關(guān)于水電廠勵磁系統(tǒng)更新改造的思考

【摘 要】水電廠的勵磁系統(tǒng)對于保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的作用，現(xiàn)在很多原來的水電廠存在不少缺陷抗干擾能力較弱，維修不變等，本文對某水電廠的勵磁系統(tǒng)的改造進(jìn)行了分析研究，新的勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，以后的勵磁系統(tǒng)改造提供了方向。

【關(guān)鍵詞】勵磁系統(tǒng)；水電；改造

0.引言

由于電網(wǎng)的擴(kuò)大以及電壓等級的提高，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，電網(wǎng)的運(yùn)行方式也發(fā)生了很大的變化。我國的電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高電壓、大電網(wǎng)以及大機(jī)組的時代，裝機(jī)容量為300～600Mw的大型機(jī)組已變成我國的主要機(jī)組，所以對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的要求也非常高。無論是在穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與勵磁都有著很大的關(guān)系，勵磁系統(tǒng)能對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性造成直接影響，是同步發(fā)電機(jī)的最關(guān)鍵的組成部分。

1.勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成：：一部分是勵磁功率單元，這部分為同步發(fā)電機(jī)的勵磁繞組提供可調(diào)直流勵磁電流；另一部分是勵磁調(diào)節(jié)器，它按照發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，自動調(diào)整功率單元輸出的勵磁電流。現(xiàn)在廣泛使用的是數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，主要是因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)：可在勵磁控制中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略；調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、精度高、方便在線改變參數(shù)；能在勵磁控制過程中實(shí)現(xiàn)完備的限制和保護(hù)功能、靈活而通用的系統(tǒng)功能、操作簡單以及維修智能化；可靠性高，能長時間無故障工作；通信簡便。

2.原勵磁調(diào)節(jié)器的缺陷

某水電站采用的原勵磁系統(tǒng)是數(shù)字式雙通道微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器（SJ-800），采用三相干式變勵磁變，兩橋并聯(lián)式整流橋，滅磁系統(tǒng)由ZnO非線性電阻和快速直流斷路器組成，用強(qiáng)迫風(fēng)冷作冷卻系統(tǒng)。可以滿足機(jī)組及系統(tǒng)的運(yùn)行要求，然而因?yàn)楫?dāng)時技術(shù)條件有限，仍然存在影響運(yùn)行的安全隱患，如：

（1）勵磁調(diào)節(jié)器的抗干擾能力較弱，多次發(fā)出錯誤信號，如發(fā)轉(zhuǎn)子溫度過高、整流橋故障等信號使機(jī)組誤跳。同時因?yàn)楫?dāng)時技術(shù)水平低，勵磁調(diào)節(jié)器軟硬件的檔次低，軟件功能不完整，人機(jī)界面差，沒有事件記錄不方便進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，另外勵磁調(diào)節(jié)器還存在著電壓和無功調(diào)節(jié)波動較大，不能投運(yùn)PSS調(diào)節(jié)等問題，對發(fā)電的質(zhì)量造成影響。

（2）功率柜的設(shè)計(jì)復(fù)雜，加大了主回路的復(fù)雜程度以及檢修維護(hù)的工作量；另外，兩柜并聯(lián)運(yùn)行時，如果沒有均流措施，就會造成兩柜輸出電流越差增多，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

（3）滅磁通流容量和電阻能容量偏小，在發(fā)電機(jī)短路和強(qiáng)勵等嚴(yán)重事故滅磁中將有可能被燒毀。

（4）經(jīng)過10年運(yùn)行，勵磁調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行時間過長，元件的磨損、老化現(xiàn)象嚴(yán)重，目前的調(diào)節(jié)器元器件廠家己經(jīng)不生產(chǎn)，也就是勵磁調(diào)節(jié)裝置一旦出現(xiàn)問題沒有備件能更換，不能保證機(jī)組長時間安全的運(yùn)行。

（5）很多調(diào)節(jié)器參數(shù)特別是新添加的參數(shù)無法在線整定或修改，人機(jī)對話窗口不能直接顯示出來，不直觀，給調(diào)試檢修、維護(hù)等工作帶來不便。

3.新型勵磁調(diào)節(jié)器

EXC9000型勵磁調(diào)節(jié)器采用微機(jī)/微機(jī)/模擬三通道雙模冗余結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)通道，是由自動電壓調(diào)節(jié)通道（A，B）和手動調(diào)節(jié)通道（C）組成的。EXC9000調(diào)節(jié)器主要特點(diǎn)：（1）微機(jī)/微機(jī)/模擬三通道的結(jié)構(gòu)完全獨(dú)立，通道之間相互備用，備用通道可自動的跟蹤運(yùn)行通道，出現(xiàn)故障后可實(shí)現(xiàn)自動無擾動切換，保證調(diào)節(jié)器運(yùn)行的可靠性。（2）調(diào)節(jié)器的組態(tài)靈活，能提供用戶多種選擇，用PID+PSS調(diào)節(jié)規(guī)律，能夠有效地阻止電力系統(tǒng)低頻振蕩，提升系統(tǒng)輸?shù)乃湍芰?。?）調(diào)節(jié)器的硬件應(yīng)用多CPU模式、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)以及電路表面貼裝工藝。這種硬件模式保證了程序運(yùn)行可靠性，電氣量采集計(jì)算快速性，以及較強(qiáng)的抗干擾能力。（4）現(xiàn)場總線互聯(lián)技術(shù)，增加了勵磁系統(tǒng)的數(shù)字化程度，使分層分布控制現(xiàn)實(shí)，也提高了系統(tǒng)工藝水平和可靠性，維護(hù)方便。（5）柔性智能接口電路，實(shí)現(xiàn)了與電站控制系統(tǒng)連接的多種方式：串行通訊方式；現(xiàn)場總線方式；常規(guī)接點(diǎn)方式；組網(wǎng)方式。（6）應(yīng)用快速脈沖列技術(shù)，實(shí)施殘壓起勵。當(dāng)殘壓較低時，只要利用很小的輔助電流就能確保起勵成功。（7）調(diào)節(jié)器有良好的人機(jī)界面，采用的工控機(jī)一體化，界面全中文，軟面板技術(shù)有在線幫助系統(tǒng)，故障記錄、追憶和智能測試等功能。

4.結(jié)論

通過對某水電廠的勵磁系統(tǒng)改造后，主要采用EXC9000系統(tǒng)控制裝置試驗(yàn)后，水電廠的勵磁改造能夠有效提高電廠發(fā)電機(jī)的端電壓調(diào)節(jié)精度，能夠有效地消除原設(shè)備的問題缺陷，大大減少了調(diào)節(jié)時間，同時能夠方便運(yùn)行人員迅速、及時掌握信息，及時處理發(fā)現(xiàn)的異常情況，有效提高了水電電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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