一 電站狀況

       湖北省宜昌市某電站建于八十年代后期，是400kW的低壓機(jī)組。勵(lì)磁方式電路為三相半控可控硅整流.額定勵(lì)磁電壓：35V，額定勵(lì)磁電流135A, 由于運(yùn)行年久，設(shè)備逐日老化，故障漸增。其中電氣設(shè)備的勵(lì)磁控制部分電路復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生勵(lì)磁故障，從而被迫多次停產(chǎn)修理，影響了電站運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

       原來(lái)勵(lì)磁部分采用多塊印刷電路板插件，在山區(qū)濕霧的環(huán)境長(zhǎng)期運(yùn)行后接插口氧化發(fā)黑,經(jīng)常發(fā)生接觸不良的故障。電路運(yùn)行參數(shù)也不穩(wěn)定，用鉗表檢查整流變壓器的二次電流，不平衡度已達(dá)20％以上而且不穩(wěn)定。不過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)的兩個(gè)主要部件——整流變壓器和三相晶閘管橋路，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)其性能尚好，仍然有繼續(xù)使用的價(jià)值。

二 改造方案的選擇

       如果要保證舊電站正常運(yùn)行生產(chǎn)，繼續(xù)使用故障事后檢修的做法是行不通了，應(yīng)該從根本上改善勵(lì)磁系統(tǒng)的性能和可靠性。為此有如下三個(gè)方

       一是通常的狀態(tài)檢修的模式。對(duì)癥下藥地進(jìn)行電路的修理和調(diào)整，力求恢復(fù)勵(lì)磁的正常運(yùn)行參數(shù)。這方案看起來(lái)最簡(jiǎn)單，實(shí)施起來(lái)卻不容易。因?yàn)闀r(shí)隔多年，原來(lái)的電路板和元配件已很難尋覓。晶閘管勵(lì)磁電路是比較復(fù)雜的技術(shù)，在電站現(xiàn)場(chǎng)改裝和調(diào)試電路，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的資深技術(shù)人員和完備儀器，否則檢修效果難以保證，甚至有可能擴(kuò)大故障。

       二是徹底改造，對(duì)原來(lái)勵(lì)磁系統(tǒng)推倒重來(lái)，訂做全新的勵(lì)磁裝置。此方案投資大，訂貨周期長(zhǎng)，從確定方案到現(xiàn)場(chǎng)安裝成功運(yùn)行需時(shí)半月以上。電站停產(chǎn)損失較大。

       三是改進(jìn)性檢修模式。保留原來(lái)的一次電路，只更換勵(lì)磁控制的電路。在我們這個(gè)電站，變壓器和可控硅尚有使用價(jià)值，如果更新了其控制中樞部分，整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)就可健全運(yùn)行，而且新的控制裝置會(huì)使勵(lì)磁系統(tǒng)的性能會(huì)有所提高。這是最簡(jiǎn)單有效的改造方案，關(guān)鍵在于要有合適于維修的控制裝置。使用ELC-01維修型勵(lì)磁控制器，為小型電站勵(lì)磁系統(tǒng)的修理改造找到了理想的解決辦法。

三 維修型勵(lì)磁控制器的性能

       ELC-01型控制器專(zhuān)用于對(duì)舊勵(lì)磁設(shè)備的改造和升級(jí)?？刂破靼丫чl管勵(lì)磁的觸發(fā)控制和發(fā)電機(jī)的起勵(lì)有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)裝置內(nèi)，使用了它可以保留原來(lái)主要部件（即原來(lái)的配電屏、可控硅、整流變壓器等部件留用），只更新控制中樞電路部分，把控制器掛在勵(lì)磁屏上接好線即可完成現(xiàn)場(chǎng)安裝，而調(diào)試全免。全部的工作就是十五條電線的連接。

       裝置內(nèi)包含了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的全部核心技術(shù)，其功能比當(dāng)前市場(chǎng)使用的同類(lèi)設(shè)備要更加完善和可靠，控制器內(nèi)的功能有：

        1.  晶閘管移相觸發(fā)電路：適用于三相半波或三相全波半控整流電路?？捎|發(fā)大至400A的晶閘管；

        2.  三相同步移相變壓器：其內(nèi)部相序關(guān)系已調(diào)整正確，省去了復(fù)雜的同步理相工序；

        3.  給定調(diào)節(jié)：“自動(dòng)給定”按發(fā)電機(jī)恒壓來(lái)運(yùn)行，“手動(dòng)給定”按恒勵(lì)磁電流來(lái)運(yùn)行；

        4.  無(wú)功功率調(diào)差和調(diào)差互感器；強(qiáng)勵(lì)功能；發(fā)電機(jī)過(guò)電壓降勵(lì)；手動(dòng)滅磁等5項(xiàng)功能；

        5.  殘壓起勵(lì)電路：其中包括激勵(lì)功率二極管，繼電器起勵(lì)保護(hù)；

        6.  三相相序檢測(cè)指示：在三相可控整流系統(tǒng)中相序的正確是非常重要的，錯(cuò)相會(huì)造成勵(lì)磁電流失控甚至事故。附加的此功能使用戶(hù)免配置專(zhuān)用的相序儀器，令理相工作更便利。

        7.  勵(lì)磁電壓3.5位數(shù)字顯示；

過(guò)低頻保護(hù)，機(jī)端過(guò)壓自動(dòng)減勵(lì)（孤立網(wǎng)時(shí)用，可選）；
       這些功能全部在裝置的面板上可以調(diào)節(jié)和顯示。控制器由原來(lái)繁多的插件集成為了一個(gè)高性能的一體化電路，因此大大的提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的性能。

四 改造的步驟

        1、安裝：首先是安裝固定好控制器。控制器為高360mm深320mm寬140mm的盒式裝置，可以在勵(lì)磁屏邊面上用4只M5螺絲固定。無(wú)須另開(kāi)安裝孔。

        2、理相：為了防止相序錯(cuò)誤造成勵(lì)磁電流失控，在正式投運(yùn)前要進(jìn)行理相。把控制器接入三相網(wǎng)電源后，如果控制器面板上的“錯(cuò)相指示”燈不亮或微亮，表示相序正確。反之燈明亮則表示相序錯(cuò)了，要重新調(diào)整輸入電源的相序?？刂破鞯南嘈蛘_后就以此為依據(jù)，去跟蹤認(rèn)定發(fā)電機(jī)、整流變壓器和晶閘管整流橋的正確的A、B、C相序。

        4、接線 ：新控制系統(tǒng)的接線工作是很簡(jiǎn)單的按圖索驥，一共是13條接線（有調(diào)差功能的要增加2條）。

        5、運(yùn)行 ：勵(lì)磁控制器是免調(diào)試的，只要接線正確，相序無(wú)誤，就可以投入試運(yùn)行。運(yùn)行操作也很簡(jiǎn)單，按正常的操作規(guī)程使發(fā)電機(jī)組進(jìn)入起勵(lì)的狀態(tài)后，輕輕一旋控制器上的起勵(lì)開(kāi)關(guān)，機(jī)組立即起勵(lì)建立電壓（數(shù)字電壓表、電壓信號(hào)燈亮）。此時(shí)松手，起勵(lì)開(kāi)關(guān)自動(dòng)復(fù)位，然后把發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)到400V,起勵(lì)完成。接著進(jìn)入下一個(gè)工作環(huán)節(jié)—準(zhǔn)同期并網(wǎng)。

五 改造效果

        本項(xiàng)技術(shù)改造工作取得滿(mǎn)意的效果，主要效果在于

        1、成本低，控制器設(shè)備和改造工資全部費(fèi)用只要幾千元。

        2、接線簡(jiǎn)單，全部工作過(guò)程（從動(dòng)工到成功并網(wǎng)送電）只用了6小時(shí)。

        3、改造后勵(lì)磁系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，電氣性能得到改善。控制器工作可靠，連續(xù)運(yùn)行半年后檢測(cè)三相整流輸入電流平衡性在2％之內(nèi)。

        4、即裝即用，現(xiàn)場(chǎng)免調(diào)試。同時(shí)控制器的互換性好，如有故障在幾小時(shí)內(nèi)有備用裝置補(bǔ)上，電站用戶(hù)免維修。改造無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，不存在失敗的可能

       5、控制器的不足之處：電站的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電位器一般都是采用多圈電位器，而此控制器采用是普通的單圈電位器，調(diào)節(jié)的靈敏度高。初用時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)的幅度不適應(yīng)，容易出現(xiàn)調(diào)節(jié)不細(xì)致的情況，甚至用力過(guò)大會(huì)使電位器損壞。

六  結(jié)束語(yǔ)

       同時(shí)在廣東、湖南、河南等地方的多座水電站進(jìn)行了同類(lèi)的勵(lì)磁系統(tǒng)改造工作，均取得了滿(mǎn)意的效果。一般而言，開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的使用壽命是8—10年，但小水電站的運(yùn)行環(huán)境差——表現(xiàn)在：1長(zhǎng)期運(yùn)行在網(wǎng)電過(guò)壓（430V以上）下；2常發(fā)生解列跳閘飛車(chē)，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的操作過(guò)電壓沖擊，山區(qū)也易感應(yīng)雷擊；3不精確的并網(wǎng)造成過(guò)電流沖擊等等——使電站電氣設(shè)備的運(yùn)行故障率比較高，壽命縮短。其中勵(lì)磁控制電路是相對(duì)脆弱的電子器件，故障率相對(duì)更高。山區(qū)霧氣濕度大，電路接點(diǎn)容易氧化而接觸不良，這也是造成勵(lì)磁系統(tǒng)故障率的一大原因。某些KJ集成電路的電路，內(nèi)部繁多的接插件（集成電路插座、電路板接插、連線接插，使插點(diǎn)達(dá)百個(gè)多），電路運(yùn)行三五年就故障頻繁了。 然而勵(lì)磁系統(tǒng)中的兩個(gè)主要部件—整流變壓器和晶閘管整流元件，由于它們的極限參數(shù)選擇較為保守而比較耐用，故進(jìn)入壽命后期的時(shí)間比較晚。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為其正常使用的壽命周期是控制組件的兩三倍，故可繼續(xù)使用，無(wú)須作預(yù)防性的更換。

       綜上所述言，對(duì)于進(jìn)入后期運(yùn)行階段的勵(lì)磁系統(tǒng)，更新其電路的核心—?jiǎng)?lì)磁控制部件是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的優(yōu)化維修方法，可以事半功倍地提高勵(lì)磁系統(tǒng)的性能和可靠性，而其修理成本只是電站一天或幾小時(shí)的電費(fèi)而已。

        對(duì)于一些舊勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)組。例如電抗分流式機(jī)組，并網(wǎng)工作時(shí)無(wú)功不足和運(yùn)行不穩(wěn)定，我們用本方法進(jìn)行改造，也取得很好的效果。

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