賽珠水電站發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案的探討

周江 沈燕

【摘要】介紹賽珠電站3臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案，對(duì)HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與EXC9100型全數(shù)字式微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的性能及使用情況進(jìn)行了對(duì)比和分析。

【關(guān)鍵詞】賽珠水電站；機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器改造； HWJT-08DS；EXC9100

1、概述

賽珠水電站位于昆明市祿勸縣境內(nèi)，屬于金沙江普渡河流域的洗馬河支流下游河段，電站首臺(tái)機(jī)組于2008年6月投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，電站裝機(jī)三臺(tái)，每臺(tái)34MW，總裝機(jī)102MW。賽珠水電站1號(hào)機(jī)組和主變采用單元接線，2號(hào)、3號(hào)機(jī)組及變壓器采用擴(kuò)大單元接線，主變高壓側(cè)220KV采用單母線接線，通過(guò)中屏變并入云南電網(wǎng)。電站3臺(tái)機(jī)組均選用武漢洪山電工科技有限公司生產(chǎn)的HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。

2、勵(lì)磁系統(tǒng)情況

2.1勵(lì)磁系統(tǒng)改造原因

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用是在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，供給發(fā)電機(jī)維持一定電壓及一定無(wú)功輸出所需的勵(lì)磁系統(tǒng)；當(dāng)電力系統(tǒng)突然短路或負(fù)荷突然增、減時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁或強(qiáng)行減磁，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性；當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)短路時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁，以避免事故擴(kuò)大；是水輪發(fā)電機(jī)組重要的組成部分。賽珠電站勵(lì)磁系統(tǒng)改造主要有以下原因：

1、電站3臺(tái)機(jī)組均選用武漢洪山電工的HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，全部都是2008年投產(chǎn)，硬件已趨于老化。

2、HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在使用中出現(xiàn)過(guò)工控機(jī)死機(jī)、功率柜均流系數(shù)不滿足要求、PLC掉程序等問(wèn)題。

3、HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行操作不便，例如零起升壓操作步驟過(guò)多且要依靠工控機(jī)進(jìn)行操作，如工控機(jī)故障將不能進(jìn)行零升操作。

4、HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)不完善，無(wú)轉(zhuǎn)子正負(fù)極對(duì)地電壓監(jiān)視裝置，給運(yùn)行監(jiān)視工作帶來(lái)不便。

2.2HWJT-08DS型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器介紹

2.2.1HWJT-08DS型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

采用四柜結(jié)構(gòu)由HWJT-08DS型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、HGL-01型可控硅功率柜、HMC-01型滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)柜、勵(lì)磁變壓器及附件等組成；勵(lì)磁系統(tǒng)控制、監(jiān)控、整流、起勵(lì)、滅磁、過(guò)壓保護(hù)、直流電壓、電流變送器等裝置分置其中。

2.2.2勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖

3、勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案

經(jīng)過(guò)多方調(diào)查論證后發(fā)現(xiàn)，中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司/廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的第五代微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)EXC9100型全數(shù)字式（微機(jī)）勵(lì)磁系統(tǒng)符合改造需求。

3.1保留的部分

1、HGL-01型可控硅功率柜。

2、HMC-01型滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)柜。

3、勵(lì)磁變壓器及附件。

3.2此改造方案的優(yōu)點(diǎn)

1、保留部分還可用的設(shè)備以降低費(fèi)用。

2、改造后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能滿足機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及日常運(yùn)行要求。

3、改造后的系統(tǒng)能滿足南網(wǎng)對(duì)PSS、機(jī)組AVC調(diào)節(jié)的相關(guān)技術(shù)要求。

4、增加轉(zhuǎn)子正/負(fù)極對(duì)地電壓檢測(cè)功能，方便運(yùn)行監(jiān)視，提高運(yùn)行安全性。

5、改造后勵(lì)磁系統(tǒng)性能及穩(wěn)定性得到顯著提高。

6、簡(jiǎn)化操作步驟，降低誤操作風(fēng)險(xiǎn)。

7、EXC9100型全數(shù)字式（微機(jī)）勵(lì)磁系統(tǒng)在市場(chǎng)上擁有較好的口碑，售后服務(wù)完善。

3.3 EXC9100型勵(lì)磁系統(tǒng)介紹

3.3.1主要技術(shù)特點(diǎn)

1、具備勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)所要求的全部功能，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、功能軟件化、系統(tǒng)數(shù)字化、檢測(cè)智能化。

3、EXC9100勵(lì)磁調(diào)節(jié)器核心控制單元采用主流ARM+新型FPGA的嵌入式精簡(jiǎn)系統(tǒng)。充分發(fā)揮出ARM和新型FPGA各自的功能特點(diǎn)。軟件、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，效率高，全部調(diào)節(jié)運(yùn)算過(guò)程（包括PSS計(jì)算在內(nèi)）可達(dá)到300次/秒。

4、可靈活地配置為A/B/C三對(duì)等通道模式或A/B雙對(duì)等通道模式，通道間主/從工作，對(duì)等冗余。全新的故障檢測(cè)方式，以通道的可用狀態(tài)自動(dòng)劃分級(jí)別，使調(diào)節(jié)器間熱備用更加合理、更加智能。

5、控制電路板的電磁兼容性良好；電子元器件（芯片）全部選用優(yōu)質(zhì)、工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，速度快，功耗低，廣泛采用貼片工藝，大大提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的工作可靠性。

6、采用可控硅高頻脈沖列觸發(fā)技術(shù)，使得可控硅的導(dǎo)通快速、可靠。采用低殘壓快速起勵(lì)技術(shù)，在自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，借助于發(fā)電機(jī)的殘壓即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)起勵(lì)、建壓。

7、擁有智能化功率柜智能均流技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL_02_1 _52084.4）。采用這項(xiàng)技術(shù)可以確保并聯(lián)運(yùn)行功率柜間均流系數(shù)大于95%。在此技術(shù)基礎(chǔ)上，EXC9100勵(lì)磁系統(tǒng)在智能化功率柜中更實(shí)現(xiàn)了智能化功率柜間的橋臂均流。

3.3.2主要功能

1、按發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓偏差進(jìn)行兩級(jí)超前/滯后補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)方式（即自動(dòng)方式）；

2、以勵(lì)磁電流作為反饋量的手動(dòng)調(diào)節(jié)方式（即手動(dòng)方式）；

3、具備國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IEEE-PSS2A功能；

4、可附加電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器（PSVR）功能和魯棒非線性PSS功能；

5、勵(lì)磁電流瞬時(shí)強(qiáng)勵(lì)限制及反時(shí)限過(guò)勵(lì)限制；

6、五點(diǎn)擬合的欠勵(lì)限制；

7、軟件無(wú)功調(diào)差；

8、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓V/F限制；

9、具有方便的用于勵(lì)磁系統(tǒng)模型測(cè)試及PSS試驗(yàn)的輸入、輸出接口；

10、軟件實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)方式/手動(dòng)方式的數(shù)字給定，無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損。通過(guò)整定參數(shù)改變數(shù)字給定調(diào)節(jié)速度；

11、以FPGA實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)字移相觸發(fā)控制。角度分辨率可達(dá)0.003度；

12、設(shè)有通道間自動(dòng)跟蹤和故障自切換功能；

13、采用可控硅高頻脈沖列觸發(fā)技術(shù)和低殘壓快速起勵(lì)技術(shù)；

14、選用智能化功率柜時(shí)，保證功率柜間的橋臂均流系數(shù)達(dá)95%以上；

15、同步交流采樣功能，降低了測(cè)量環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)；

16、其他必備的輔助功能。

4、結(jié)束語(yǔ)

賽珠水電站勵(lì)磁系統(tǒng)改造成EXC9100型勵(lì)磁系統(tǒng)，可徹底解決勵(lì)磁系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題，滿足電網(wǎng)及機(jī)組運(yùn)行需求，同時(shí)具有技術(shù)先進(jìn)、投資小、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。改造后將有效提高電站運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2009

[2] GB/T 7409.3-2007《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)大、中型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求》

[3] EXC9100型全數(shù)字式（微機(jī)）勵(lì)磁系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)，2014

[4] HWJT-08D微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用說(shuō)明書(shū)，2009

作者簡(jiǎn)介

周江（1977-4），男，云南宜良人，大專(zhuān)，主要從事水電站運(yùn)行工作；沈燕（1978-8）女，云南宜良人，大專(zhuān)，主要從事水電站運(yùn)行工作。