定能電廠勵(lì)磁系統(tǒng)改造方案的探討及實(shí)踐效果分析

朱曉瑩

摘 要：以定能電廠#1機(jī)組勵(lì)磁改造取得的良好效果為實(shí)例，詳細(xì)介紹原發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)存在的問(wèn)題，深入分析升級(jí)改造后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)和運(yùn)行可靠性，對(duì)火電廠技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)效益的有效性探討，為其他同等級(jí)火力發(fā)電廠勵(lì)磁設(shè)備改造提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：火電廠；勵(lì)磁裝置；經(jīng)濟(jì)效益；改造方案；安全運(yùn)行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.055

1 改造前勵(lì)磁系統(tǒng)基本情況

羅定電廠#1機(jī)組額定功率為135MW，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用的是南瑞電控公司生產(chǎn)的SAVR2000型號(hào)勵(lì)磁裝置，自并勵(lì)勵(lì)磁方式，于2003年投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。該勵(lì)磁系統(tǒng)主要由1臺(tái)SAVR2000微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、2臺(tái)FLZ可控硅整流柜、1臺(tái)FLM滅磁過(guò)壓柜組成。

另一方面，SAVR2000調(diào)節(jié)器已經(jīng)于2010年正式停產(chǎn)，其中部分板件的芯片早已停產(chǎn)，給將來(lái)的維護(hù)帶來(lái)不便。由于電子元器件存在老化現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的使用壽命在8-10年，達(dá)到使用年限后設(shè)備的故障概率會(huì)增加，由于設(shè)備的可靠性非常重要，根據(jù)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，考慮勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題以及廠家的建議，對(duì)#1勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造和優(yōu)化勢(shì)在必行。

2 改造方案介紹

經(jīng)過(guò)調(diào)研及與廠家協(xié)商，結(jié)合本電站實(shí)際情況，決定保留勵(lì)磁變壓器，只對(duì)勵(lì)磁柜進(jìn)行更換，采用國(guó)電南瑞科技股份公司的新一代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器NES6100，對(duì)原SAVR2000調(diào)節(jié)器進(jìn)行直接整柜替換。

2.1 升級(jí)后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器新功能

改造后的NES6100型自并勵(lì)靜止可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁變壓器采用三相干式變壓器，整流裝置為三相全控橋，可進(jìn)行逆變滅磁，起勵(lì)裝置采用外引交流380V電源整流后作為起勵(lì)電源，AVR采用雙通道數(shù)字式，各通道自動(dòng)跟蹤無(wú)擾動(dòng)切換，AVR具備自診斷功能和檢驗(yàn)各部分功能的軟件和接口，具有智能電網(wǎng)IEC61850協(xié)議、強(qiáng)大的錄波功能、自帶液晶顯示屏、電磁兼容等級(jí)更高、定子電流限制器、PSVR、PSS2B/PSS4B和控制功能、智能開(kāi)機(jī)試驗(yàn)、智能告警等顯著特點(diǎn)，滿(mǎn)足網(wǎng)緣協(xié)調(diào)技術(shù)要求。

2.2 與原有設(shè)備接口

新調(diào)節(jié)器NES6100在機(jī)柜尺寸、外觀顏色、機(jī)柜端子排排列順序、裝置交直流電源、模擬信號(hào)輸入輸出、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入輸出、控制信號(hào)輸入輸出接口等方面，均與原調(diào)節(jié)器保持完全一致。特別是采用航空插頭柜間電纜走線的標(biāo)準(zhǔn)配置后，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器改造時(shí)，柜間電纜航空插頭內(nèi)部連線保持完全兼容，可大大減小現(xiàn)場(chǎng)配線的工作量，能夠明顯縮短改造工期。

3 改造后勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)建模分析

通過(guò)啟動(dòng)投運(yùn)試驗(yàn)，檢驗(yàn)改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)在各種運(yùn)行工況下能否滿(mǎn)足機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的要求，確定定AVR有關(guān)參數(shù)，確保AVR能夠安全、可靠、穩(wěn)定地投入運(yùn)行。

3.1 勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)模型

改造后的NES6100雙微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為PID+PSS，但控制參數(shù)稍有區(qū)別。根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器制造廠家提供的控制原理和邏輯，形成調(diào)節(jié)通道控制系統(tǒng)模型如圖1所示。其中，主調(diào)節(jié)通道即電壓調(diào)節(jié)通道（AVR）原理方框圖如圖1所示，圖中，Vt為發(fā)電機(jī)電壓，Ur為給定參考電壓，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，KD為微分系數(shù)，TI為積分環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，TD為微分環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。

3.2 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)

（1）自動(dòng)方式零起升壓。在建壓過(guò)程中，各項(xiàng)指標(biāo)符合DL/T 1166-2012要求（機(jī)端電壓超調(diào)量不大于額定值的10%）。手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，上限為1.1pu不低于發(fā)電機(jī)額定磁場(chǎng)電流的110%，下限為0.2pu不高于發(fā)電機(jī)空載磁場(chǎng)電流的20%，同時(shí)不能超過(guò)發(fā)電機(jī)電壓的限制值。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)電機(jī)空載電壓能在額定電壓的70%-110%范圍內(nèi)穩(wěn)定平穩(wěn)地調(diào)節(jié)。在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)連續(xù)操作下，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的調(diào)壓速度為每秒0.6%發(fā)電機(jī)額定電壓符合DL/T 1166-2012要求。

（2）發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)。通過(guò)5%階躍響應(yīng)試驗(yàn)優(yōu)化整定AVR的PID參數(shù)，自動(dòng)方式下通道A±5%階躍相應(yīng)的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量為1.901%，電壓上升時(shí)間為0.162s，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.247s；自動(dòng)方式下通道B±5%階躍相應(yīng)的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量為1.439%，電壓上升時(shí)間為0.175s，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.284s，動(dòng)態(tài)指標(biāo)滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)DL/T 843-2010要求。

（3）PT斷線試驗(yàn)。在勵(lì)磁系統(tǒng)通道A正常運(yùn)行時(shí)模擬PT1斷線，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行通道切換保持通道B自動(dòng)方式運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出PT斷線故障信號(hào)；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在通道B運(yùn)行時(shí)PT2再發(fā)生斷線切換到手動(dòng)運(yùn)行方式運(yùn)行；試驗(yàn)結(jié)果：裝置PT斷線報(bào)警正常，滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)DL/T 1166-2012要求。

（4）V/Hz限制器試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為102%的額定電壓，將V/Hz限制器的定值臨時(shí)修改為106%，保持發(fā)電機(jī)頻率不變，自動(dòng)方式下進(jìn)行5%額定電壓的階躍試驗(yàn)，此時(shí)V/Hz限制器動(dòng)作，將發(fā)電機(jī)電壓限制在106%的額定電壓，V/Hz限制器工作正常。

4 結(jié)論

通過(guò)并網(wǎng)前后勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)，定能電廠1號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在各種運(yùn)行工況下均能滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行的要求，勵(lì)磁系統(tǒng)性能良好，能夠滿(mǎn)足安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)要求，試驗(yàn)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)正常，無(wú)故障或報(bào)警出現(xiàn)，無(wú)遺留問(wèn)題，運(yùn)行效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]竺士章.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)[J].

[2]陸繼明.同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁控制[J].

[3]黃俊年，王立.淺析PID控制原理及應(yīng)用[J].