本書以發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備為立足點(diǎn),全面介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及勵(lì)磁設(shè)備的技術(shù)要求、工作原理及工作過(guò)程、配置方案、電氣參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算、技術(shù)參數(shù)校核、試驗(yàn)檢驗(yàn)、運(yùn)行及維護(hù)、故障處理及典型故障案例。本書共分十章,主要內(nèi)容包括發(fā)電機(jī)勵(lì)磁概述、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及配置、發(fā)電機(jī)滅磁裝置、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率單元、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輔助設(shè)備、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)。
在發(fā)電廠(站)內(nèi),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁是一個(gè)神奇的專業(yè)方向。一方面,從事這個(gè)專業(yè)的技術(shù)人員在進(jìn)入專業(yè)之前,很少有人熟悉發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專業(yè)知識(shí),想學(xué)習(xí)也難以找到合適的參考資料,大學(xué)里沒(méi)有開(kāi)設(shè)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁這個(gè)專業(yè)及專業(yè)課程,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁相關(guān)的書籍也屈指可數(shù),更缺乏基礎(chǔ)知識(shí)的參考資料,技術(shù)積累主要靠工作實(shí)踐和行業(yè)專家的技術(shù)培訓(xùn);另一方面,在電廠,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁既不全屬于一次班,也不全屬于二次班,介于一次班和二次班之間,而且不同電廠,界面也不相同,有的電廠以轉(zhuǎn)子滑環(huán)為界,轉(zhuǎn)子滑環(huán)前面的靜止部分屬于二次班,后面旋轉(zhuǎn)部分屬于一次班;有的電廠以滅磁開(kāi)關(guān)為界,滅磁開(kāi)關(guān)前面的功率部分和調(diào)節(jié)器為二次班,滅磁開(kāi)關(guān)及后面的部分為一次班;有的電廠以勵(lì)磁功率柜為界,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器屬于二次班,其他部分屬于一次班。勵(lì)磁專業(yè)的神奇與其專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)密切相關(guān),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專業(yè)是一個(gè)典型的學(xué)科交叉綜合專業(yè)。
首先,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專業(yè)涉及多個(gè)學(xué)科知識(shí),包括電機(jī)及其控制、電力系統(tǒng)分析(穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析)、電力系統(tǒng)運(yùn)行及控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定、電力電子、自動(dòng)化控制、微型計(jì)算機(jī)、實(shí)時(shí)控制、信息與數(shù)據(jù)處理、機(jī)械及材料等,跨度較大,對(duì)于分工越來(lái)越細(xì)的大學(xué)專業(yè)設(shè)置,難以開(kāi)展發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專業(yè)及專業(yè)課程,包括各個(gè)綜合性大學(xué)及電力專業(yè)學(xué)校。
其次,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制是一個(gè)典型的以小博大的技術(shù),用僅幾瓦的觸發(fā)脈沖可以調(diào)節(jié)幾百個(gè)千瓦的勵(lì)磁功率變化,以幾百個(gè)千瓦的勵(lì)磁功率就可以控制幾十萬(wàn)個(gè)千瓦容量的發(fā)電機(jī)電氣調(diào)節(jié)性能,進(jìn)而給更大容量的電網(wǎng)運(yùn)行提供穩(wěn)定支撐。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁既是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁,同時(shí)也是電力系統(tǒng)的勵(lì)磁。勵(lì)磁設(shè)備是發(fā)電機(jī)本體一次部分與二次性能控制部分的交叉點(diǎn),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流,既不是發(fā)電機(jī)定子端的數(shù)萬(wàn)伏,也不是控制系統(tǒng)的幾十伏的低電壓,是一個(gè)特殊的電壓等級(jí),勵(lì)磁變壓器也是一種特種變壓器。
最后,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁有三部分從業(yè)人員:電網(wǎng)相關(guān)人員、電廠相關(guān)人員和制造廠相關(guān)人員,各部分人員分工內(nèi)容差別較大,電網(wǎng)部分主要關(guān)注發(fā)電機(jī)勵(lì)磁對(duì)電網(wǎng)的作用,重視強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)、數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等網(wǎng)源協(xié)調(diào)方面的內(nèi)容和性能;電廠人員主要關(guān)注勵(lì)磁設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及檢修,更重視勵(lì)磁設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定和可靠性能;而制造廠相關(guān)人員主要關(guān)注發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)方式和硬軟件設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制是保障電力系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)且有效的技術(shù),勵(lì)磁技術(shù)研究項(xiàng)目及出版物,基于種種原因,大都主要集中于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與電網(wǎng)聯(lián)系方面,更多注重電網(wǎng)穩(wěn)定支撐的理論研究和探討,缺少面向電廠勵(lì)磁專業(yè)工程技術(shù)人員的勵(lì)磁設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、試驗(yàn)、維護(hù)等實(shí)際操作方面的針對(duì)性讀物。自參加工作以來(lái)我一直從事發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及設(shè)備的技術(shù)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行試驗(yàn)及故障處理、現(xiàn)場(chǎng)工程人員培訓(xùn)等工作,特別是給多個(gè)發(fā)電集團(tuán)電廠勵(lì)磁專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行勵(lì)磁專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的經(jīng)歷,讓我深切體會(huì)到一本深入淺出的勵(lì)磁專業(yè)書籍對(duì)工程技術(shù)人員知識(shí)水平提高的重要性,一直希望有本以現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備為視角,著重介紹勵(lì)磁設(shè)備從基本組成、工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算、試驗(yàn)檢驗(yàn)、操作控制、運(yùn)行維護(hù)、故障分析及處理的讀本,供在生產(chǎn)一線的廣大勵(lì)磁專業(yè)工程技術(shù)人員使用,這是本書成書的初衷。
全書總計(jì)十章,第一章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁概述,介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)展歷程,從一個(gè)簡(jiǎn)單的變阻器發(fā)展為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程,簡(jiǎn)單介紹勵(lì)磁設(shè)備及勵(lì)磁調(diào)節(jié)策略的演繹經(jīng)過(guò),并對(duì)未來(lái)勵(lì)磁各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望;第二章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)分類及配置,集中介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁專業(yè)術(shù)語(yǔ)和名詞解釋,介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)分類方法及技術(shù)方案配置,并介紹目前常用勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)備組成;第三章發(fā)電機(jī)滅磁裝置,先介紹發(fā)電機(jī)滅磁的作用和性能評(píng)價(jià)方法,然后介紹發(fā)電機(jī)滅磁裝置分類及各種滅磁方式方法,最后介紹各種滅磁設(shè)備的特點(diǎn),給出一個(gè)配置方案以供參考;第四章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率單元,介紹勵(lì)磁變壓器的特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)、晶閘管整流裝置的整流原理及型式、常見(jiàn)整流臂元件故障的輸出波形分析、整流過(guò)電壓吸收及保護(hù)設(shè)備、均流控制方法;第五章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,主要介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的通用技術(shù)要求、各種硬件功能電路和軟件功能模塊,最后介紹勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的相關(guān)設(shè)備及通道工作方式;第六章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輔助設(shè)備,主要介紹與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備及選配設(shè)備,包括磁場(chǎng)繞組過(guò)電壓保護(hù)、磁場(chǎng)繞組接地檢測(cè)、電機(jī)啟動(dòng)、電氣制動(dòng)、軸電壓抑制、初勵(lì)、勵(lì)磁檢測(cè)、備用勵(lì)磁等工作原理及設(shè)備;第七章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì),介紹發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中主要設(shè)備及元件的主要電氣參數(shù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核方法,包括勵(lì)磁變壓器、整流裝置、晶閘管、快速熔斷器、風(fēng)機(jī)、滅磁開(kāi)關(guān)、滅磁電阻、初勵(lì)變壓器等,最后介紹勵(lì)磁限制與繼電保護(hù)網(wǎng)源協(xié)調(diào)參數(shù)校核方法;第八章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn),主要介紹與電廠關(guān)系密切的勵(lì)磁系統(tǒng)各類試驗(yàn),以試驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ),分別介紹型式試驗(yàn)、靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、涉網(wǎng)參數(shù)整定試驗(yàn)及涉網(wǎng)性能檢測(cè)要求等;第九章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備運(yùn)行及維護(hù),主要介紹勵(lì)磁設(shè)備運(yùn)行期間的操作要求、操作流程、操作及檢查內(nèi)容和勵(lì)磁設(shè)備停運(yùn)檢修期間的檢查內(nèi)容、檢查方法,最后介紹常見(jiàn)工作異常的原因分析及處理方法;第十章發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)典型故障案例,介紹勵(lì)磁系統(tǒng)故障點(diǎn)界定內(nèi)容及方法,并分類介紹勵(lì)磁設(shè)備相關(guān)的典型故障案例。
感謝蘇為民教授為本書所作的序言,多年以來(lái)的科研合作和深入探討,蘇為民先生與我亦師亦友,他豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的技術(shù)功底,給我很多的啟發(fā)和指導(dǎo),使我不斷進(jìn)步。感謝帶我進(jìn)入勵(lì)磁專業(yè)之門并幫助我成長(zhǎng)的許和平教授和劉為群教授,正是他們的專業(yè)精神、多年的指導(dǎo)和教誨,讓我在勵(lì)磁專業(yè)道路上踏實(shí)地一路走來(lái)。感謝我的業(yè)界朋友陳小明、吳跨宇、王磊、史揚(yáng)、謝歡、孟凡超、張俊峰、江偉、胡先洪、黃冬華、張馨元、甘愛(ài)華、臧衛(wèi)平等長(zhǎng)期的合作和交流,使我獲益良多。感謝我的愛(ài)人劉琳,自參加工作以來(lái),我大部分時(shí)間都在外出差,聚少別多,感謝她對(duì)我工作的理解和支持。另外,本書編寫中一些技術(shù)資料由合肥徽凱、深圳可雷可、鞍山和天精工、哈爾濱慧拓等公司提供,在此表示感謝。
由于專業(yè)知識(shí)水平所限,書中內(nèi)容會(huì)有諸多考慮不周之處,對(duì)本書的錯(cuò)誤、不妥,或有何建議、改進(jìn)之處,請(qǐng)讀者諒解或聯(lián)系(wul@nrec.com)探討。
吳龍,男,碩士,就職于國(guó)家電網(wǎng)南京南瑞集團(tuán)有限公司,研究員級(jí)高級(jí)工程師,畢業(yè)于浙江大學(xué)電機(jī)系,有著二十多年從事大中型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)及工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),從事應(yīng)用及研制4代微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)工作,主導(dǎo)首臺(tái)660MW機(jī)組自并勵(lì)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化改造的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),獲得10多項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì),參與10多項(xiàng)省部級(jí)勵(lì)磁技術(shù)科研項(xiàng)目,擁有10多個(gè)授權(quán)發(fā)明專利技術(shù),在雜志及專業(yè)會(huì)議上發(fā)表論文10多篇,2009年合作編著《發(fā)電機(jī)勵(lì)磁技術(shù)問(wèn)答及案例分析》,目前主要進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵(lì)磁工程技術(shù)的研究及應(yīng)用,定期給電廠及科學(xué)研究院從事勵(lì)磁專業(yè)的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)。