足以下要求:
自动励磁调节器的调压范围, 发电机空载时能在10-120%额定电压范围内稳定平滑调节, 整定电压的分辨率不大于额定电压的0.05%。手动调压范围, 下限不高于发电机空载励磁电压的5%, 上限不低于发电机额定励磁电压的130%。
5 励磁系统在发电机近端发生对称或不对称短路时应保证正确工作。励磁调节装置应具有过励限制、低励限制、电压/频率比率限制、电力系统稳定器 (PSS) 附加功能单元。励磁调节装置的各项限制和不正常运行时的调节通道切换应与发电机变压器组继电保护协调。
5.1自并励励磁系统引起的轴电压应不破坏发电机组轴承油膜, 否则应采取措施。
5.2励磁装置在一路工作电源失去和恢复时应保持发电机工作状态不变, 且不误发信号。
5.3大型发电机的励磁调节装置应有两个独立的自动通道, 通道间不共用电压互感器、电流互感器和稳压电源。这两个通道可并列运行或互为备用方式运行。
5.4手动励磁控制单元作为自动通道备用时, 应具有远方调整功能和跟踪功能。在自动通道故障时自动切到手动运行。
6 灭磁性能应满足如下要求
在强励状态下灭磁时发电机转子过电压值不应超过4~6倍额定励磁电压值。灭磁开关在操作电压额定值的80%时应可靠合闸, 在30%~65%之间应能可靠分闸。发电机转子过电压保护装置应简单可靠, 动作电压值应高于强励后灭磁和异步运行时的过电压值, 同时应低于转子绕组出厂工频耐压试验幅值的70%。起励电源容量一般应满足发电机建压大于10%额定电压的要求。起励成功后或失败时, 起励回路均应能自动退出
参考文献
发电机励磁系统参数辨识综述 篇8
建立准确的动态数学模型和系统动态参数的准确测量是电力系统稳定安全计算问题的关键之一。发电机励磁系统对电力系统的电压控制和稳定控制具有重要作用,尤其是对故障状态下的暂态稳定影响更大[1]。暂态稳定研究表明,用现场工业试验取得的励磁系统详细模型比采用Eq′恒定模型暂态稳定极限可提高4%~6%[2]。因此,对励磁系统有必要采用其详细模型、准确参数进行电网稳定计算。目前,IEEE等国际组织已提出了各种标准化的励磁系统模型可供选择[3],各种电力系统仿真软件多采用这些标准化模型,而实际励磁系统结构千差万别,因此需要运用参数辨识法对实际励磁系统模型进行辨识,得到其在所用仿真软件下的标准模型,或按实际系统结构自定义建模。模型结构一旦确定,下一步工作就是确定模型的参数。
一个精确的励磁系统模型不但要考虑励磁系统各个元件的特性,如自动电压调节器(AVR)、电力系统稳定器(PSS)、励磁机、电压/电流变换器等,还应该能反映它们之间的线性的或非线性的相互作用。制造厂家提供的参数通常是在离线试验的条件下,分别对每个元件进行测试得到该元件的参数,然后将它们综合在一起得到集成的系统模型参数,该参数没有反映元件间的相互作用,如果把这些参数直接用于电力系统的稳定计算仿真,所得的结果与实际情况会有差别[4]。因此,对现场运行的励磁系统进行辨识试验,根据现场采集的数据进行励磁系统参数辨识是一项非常重要的工作。为此,近年来,在发电机励磁系统参数辨识的方法和应用方面,国内外电力工作者做了大量的探索和实践工作。
1 国内外研究现状
在国外,早在20世纪70年代美国电力科学院(EPRI)即已提出用在线测试技术测试电机参数,并强调电机参数与运行方式密切相关,其后Demello、Dandero、Bollinger、UTA和GE公司先后对4大参数(指发电机、励磁机、原动机和调速器、负荷模型的有关参数)开展工作。在此基础上,IEEE所属电力系统各分委自1972年起相继发表了有关励磁系统、原动机和调速器、负荷的数学模型。在现场测试方面,日本的日立公司和关西电力公司于1981年对全套发电机组参数进行了现场在线测试。
在国内,清华大学电机系较早开展辨识技术的研究和应用,并取得了可喜成果[5]。20世纪90年代以来,东北、华北、西南等地区的电力试验研究院和电力公司都做过励磁系统参数辨识的工作,用的方法主要是时域法和频域法。之后人工智能方法在励磁系统参数辨识中得到较好的应用。
2 励磁系统参数辨识
系统辨识就是通过观测一个系统,或一个过程的输入与输出的关系,确定描述该系统或过程动态特性的数学模型。按照对待测系统的了解程度,可将系统分为黑箱(black box)、灰箱(grey box)、白箱(white box)3类。励磁系统属于灰箱系统,即可按物理机理先列出数学模型,再用系统辨识求出参数。
辨识过程如下:规定一代价函数(或称等价准则)Jθ,它通常是误差e的函数,实际系统和模型系统在同一激励信号x的作用下,产生实际输出信号yr和模型输出信号ym,其误差为e,经辨识准则计算后,去修正模型参数,反复进行,直至误差e满足代价函数最小为止。从不同的角度看,参数辨识有不同的分类方法[6]。对于发电机励磁这一连续系统,按照电力工程的习惯分类方法,将参数辨识方法分类为:时域法、频域法和人工智能法。
2.1 时域辨识法
按模型分类,时域辨识法可分为2类。第1类是非参数模型辨识法,即对待测系统首先辨识出非参数特性——时域响应(如阶跃响应),再用动态拟合技术,从动态特性曲线求取模型参数。第2类是参数辨识法,即经过积分、滤波及正交变换等处理,直接求得微分方程的各阶系数,或者用状态空间模型,以具体参数为估计对象,通过最小二乘法直接得到具有物理意义的特性参数。由于电力系统的科研和工程技术人员习惯于在计算和分析中应用具有明确物理意义的参数,从辨识方法的操作过程看,参数辨识法更简便,故在发电机励磁系统参数辨识中应用较多。参数辨识法包括时域最小二乘法和状态滤波法、矩形脉冲函数(BPF)法、分段线性多项式函数(PLPF)法等直接辨识法。
其中时域最小二乘法的特点是:采用状态空间模型,因此适用于多输入多输出(MIMO)系统,经线性化近似处理后还可用于非线性方程,可应用于系统某些状态量进入非线性区域的情形(其原理可参考文献[6])。但由于最小二乘法采用输出误差(OE)模型,必须采用非线性规划技术,这必然带来不收敛、多解等问题。而状态滤波法、BPF法、PLPF法则不存在这些问题,它们是基于方程误差(EE)模型的时域辨识方法。状态滤波法中滤波器的实现较麻烦,BPF法和PLPF法实现较容易。BPF法和PLPF法的优点是:直接从时域采样信号,无需进行快速傅里叶变换(FFT)运算,计算方法简捷,测试方法简单,不需要外加信号,仅仅需要系统自身充分激励就可以实现。这2种方法中,PLPF法比BPF法更精确,因而在国内得到广泛应用,并取得了较好的效果[7,8]。
下面描述PLPF时域辨识法的原理。
设待辨识系统为单输入单输出(SISO)模型:
在零初始条件下,对式(1)求n重积分,则
式(2)相当于对式(1)各阶导数项逐次积分,如果设法求出输入信号u(t)和输出信号y(t)的多重积分,则可以估计模型参数ai和bi。采用PLPF解决积分求解问题后,可以直接引用离散的最小二乘辨识来估计模型参数。
输入、输出可以用采集的离散数据向量与一个函数的内积表示:
定义分段线性多项式:
将F0(t)、F1(t)、…、Fm(t)积分得到:
其中,H为m×m维常矩阵:
此时式(2)可以改为
消去F(t)可得:
等式两边都转置后式(7)成为
利用最小二乘法就可以求解出模型参数ai和bi。
PLPF法的特点是:采用EE模型方法,辨识的是微分方程的系数,也即传递函数模型的系数。它不用迭代计算,不存在收敛性问题,且计算量较小。而且PLPF法可以在估计参数的时候,估计状态初始值,可应用于初始状态未知的情况。但辨识模型参数还需列方程转换成实际参数,有时实际参数个数多于模型参数系数,得不到实际参数的唯一解。这时需增加测量点,而有些测量点现场无法测得。PLPF法适用于SISO、MISO模型,也可推广到MIMO模型,但应用于MIMO模型时,模型参数与实际参数的关系可能很复杂,难以求解实际参数。另外,PLPF法只适用于线性模型。这些缺点在一定程度上局限了它的应用。但目前它是国内电力系统辨识领域应用较广泛的一种连续系统直接辨识方法,通过对待测系统输入、输出信号积分方式的改进,一些学者提出了新的励磁系统参数辨识方法[9,10]。
2.2 频域法
频域法应用信号处理技术,通过FFT将时域信号转换到频域,再利用最小二乘法原理辨识出励磁系统的模型参数,其优点是输入为伪随机信号,不影响机组正常发电,测试方法实用,可以直接求得传递函数系数。目前,它在励磁系统辨识中得到了广泛的应用[11,12,13,14],深得电力工作者信赖。
频域辨识法是将以维纳-何甫方程为基础的相关辨识法通过FFT转换到频域上得到的。由于时域上的卷积能转化为频域上的简单乘积,所以在频域上的计算将更加方便。维纳-何甫方程的傅里叶变换为
推导得:
式中Kf为相关积分与相关函数间的比值常数。
得到系统的频域响应后,再通过最小二乘法拟合,最后获得估计的参数。
频域FFT辨识法的特点是:具有滤波功能,当系统存在噪声干扰时,只要在统计学上不相关,就能得到良好的辨识效果;系统辨识不依赖于正常运行记录,不要求有先验的统计学知识;白噪声为伪随机码信号,对系统的扰动小,故可用于在线辨识,且易构成在线调试;可提供频域信息,如频率响应函数的幅频、相频特性,能够较好地与经典频域调节理论相配合,对调节系统进行有效的动态校正。除了不能用于非线性系统,FFT法理论上是一种很好的参数辨识方法,但在实际应用中,理想的伪随机码难以得到,对伪随机码的时间间隔、周期、采样频率、截止频率的取值间的配合难以掌握,应用结果表明频域法能较准确地辨识低阶系统,而对于三阶以上的系统参数辨识则效果较差。另外,频域辨识法和PLPF法一样也存在辨识模型参数转换成实际参数的问题。
2.3 人工智能方法
目前见之于文献并在实际中用于发电机励磁系统参数辨识的人工智能方法是遗传算法(GA)[15,16]。GA法鲁棒性强,对目标函数没有连续可微的要求,而且能避免陷入局部极小,适用于处理传统搜索方法无法解决的复杂和非线性问题[17]。正是基于GA法的这些特点,可将GA法应用于非线性系统的参数辨识。
用GA法进行系统参数辨识的步骤如下:对于一个实际的励磁系统,GA法首先选择相应结构的标准模型,或直接按照实际系统建模,然后任意设定多组模型参数,包括其中非线性环节的待优化参数,得到多个结构和参数都确定的模型,将现场采样得到的激励信号x加入到每一个确定模型中,可以得到对应的输出ym,将ym与实际系统的输出yr比较得到模型误差e,再用GA法不断进行优化,最终获得最优参数模型。
GA辨识法流程图如图1所示。
人工智能方法的特点是:原理简单;对激励信号没有特殊要求;能辨识非线性系统。但是,它没有滤波功能,而且对系统的先验知识要求较高,如必须先确定系统的详细模型结构,要了解待辨识的系统参数范围。这些先验知识制约着GA法辨识系统参数的精度。幸运的是,灰箱建模是电力系统辨识的一个特点,许多先验知识是可以得到的。仿真及实际应用的结果表明了该方法的有效性。笔者已将GA辨识法编制成软件包,用于福建电网主要机组励磁系统的参数辨识,该软件包也包括了频域和时域辨识法。通过测试发现,GA法克服了频域法和时域法的局限性,在各种测试条件下都能得到比较满意的效果,因此,GA法已被确定为福建电网励磁系统参数辨识的主要方法。关于该方法的详细应用情况可参考文献[17]。
3 结论
发电机无刷励磁系统改造 篇9
屯生建电厂3#发电机无刷励磁调节器由山东博山电器设备厂生产, 自1997年投运以来误动多次, 特别在2003年的一次误动事故中引起机组解列。该调节器为模拟型调节器, 已被淘汰。由于调节器调节速度慢、可靠性差、接线繁琐、故障频发, 已不能满足现代电力系统对动态品质及稳定要求。为此, 采用WLZ型微机型发电机励磁调节器装置代替原调节器, 该装置具有以下特点: (1) 调节器由两个硬件完全独立的通道构成, 每个通道均有AVR和FCR两种运行方式。通道间相互跟踪控制, 故障时实现快速无扰切换。 (2) 具备恒压PID、恒流PI调节, 有功补偿、无功调差;转子、定子电流限制器, 软件给定, 满足软启动、零启升压、自动跟踪, P/Q、V/Hz限制器, 励磁监视、装置自诊断等功能。 (3) 具有故障录波和记忆功能, 为处理故障提供依据, 缩短故障处理时间。 (4) 液晶显示、键盘整定、操作简便直观, 完善的励磁系统管理软件, 可随时查看发电机励磁装置实时运行状态参数及故障信息, 方便运行人员操作维护。 (5) 采用非线性电阻灭磁。在发电机内部发生故障能快速灭磁, 缩短故障点燃弧时间, 避免事故扩大。 (6) 调节装置安装在原励磁调节柜内, 节约了材料费用和安装费用。
通过控制励磁调节器可控硅的导通角, 向发电机的无刷励磁机提供一个可调节的直流电流, 实现直接自动控制发电机励磁, 稳定发电机机端电压, 抑制动态过电压;提供同步发电机无功功率及无功调节, 提供电力系统动态及暂态稳定性。
3#发电机无刷励磁系统改造后, 自2006年12月投运以来有效防止了因系统振荡引起停机解列事故发生。
发电机冷却系统故障分析与处理 篇10
1. 故障现象
某厂G号发电机小修时, 在做定子泄漏电流试验时, 发现U相泄漏电流与V、W相比较, 严重不平衡, 是其它两相的4倍。定子水压试验情况:试验压力0.5MPa, 历时8h, 压力下降到0.4MPa, 定子水压试验不合格, 但机内检查并未发现水迹。
机组参数如下。
机组编号:G号发电机;型号:QFSN-300-2 2Y;励磁电流:2 510A;额定电压:20 000V;励磁电压:302V;额定电流:10 189A;频率:50Hz。
2. 分析与处理
通过电气试验与水压试验情况对比, 这两个试验有着必然的联系, 极有可能是定子线圈有渗水现象, 必须找到漏点才能从根源上消除设备事故隐患。将试验水压提到0.8MPa, 发现发电机汽轮机侧8点钟位置一接头手包绝缘处有水渗出。剥开手包绝缘发现三通焊口有一细小砂眼漏水, 对漏点进行补焊处理。
3. 处理后的试验结论
恢复绝缘引水管, 水压试验合格;恢复手包绝缘。电气试验针对重新包扎的手包绝缘进行了电压外移试验, 并进行了修后直流泄漏电流试验。发电机再进行定子水压试验结果合格。
二、发电机冷水管脱落导致定子接地跳闸
1. 事故经过
某年9月28日, 某电厂发电机定子冷却水泄漏进发电机, 定子接地保护动作, 机组跳闸。9月28日12:42, 运行人员监盘时发现“3号发电机液位高”、“3号发电机液位高高”相继报警, 氢气压力由0.288MPa逐渐升高至0.39MPa, 值班人员立即上报并对密封油系统、定子冷却水系统及氢气冷却器系统进行全面检查, 并对发电机进行排污, 发现有水排出;13:05, 在发电机排水过程中机组定子接地保护动作跳闸。机组跳闸后进行了紧急停机操作。
2. 事故原因分析
(1) 3号发电机定子冷却水管路制造质量存在固有缺陷。发电机汽机侧定子绕组3点钟位置处, 汇水环至发电机绕组挠性绝缘引水管线圈侧接头脱落, 是造成此次事故的直接原因。
(2) 3号发电机定子冷却水泵出口压力及发电机入口定子冷却水压力没有接入至DCS系统中, 而仅在就地设置了压力表。运行人员对定子冷却水系统压力没有实时监视, 是造成此次事故的间接原因。
(3) 定子冷却水箱水位仅就地装设了水位表, 没有接入至DCS系统中, 而仅有水位高、低报警信号。运行人员对定子冷却水箱水位没有实时监视, 是造成此次事故的间接原因。
(4) 发电机排污发现有水垢, 运行人员没有按规程要求打闸停机, 造成发电机进水量增加, 是造成此次事故的间接原因。
3. 防范措施与处理
(1) 充分利用机组设备检修的有利时机, 对重要部件、重点部位进行详细全面地检查、检修、试验, 降低和减少设备故障。
(2) 对发电机定子冷却水泵出口压力、发电机入口定子冷却水压力、定子冷却水箱水位计等表计接引至DCS系统中。对就地表计的数据要求巡检员按时检查记录, 便于准确核对数据。
(3) 加强运行人员的的培训力度, 工作中严格执行运行规程, 牢固树立“保设备”意识。
三、发电机内冷水管泄漏, 转子接地停机
1. 事故经过
某年8月18日, 某电厂9#发电机转子冷却水管路由于制造质量存在缺陷, 焊缝砂眼发生贯穿性裂纹泄漏, 造成机组停机检修。
8月18日3:42, 9#机发“转子一点接地”信号, 复归后检查回路正常, 测转子正极对地电压40V, 负极对地电压46V, 恢复信号、光子牌, 信号消失。8月18日9:15, 检查发现发电机汽侧端盖沿气隙冷却水管往外渗水, 9#机有功功率减至55MW, 外部检查无异常。10:05, 申请调度同意, 22:45, 停机检修。
9月9日发电机转子送检后, 判明泄漏点为转子负极第8圈端部的第3匝线棒处冷却水管焊缝处有砂眼漏泄, 抢修处理后返厂。
2. 事故原因
(1) 制造质量存在缺陷。
(2) 9#机转子线圈采用强迫水循环水内冷方式, 正常运行时, 缺少对转子线圈焊缝的检查手段。
3. 防范措施
(1) 充分利用检修设备的有利时机, 对重要、重点部位进行详细全面检查、检修、试验。
(2) 加大技术培训力度, 提高检修人员的技术水平以及对异常现象的分析和判断能力, 有效降低和减少设备故障的发生。
(3) 从检修管理入手, 狠抓检修质量管理。严格监督检修人员按照检修作业指导书、检修工序工艺卡的标准进行检修, 责任落实到人, 考核到位。
四、结语
发电机系统 篇11
关键词：风力发电；磁齿轮电机；直接转矩控制；磁链计算
风力发电目前已经得到了广泛的应用，越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，我国在风力发电方面也投入了较多的人力和物力，已经建成了一些具有一定规模的风力发电场。随着风力发电产业的发展，相关技术支撑显得越来越重要了，发电系统作为风力发电的主要核心部分起着至关重要的作用，本文的研究对象是永磁复合电机的DTC风力发电系统，文章主要从三个方面作了介绍。
1 直接转矩控制
1.1 直接转矩控制原理
永磁同步电机的电磁转矩取决于定子交、直轴电流，还没有达到完全解耦。为此需要进行坐标变换解耦，需要坐标变换解耦，求出在以定子磁链Ψs方向为M轴的M、T坐标系的永磁同步电机的转矩方程。图1为永磁同步电机M、T坐标系及d、q坐标系的关系图及电动机各向量。图中，A为定子A相绕组轴线，Ψs为定子磁链，该磁链包括定子电流产生的磁链Ψa和永磁磁链Ψf 。
永磁同步电机输出转矩与定子磁链幅值、永磁磁链幅值及定转子磁链夹角δ的正弦成正比。在实际运行中，保持定子磁链幅值为额定值，以充分利用电机的铁心，永磁同步电机的转子磁链幅值也为恒值，要改变电机转矩的大小，可以通过改变定、转子磁链夹角的大小来实现，这就是直接转矩控制理论的指导思想。
当实际电磁转矩小于给定时，应选择使磁链沿原方向旋转的电压矢量，由于电机的机电时间常数远大于电磁时间常数，使得定子磁链瞬时转速变得比转子转速快，造成定转子磁链之间的夹角瞬时增加，转矩迅速增大，反之亦然。这样空间电压矢量选择，使得定子磁链不停地进进退退，瞬时改变功率角，使转矩得到快速动态控制。
1.2 磁齿轮电机直接转矩控制系统的实现
1.2.1 磁齿轮原理
磁齿轮电机是利用调磁环对内外磁场进行调制的，分析其磁场时可以分三步进行计算，第一步计算没有调磁环作用时，绕组建立的外部磁场，第二步计算调磁环对磁场的调制函数，第三步在第一步、第二步基础上计算实际的外部磁场。
当不存在调磁环时，定子绕组在外层空间建立的磁场可表示为[5]：
Bri=axcos[xpi（θi-ωit+γ0） ]（1）
Bti=bxsin[xpi（θi-ωit+γ0）] （2）
式中 Bri——定子绕组磁场在空间某点磁感应强度径向分量；
Bti——定子绕组磁场在空间某点磁感应强度切向分量；
ax——定子绕组所产生磁场的Bri中第x次谐波的傅里叶系数；
bx——定子绕组所产生磁场的Bti中第x次谐波的傅里叶系数；
pi——定子绕组所形成磁场的极对数；
ωi——定子绕组形成磁场的旋转角速度；
γo——定子绕组形成磁场的初始位置；
θi——定子绕组形成磁场的空间位置角；
当调磁环存在时，调磁环对绕组所建立的磁场进行调制。
1.2.2 两相静止电压Uα、Uβ计算
根据电压传感器检测的直流母线电压Udc 以及Sa、Sb、Sc状态通过下式计算得出两相静止电压Uα、Uβ。
U
U=1 -1/2 -1/2
0
/2
-/2
S
S
S （3）
1.2.3 磁链和转矩计算
在永磁同步电机直接转矩控制系统中，定子磁链矢量的幅值和角位置、转矩可由下列式子进行观测计算。
ψ
=（uα
-Riα）dt
ψ
=
（uβ
-Riβ）dt （4）
|ψs|= （5）
θ=arctan（） （6）
Tem=1.5p（ψiβ-ψi） （7）
综上所述，风力发电低速直驱永磁同步电机的控制过程可描述为：风力带动风轮转动，通过风速检测装置检测风速，并将风速信号送入MPPT最大风力跟踪控制系统，永磁同步发电机安装位置检测系统将转速信号检测送入MPPT最大风力跟踪控制系统，利用公式计算出最佳叶尖速比λ，功率系数是叶尖速比λ的函数，将风力机系统的Cp和λ函数关系曲线存入系统，对于一个叶尖速比λ，查表得出对应的功率系数Cp，利用公式计算出风机的输入功率，则T=P/ω，从而得出发电机的输入转矩。
风力机只有运行到一个特定的速度下才会有最高的效率，最大风能跟踪的过程中，在浆距角一定的情况下，总有一个最佳的功率系数对应一个最佳的叶尖速比λopt ，此时风机效率最高，通过检测装置检测风速，在风速已知的情况下，可以利用最佳叶尖速比计算出最佳转速，将计算出的最佳转速送入直接转矩控制系统，利用PI转速调节器控制发电机转速始终跟随最佳转速，保持发电机转速的稳定。将检测装置检测出的直流母线电压以及发电机定子电流送入转矩和磁链观测器，利用公式计算出磁链幅值，电磁转矩实际值，以及位置信息，PI转速调节器计算出电磁转矩的给定值与计算出的实际电磁转矩进行滞环调节，通过控制电压矢量来实现控制定转子磁链夹角的变化，从而减小或增加电磁转矩来实现滞环控制。与此同时对磁链也进行滞环控制，其控制方式与对转矩控制相似，都是通过选择电压矢量来实现其滞环控制，保持磁链基本保持在一个恒定值上下小幅波动。
2 磁链观测器的实现
本文采用一种新的方法解决磁链计算当中存在的问题，电压法计算磁链依据式（4）进行建模，程序实现时一般采用低通滤波器（LPF）代替积分器进行计算，磁链观测器采用二级低通滤波器，加入积分进行动态修正。相对于一级低通滤波器而言，二级滤波器可以更准确的逼近真实的磁链计算相位，相位误差会较大幅度减小，同时也会使得计算出的磁链幅值与真实值更加接近。加入积分器主要为了消除对电机感应电动势采样过程带有的直流偏置，该积分模块通过转速计算出积分周期，前端通过滞环比较出积分周期个数k， k个电周期积分一次，根据傅里叶变换，该方法可以计算出二级滤波后信号带有的直流分量，然后在而二级滤波后信号中去除直流分量，得出不含有直流分量的、相位以及幅值较精确磁链计算结果。
η= （8）
η>1+γ or γ<1-γ k=k1 （9）
1-γ<η<1+γ k=k2（10）
式中γ为滞环宽度系数，ω为电角速度，ω*为给定转速计算出的角速度，η为二者的比例系数，反映出电机的旋转状况，也可以反映出电机是处于稳态运行，还是动态调整的过程中，当第一式成立时电机处于动态调整过程中，此时积分周期个数k应取较少的个数k1，当第二式成立时电机正处于稳态运行，此时积分周期个数k可以取较大的个数k2。从该种算法中看出，该算法更加适于转动惯量较大的电机，尤其是当电机稳态运行时，效果更加明显。
3 结论
本文针对一台磁齿轮电机，将直接转矩控制算法应用到其风力发电控制系统当中，对其进行了理论分析、仿真测试、实验测试。通过本文研究得出和验证以下结论：
①磁齿轮电机具有低速大转矩特性，因为其有磁场调制功能，所以在运行当中，相对于普通的永磁电机，有较高的转矩电流比。
②针对磁齿轮电机，MATLAB/Simulink 仿真和实验结果验证了所提直接转矩控制方法的有效性，利用DSP编写控制程序的实验过程中，体现出了DTC简洁明了、易于程序实现的特点。
③本文提出了一种新的磁链计算方法，该方法易于编程化实现，通过实际的控制，验证了该方法的可行性。
参考文献：
[1]刘英培.PMSM直接转矩控制方法及实验研究[D].天津：天津大学， 2010.
[2]韩学栋.电动汽车用新型永磁复合轮毂电机控制系统研究[D].南京：东南大学，2012.
[3]袁登科，陶生桂等编著.交流永磁电机变频调速系统[M].北京：机械工业出版社，2011.
浅谈发电机氢冷系统 篇12
1) 氢气比重比较小, 相对于其它气体来说它的阻力损耗比较小。2) 氢气是不助燃的气体。3) 氢气比热较其它气体来说大一些。4) 氢气化学价比较稳定。氢系统的冷却有内冷外冷之分, 冷却介质有气体和液体之分, 所以冷却介质和冷却方法相互配合, 效果应该更好。发电机的冷却方式一般为水—氢—氢。其中“水”指发电机定子绕组导线内是水冷却, 第一个“氢”指发电机定子外冷采用氢气, 第二个“氢”代表发电机转子内外冷却均采用氢气。一般来说水作冷却介质, 只能用于内冷, 而且常用于发电机定子绕组。因为定子不转动, 只需水质合格即可, 而且水作为冷却介质成本低, 可以在发电机外冷却后循环使用。
2 氢气冷却的缺点
1) 它是可燃物, 使的生产危险点控制更加严格。2) 它需要专用的密封装置, 增加了系统的复杂性。国内有双水内冷机组, 即转子绕组导线内也通水冷却, 但由于转子在高转速下, 既要绝缘又要密封, 会给制造加工和机组正常运行带来很多困难。
3 氢气系统设备的组成、功能及原理
氢气系统主要设备由氢气干燥器装置、氢气循环风机、氢气泄露报警器、油水探测报警器、置换控制阀五部分组成。1) 氢气干燥器是用来除去发电机内氢气中的水份而设的。当发电机中的氢气含水量过高将会对发电机造成多方面的不良影响, 我厂在发电机外设置专用的氢气干燥器, 它的进氢管路接至转子风扇的高压侧, 它的回氢管路接至风扇的低压侧, 从而使机内部分氢气不断地流进干燥器内得到干燥。其中我厂氢气去湿装置采用冷凝式 (即分子筛式) , 其基本原理是:将进入去湿装置内的氢气冷却到-10℃左右, 氢气中的部份水蒸汽将在干燥器内凝结成霜, 然后定时自动化霜, 霜溶化成的水流进集水箱 (筒) 中, 达到一定量之后发出信号, 由人工手动排水。经过冷却脱水的氢气在送回发电机之前被加热到18℃左右, 加温设备也设置在去湿装置内, 经过这一处理过程, 从而使发电机内氢气中水份逐步减少。2) 氢气循环风机:氢气循环风机用于冷凝式氢气去湿装置系统中, 在发电机停机或盘车状态下, 开启循环风机, 以确保氢气至湿装置的正常循环。3) 氢气泄露报警器:氢气泄露报警是为了报告何处有氢气泄露情况而设置的, 它在定冷水、氢冷水、发电机A、B、C三相分相母线等部位都设有氢气浓度高检测报警元件。4) 油水探测报警器:当发电机内部漏进油或水, 油水将流入报警器内。报警器内设置有一只浮子, 浮子上端载有永久磁铁, 在报警器上部设有磁性开关。当报警器内油水积聚液位上升时, 浮子随之上升, 当达到一定值时永久磁铁吸合, 磁性开关接通报警装置, 运行人员接到报警信号后, 即要进行手动操作报警器底部的排污阀进行排污, 并要及时调整密封油压和检查油、水的来源。5) 置换控制阀:置换控制阀是几只阀门的集中组合、装配而成。发电机正常运行时, 这几只阀门必须全部关闭, 只有发电机需要进行气体置换时, 才由人工手动操作这几只阀门, 按照发电机内气体置换要求进行操作。
发电机内的气体置换。置换的目的, 众所周知, 氢气与氧气、空气不能混合, 一旦混合就有爆炸的危险, 但是安装完毕的发电机, 大修后的发电机机壳内充满空气, 而运行时要通入氢气, 所以为了安全起见, 必须进行气体置换。常用的置换方法有两种:一种为抽真空置换方法 (常用于小型氢冷发电机组) 。一种为中间气体置换方法 (常用于大型氢冷发电机组) 。常用的中间气体是二氧化碳和氮气, 二氧化碳或氮气的纯度要求为99%以上, 含氧量在1%以下。二氧化碳或氮气用管道直接接在发电机上, 或用瓶装的, 瓶装的二氧化碳或氮气应放置在系统接口处, 以便在紧急情况下备用。
氢气的置换分为两种, 即抽真空法、中间置换法。具体操作如下:1) 抽真空置换, 该方法必须在发电机静止下或盘车中进行, 其操作过程为:开启抽真空装置, 打开底部、顶部抽真空门, 待发电机内真空约为当地大气压力时 (有时候因地理位置或其他原因达不到, 但不得低于580mm汞柱) , 关闭顶部、底部抽真空门, 缓慢打开发电机补氢门, 待发电机内部氢压为正压时, 打开底部排污门并取样化验, 测得氢气纯度达90%时, 集中注意监督, 继续进行排气, 连续化验至氢气纯度为96%时, 即为合格, 并将氢压升至规定值, 充氢工作结束。2) 中间置换法, 用二氧化碳置换时, 先将二氧化碳从发电机底部通入, 将空气从上部派出。用氮气从发电机顶部通入, 将空气从下部排出。由排出口取气样化验当氮气的含量达85%以上或二氧化碳含量达85%以上, 压力大于50千帕时候, 可停止冲氮或二氧化碳, 关闭进气排气门。冲氮或二氧化碳停止后, 开始冲入氢气, 置换出氮气或二氧化碳, 此时开发电机底部排污门, 逐步将氮气 (二氧化碳) 排净, 取气样化验, 测得氢气纯度达90%, 集中注意监督, 连续化验至氢纯度达96% (必须连续三次取样合格) , 即为合格, 关闭底部排污门, 继续充氢至规定值, 充氢工作停止。
4 氢气系统的日常维护及注意事项
1) 发电机内氢气压力不得过低, 以确保发电机各部件温升不超限。2) 氢气压力不得过高, 防止通风损耗增大, 同时会造成漏氢量增加, 影响机组的安全运行。3) 发电机内氢气纯度必须维持在98%左右, 氢气纯度低, 一是影响冷却效果, 二是将增大发电机运行的不安全系数。氢气纯度低于报警值 (90%) 是不能继续正常运行的, 至少不能满负荷运行, 并要求进行发电机排污, 以使氢气纯度达到要求。4) 氢气水分不得过大, 否则会造成发电机绝缘下降等不良后果。5) 氢气纯度检测装置进、出口上安装着两个排污阀, 要定期进行排污, 防止影响纯度检测装置的灵敏及准确度。6) 定期检测油水探测器内是否有油、水等物质。7) 定期对干燥装置进行放水。8) 在氢气系统周围严禁有动火工作, 如果必须进行动火工作, 则应该严格执行一级动火票。
5 氢气泄露与检测方法
由于大型发电机组结构复杂, 结合面多, 而且氢气渗透性很强。所以漏氢现象时有发生。漏氢影响到机组的安全运行, 必须引起高度重视。查漏的方法可以用卤素检漏仪或肥皂液涂刷, 观察有无气泡来判定是否泄漏。具体有以下方面易漏:1) 套管及底座;2) 大盖结合面。3) 密封瓦;4) 冷却器上下结合面;5) 底部放油门和放水门;6) 密封油箱处;7) 放电机底部干燥器与管道门、安全门;8) 放电机温度计接头处及局部氢管和二氧化碳管等等。
6 结语