淺談梅山水電站勵磁系統(tǒng)的成功改造

萬斌

摘 要：為了提高勵磁系統(tǒng)的安全性和可靠性，滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)對設(shè)備技術(shù)等級的要求，確保機(jī)組及電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，梅山水電站對4臺機(jī)組勵磁系統(tǒng)進(jìn)行了改造研究。

關(guān)鍵詞：梅山水電站；勵磁系統(tǒng)；技術(shù)改造；額定容量

中圖分類號：TV734.2+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.100

文章編號：2095-6835（2016）11-0100-02

勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)運行的重要環(huán)節(jié)，其可靠性是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的先決條件。

1 勵磁系統(tǒng)概述

通常情況下，勵磁系統(tǒng)是指與同步發(fā)電機(jī)勵磁回路的電壓建立、調(diào)整以及使其電壓消失的相關(guān)設(shè)備和元件的總稱，主要包括發(fā)電機(jī)繞組、勵磁電源、勵磁裝置及與調(diào)節(jié)電壓相關(guān)的其他設(shè)備。

2 梅山水電站勵磁系統(tǒng)原狀及缺陷

2.1 梅山水電站勵磁系統(tǒng)原狀

梅山水電站原勵磁系統(tǒng)的勵磁電源取自發(fā)電機(jī)出口母線側(cè)，經(jīng)勵磁變壓器，交流電通過可控硅整流成直流電，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁。相關(guān)參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)容量12 500 kVA，定子電壓10.5 kV，轉(zhuǎn)子電阻0.22 Ω，額定勵磁電壓161 V，額定勵磁電流502 A。梅山水電站勵磁系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

2.2 梅山水電站原勵磁系統(tǒng)缺陷

原勵磁系統(tǒng)是20世紀(jì)90年代改造的國產(chǎn)可控硅勵磁裝置，已運行十多年，電氣元件老化嚴(yán)重，抗干擾能力差，運行可靠性低，可控

硅運行穩(wěn)定性也較低，且該型裝置屬于早已停產(chǎn)設(shè)備，維修配件無法采購。勵磁變屬于油浸變壓器，使用十多年，存在滲漏油和樁頭局部過熱無法完全消除的現(xiàn)象，無法保障發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運行。

3 勵磁系統(tǒng)技術(shù)改造試驗

3.1 機(jī)組及勵磁系統(tǒng)參數(shù)

機(jī)組及勵磁系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。

3.2 試驗項目

3.2.1 開環(huán)試驗

3.2.1.1 接線方式

斷開#1機(jī)功率柜交流、直流和滅磁開關(guān)，拆除PT接線，保證一次設(shè)備不帶電。

三相調(diào)壓器接線方式：原邊經(jīng)控制開關(guān)接三相交流電源，副邊并聯(lián)接兩組線，一組給PT端子，另一組給整流橋，用電阻做整流橋的負(fù)載。將調(diào)壓器調(diào)至零位，同時標(biāo)記三相調(diào)壓器允許位置最大不超過130 V。

3.2.1.2 開環(huán)試驗過程及記錄

開環(huán)試驗主要分以下幾步：①自動調(diào)節(jié)特性檢查。給定不變，PT電壓上升，A，B通道控制信號上升，同時隨PT電壓下降而下降；C通道控制信號不隨PT電壓變化，反饋信號為勵磁電流。保持PT電壓不變，增磁時，控制信號隨之下降，α角也下降；減磁時則相反。②模擬逆變滅磁失敗試驗。模擬逆變滅磁不成功，接受逆變命令起10 s后發(fā)電機(jī)電壓仍大于額定值10%，逆變滅磁失敗，保護(hù)動作跳開，滅磁開關(guān)動作正常，同時報警信號正確。③脈沖投切回路試驗。投切功率柜退柜開關(guān)，“OFF”時投入，“ON”時切除。觀察LCD顯示、功率柜脈沖板脈沖指示燈及整流橋輸出波形，確認(rèn)本開關(guān)功能正確。④分滅磁開關(guān)切脈沖檢查。分滅磁開關(guān)后檢查確認(rèn)無脈沖輸出。⑤BOD關(guān)斷功能檢查。模擬過壓保護(hù)動作（電容器放電），檢查、確認(rèn)直流輸出電壓波形過零點產(chǎn)生，同時報警信號正確。⑥自動切換試驗。模擬1PT斷相、微機(jī)通道5 V電源故障及調(diào)節(jié)器故障等故障點。觀察確認(rèn)調(diào)節(jié)器在A通道運行時，自動切換到B通道運行；調(diào)節(jié)器在B通道運行時，自動切換到C通道運行。

3.2.2 空載閉環(huán)試驗

空載閉環(huán)試驗分為以下幾步：①零起升壓試驗。從調(diào)節(jié)柜觸摸屏選擇投入“零起升壓”，視發(fā)電機(jī)建立電壓，調(diào)節(jié)機(jī)端電壓達(dá)額定值，同時記錄空載特性相關(guān)數(shù)據(jù)。②逆變試驗。A通道運行時，檢查自動逆變和手動逆變都正常，B，C通道運行時也正常。③V/f限制特性。當(dāng)自動通道運行時，V/f限制值為額定值的110%.當(dāng)頻率小于45 Hz時，調(diào)節(jié)器立即逆變，且該頻率暫不支持修改。④頻率特性試驗。調(diào)整#1機(jī)組轉(zhuǎn)速，觀察并記錄，整理數(shù)據(jù)得出，頻率每變化額定值的±1%，機(jī)端電壓變化在額定值的±0.25%以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。⑤過勵限制試驗。以#1機(jī)空載時的勵磁電流數(shù)值為限制值，同時降低機(jī)端電壓，更改過勵限制參數(shù)，再次模擬過勵限制，檢查確認(rèn)過勵限制動作穩(wěn)定，無異常。⑥階躍試驗。階躍試驗是為了檢測勵磁系統(tǒng)的動態(tài)性能。在觸摸屏上選擇10%階躍，試驗時錄波，根據(jù)錄波曲線整理如下。

3.2.3 負(fù)載閉環(huán)試驗

負(fù)載閉環(huán)試驗主要分為以下幾步：①首次并網(wǎng)。首次并網(wǎng)時，無法確定#1機(jī)機(jī)端CT接線是否正確，因此在A，B通道手動方式下進(jìn)行。并網(wǎng)后檢查發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)器上有功、無功顯示值均正確，判斷接線正確。然后切換到A通道自動方式運行。②并網(wǎng)帶負(fù)荷。③有功功率、無功功率、發(fā)電機(jī)電流校準(zhǔn)。在發(fā)電機(jī)帶較大負(fù)荷的情況下，校準(zhǔn)調(diào)節(jié)器的有功功率、無功功率、發(fā)電機(jī)電流。④系統(tǒng)電壓校準(zhǔn)。檢查確認(rèn)系統(tǒng)PT接入，調(diào)整系數(shù)Kus，使機(jī)端電壓與系統(tǒng)電壓保持一致。參數(shù)設(shè)置如表3所示。⑤欠勵限制試驗。修改整定值，減少勵磁進(jìn)入欠勵狀態(tài)。欠勵時，無功功率波形無明顯擺動，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。欠勵限制整定數(shù)據(jù)如下表3所示。⑥甩負(fù)荷試驗。A通道運行，調(diào)差擋位3，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表4所示。

4 總結(jié)

梅山水電站經(jīng)過改造勵磁系統(tǒng)，有效提高了機(jī)組勵磁系統(tǒng)的安全運行水平。從改造后的運行情況來看，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠，動作準(zhǔn)確，達(dá)到了水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可控要求，并實現(xiàn)了電站無人值班（少人值守）的目標(biāo)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供了可靠保障，同時為在役勵磁機(jī)式同步發(fā)電機(jī)的改造提供了經(jīng)驗和實證。

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〔編輯：劉曉芳〕