大型汽轮发电机静态励磁的发展趋势——用户视角

摘要

为了解决静止励磁系统由于换向火花造成的碳刷和滑环磨损需频繁更换的维护问题，开发了无刷励磁系统。一些制造商已经在小型汽轮发电机和水轮发电机组中使用无刷励磁机。一部分供应商在大功率汽轮发电机中也选择使用无刷励磁机。本文根据印度国家电力集团（NTPC）的经验，讨论了无刷励磁机的故障问题和其他问题，例如发电损失、对OEM厂家的依赖、备件是否易获得等。也总结了因消除了励磁机时间常数所带来的高起始响应和其他特性优势。在过去的几十年里，静止励磁系统的滑环设计已经成型，现在已经到了回顾大型发电机励磁系统的选择标准的时候。除刷架外的所有部件在静止励磁系统中都是固定的，因此元件股备的老化率低。滑环轴的附加轴承支架和高性能的电刷都提高了系统可靠性。相比之下，无刷励磁机所有的功率回路要在3000转时承受连续很高的机械应力。一般来说，励磁机里的电气故障是由于机械应力产生的，例如绝缘的磨损、振动引起的绕组松动、导体温度变化产生的励磁绕组分层以及软连接处因旋转电磁力引起的开路。无刷励磁中的大量旋转组件（二级管、熔丝，以及整流桥交流侧的软连接和直流侧的刚性连接等）容易移动导致发电机损坏。这些问题导致大量的成本损失且产生了高维修成本，是不可忽视的。删拥有一个庞大的电网，包括50多台500MW和30多台200MW的发电机组。这些机组大多数是由一个生产无刷励磁机的印度制造商提供的。也有一些进口的机组是来自GEAlstom、Elektrosila和西门子公司所生产的无刷励磁机。这些机组中一部分是从1984年开始运行并且很多机组已经运行超过了25年。NTPC有几台由印度巴拉特重型电气有限公司（BHEL）、西门子和阿尔斯通公司生产的500MW和200MW的静止励磁机组。在NTPC中也有大量燃气机组（200MW级下）使用了静止励磁系统。该公司在运行的机组超过100台，占印度供电的主要份额。这些静止励磁系统设备具有高可靠性，在该电网中的约40台100-200MW火电和燃气机组均无严重的故障报告。