南網(wǎng)總調(diào)直調(diào)水電廠勵磁系統(tǒng)改造試驗(yàn)管理概述

陳鈺林

（廣東能源集團(tuán)天生橋一級水電開發(fā)有限責(zé)任公司水力發(fā)電廠，貴州 興義 562400）

0 引言

天一電廠裝機(jī)容量1 200 MW（4×300 MW），采用發(fā)變組單元接線形式，為南網(wǎng)總調(diào)直調(diào)電廠。2021年結(jié)合機(jī)組檢修，將勵磁系統(tǒng)由南瑞NES5100改造為廣州擎天事業(yè)有限公司EXC9200勵磁調(diào)節(jié)器，為自并勵勵磁系統(tǒng)，采用熱管+風(fēng)機(jī)的冷卻方式，具備電制動功能，由勵磁調(diào)節(jié)器柜、電制動柜、功率柜（3面）、滅磁電阻柜、滅磁開關(guān)柜組成。

勵磁系統(tǒng)改造試驗(yàn)全過程主要包括試驗(yàn)單位確定、試驗(yàn)方案編制、現(xiàn)場試驗(yàn)、試驗(yàn)報(bào)告編制與審核。其中試驗(yàn)單位通過招標(biāo)確定，試驗(yàn)費(fèi)用預(yù)算須包含試驗(yàn)報(bào)告審核費(fèi)用。

1 試驗(yàn)單位確定

1.1 試驗(yàn)單位資質(zhì)、業(yè)績要求

根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范發(fā)電機(jī)勵磁、PSS及調(diào)速系統(tǒng)實(shí)測和建模審核工作的通知》要求，試驗(yàn)單位資質(zhì)應(yīng)滿足中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會發(fā)布的《電力工程調(diào)試能力資格管理辦法（2013版）》及電監(jiān)會2009年發(fā)布的《承裝（修、試）電力設(shè)施許可證管理辦法》的相關(guān)規(guī)定要求，電力工程調(diào)試能力資格（電源工程類）甲級及以上，且需被南網(wǎng)總調(diào)認(rèn)可。試驗(yàn)單位近3年至少完成1臺南網(wǎng)系統(tǒng)200 MW及以上水輪發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)試驗(yàn)業(yè)績，試驗(yàn)單位項(xiàng)目經(jīng)理需具有豐富的項(xiàng)目實(shí)施管理經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)經(jīng)歷。

試驗(yàn)單位在開展試驗(yàn)前（試驗(yàn)方案上傳前），需與南方電網(wǎng)機(jī)組勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)試驗(yàn)方案、報(bào)告審核單位（南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司）簽訂試驗(yàn)方案、試驗(yàn)簡報(bào)和試驗(yàn)報(bào)告審核費(fèi)用合同，并及時支付該合同費(fèi)用。如因未簽訂合同或支付不及時等導(dǎo)致試驗(yàn)方案、簡報(bào)、報(bào)告的審核工作拖延而影響涉網(wǎng)試驗(yàn)的開展，試驗(yàn)單位將承擔(dān)相應(yīng)的違約責(zé)任。

1.2 試驗(yàn)單位主要工作內(nèi)容

參加勵磁系統(tǒng)改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會，并根據(jù)設(shè)備情況提出技術(shù)改進(jìn)意見。

勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模試驗(yàn)：對被測試機(jī)組的勵磁系統(tǒng)進(jìn)行頻率響應(yīng)以及動態(tài)響應(yīng)測試，確認(rèn)勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)和特性，為電力系統(tǒng)分析計(jì)算提供可信的模型數(shù)據(jù)。

勵磁系統(tǒng)PSS功能試驗(yàn)：綜合考慮南網(wǎng)相關(guān)規(guī)定以及DL/T 1231-2018《電力系統(tǒng)穩(wěn)定器試驗(yàn)導(dǎo)則》要求，通過現(xiàn)場實(shí)測和仿真對比，選取合適的參數(shù)保證PSS投入后的振蕩頻率應(yīng)為無PSS振蕩頻率的80%～120%，有PSS的有功功率應(yīng)明顯減少，阻尼比應(yīng)大于0.1[1]。

機(jī)組進(jìn)相試驗(yàn)：確定被測試機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行參數(shù)，使該發(fā)電機(jī)能夠根據(jù)電網(wǎng)需要，安全投入進(jìn)相運(yùn)行。

2 試驗(yàn)方案編制與審核

2.1 試驗(yàn)方案總體要求

（1）試驗(yàn)依據(jù)

勵磁系統(tǒng)改造試驗(yàn)依據(jù)主要有：DL/T 1167-2019《同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則》、DL/T 1231-2018《電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則》、DL/T 1523-2016《同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)、原動機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模工作管理規(guī)定》、《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）配置、整定試驗(yàn)及運(yùn)行管理規(guī)定》、《中國南方電網(wǎng)電壓質(zhì)量和無功電力管理標(biāo)準(zhǔn)》、《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范發(fā)電機(jī)勵磁、PSS及調(diào)速系統(tǒng)實(shí)測和建模審核工作的通知》等標(biāo)準(zhǔn)和文件。

（2）試驗(yàn)方案總體要求

試驗(yàn)方案中應(yīng)包括但不限于試驗(yàn)單位、配合單位、試驗(yàn)?zāi)康?、發(fā)電廠和并網(wǎng)情況的整體介紹、試驗(yàn)對象相關(guān)設(shè)備的基本資料（廠家、型號、銘牌參數(shù)、控制模式、傳遞函數(shù)、控制流程、參數(shù)設(shè)置等），各個試驗(yàn)項(xiàng)目要明確試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)條件、試驗(yàn)工況、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)步驟、安全措施等內(nèi)容，如有個別試驗(yàn)無需開展應(yīng)說明原因。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

（1）勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模試驗(yàn)

勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模試驗(yàn)分為靜態(tài)試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載動態(tài)試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)負(fù)載動態(tài)試驗(yàn)。

靜態(tài)試驗(yàn)進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)器各環(huán)節(jié)的測量和辨識。發(fā)電機(jī)空載動態(tài)試驗(yàn)包括發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)、AVR比例放大倍數(shù)特性試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)直軸瞬態(tài)開路時間常數(shù)實(shí)測試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載大干擾階躍響應(yīng)試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載小干擾階躍響應(yīng)試驗(yàn)[2]。發(fā)電機(jī)空載動態(tài)試驗(yàn)包括調(diào)差系數(shù)極性校核、調(diào)差系統(tǒng)測量。

（2）勵磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn)

勵磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn)包括測量PSS各環(huán)節(jié)輸入、輸出特性參數(shù)，整定PSS輸出限制值，PSS自動投入、退出值的試驗(yàn)和整定，勵磁控制系統(tǒng)無補(bǔ)償頻率特性、PSS的相頻特性、勵磁控制系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率特性，整定PSS增益，試驗(yàn)校核PSS作用，PSS反調(diào)試驗(yàn)，PSS投入時電壓和無功波動情況測試[3]。

（3）勵磁系統(tǒng)進(jìn)相試驗(yàn)

勵磁系統(tǒng)進(jìn)相試驗(yàn)的目的是測試機(jī)組真實(shí)進(jìn)相能力，確保最大進(jìn)相情況下機(jī)組及輔助系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求進(jìn)相深度滿足功率因數(shù)不小于0.97。

2.3 試驗(yàn)工期安排

勵磁系統(tǒng)改造試驗(yàn)總工期為7.5 d，其中涉網(wǎng)試驗(yàn)時間為4.5 d。勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模靜態(tài)試驗(yàn)工期為2 d，在機(jī)組啟動試驗(yàn)前擇機(jī)開展。勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模發(fā)電機(jī)空載動態(tài)試驗(yàn)工期為1 d。勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模發(fā)電機(jī)負(fù)載動態(tài)試驗(yàn)工期為1 d。勵磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn)工期為2 d，其中包含試驗(yàn)簡報(bào)編制審核時間，如遇周末或節(jié)假日，則需延長試驗(yàn)時間。勵磁系統(tǒng)進(jìn)相試驗(yàn)工期為1.5 d，其中包含PSS定值單申請與執(zhí)行時間。

2.4 試驗(yàn)方案審核

勵磁系統(tǒng)試驗(yàn)根據(jù)負(fù)荷要求分為涉網(wǎng)試驗(yàn)和非涉網(wǎng)試驗(yàn)，須執(zhí)行南網(wǎng)總調(diào)關(guān)于計(jì)劃檢修的相關(guān)要求。勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模試驗(yàn)和PSS試驗(yàn)須執(zhí)行機(jī)組涉網(wǎng)控制管理相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求。

非涉網(wǎng)試驗(yàn)部分試驗(yàn)方案按照電廠要求進(jìn)行編制，執(zhí)行編寫、審核、批準(zhǔn)流程。涉網(wǎng)試驗(yàn)部分試驗(yàn)方案按照南網(wǎng)總調(diào)的要求進(jìn)行編制，執(zhí)行編寫、審核、批準(zhǔn)和調(diào)度審核流程，在試驗(yàn)開工前5個工作日的11：00之前報(bào)送南網(wǎng)總調(diào)審核。

勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模試驗(yàn)方案和PSS試驗(yàn)方案通過OMS系統(tǒng)子模塊“機(jī)組涉網(wǎng)控制管理（直調(diào)電廠）”提前20個工作日提交至技術(shù)監(jiān)督單位（南網(wǎng)科研院）和南網(wǎng)總調(diào)進(jìn)行審核。試驗(yàn)方案審核通過后方能開展現(xiàn)場試驗(yàn)工作。如果出現(xiàn)退回情況，則在退回后3個工作日內(nèi)重新提交。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)條件

勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模靜態(tài)試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載動態(tài)試驗(yàn)為非涉網(wǎng)試驗(yàn)，由電廠結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況開展。勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模發(fā)電機(jī)負(fù)載動態(tài)試驗(yàn)要求調(diào)速器系統(tǒng)負(fù)載試驗(yàn)已完成，機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷，機(jī)組穩(wěn)定為前提，有功不作要求，無功不小于10%額定無功。

勵磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn)要求機(jī)組負(fù)荷為0～100%當(dāng)前水頭最大負(fù)荷，無功小于10%額定無功。退出全廠AGC和AVC功能，退出機(jī)組一次調(diào)頻，機(jī)組PSS功能根據(jù)試驗(yàn)需求現(xiàn)場投退。勵磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn)，綜合考慮南網(wǎng)相關(guān)規(guī)定和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

勵磁系統(tǒng)進(jìn)相試驗(yàn)要求機(jī)組有功功率0～100%當(dāng)前水頭最大負(fù)荷，退出全廠AGC和AVC功能。機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗(yàn)簡報(bào)經(jīng)南網(wǎng)總調(diào)和南科院審核通過，勵磁系統(tǒng)PSS正常投入。現(xiàn)場試驗(yàn)時選取0%、50%、75%、100%額定有功或當(dāng)前水頭最大負(fù)荷4個點(diǎn)做進(jìn)相試驗(yàn)。進(jìn)相試驗(yàn)限制條件主要有電網(wǎng)電壓限制、廠用電10.5 kV母線電壓限制、廠用電400 V母線電壓限制、發(fā)電機(jī)定子電流限制、發(fā)電機(jī)各部溫升限制、發(fā)電機(jī)功角限制。試驗(yàn)時退出勵磁調(diào)節(jié)器低勵限制功能，專人監(jiān)視各限制條件，監(jiān)視發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動作情況。試驗(yàn)過程中應(yīng)盡量避免啟動大型輔機(jī)，避免機(jī)組長時間在振動區(qū)運(yùn)行。

4 試驗(yàn)報(bào)告編制與審核

試驗(yàn)簡報(bào)?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)束1個工作日內(nèi)，提交試驗(yàn)簡報(bào)至南網(wǎng)總調(diào)和南網(wǎng)科研院審核。簡報(bào)內(nèi)容主要包括試驗(yàn)概述（時間、地點(diǎn)、單位等）、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)工況、主要試驗(yàn)波形和指標(biāo)、控制整定參數(shù)、試驗(yàn)結(jié)論（包括性能指標(biāo)能否滿足何種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，試驗(yàn)內(nèi)容能否滿足南方電網(wǎng)建模需要等）、試驗(yàn)過程中的缺陷、缺陷對設(shè)備的影響及處理情況等。勵磁參數(shù)實(shí)測和PSS參數(shù)整定的試驗(yàn)簡報(bào)需提交發(fā)電機(jī)模型參數(shù)及其勵磁系統(tǒng)的整定參數(shù)（BPA模型采用表格形式），以便仿真校核。如出現(xiàn)退回情況，則在退回后1個工作日內(nèi)應(yīng)重新提交。

試驗(yàn)報(bào)告。現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)束1個月內(nèi)，提交詳細(xì)實(shí)測建模報(bào)告至南網(wǎng)總調(diào)和南網(wǎng)科研院審核。實(shí)測建模報(bào)告除要嚴(yán)格按照南方電網(wǎng)的相關(guān)建模導(dǎo)則要求外（即《南方電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測與建模導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則》、《南方電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)原動機(jī)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)測試與建模導(dǎo)則》），還要給出模型各參數(shù)取值來源，說明試驗(yàn)時的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行條件、試驗(yàn)參數(shù)、記錄數(shù)據(jù)曲線、辨識中間過程公式等，完成各個環(huán)節(jié)辨識以及整體辨識，其指標(biāo)應(yīng)達(dá)到導(dǎo)則要求，并且附原始實(shí)測錄波數(shù)據(jù)（推薦為Excel文件）作為附件，便于審核時進(jìn)行校核。待報(bào)告審核通過后方能更新機(jī)組穩(wěn)定模型數(shù)據(jù)（BPA的SWI文件），更新人員應(yīng)按照審核通過后的實(shí)測建模報(bào)告，正確無誤錄入和填寫，并由他人進(jìn)行審核，保證BPA卡片數(shù)據(jù)的正確有效。

5 結(jié)語

本文對天一電廠勵磁系統(tǒng)改造試驗(yàn)全過程管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，該經(jīng)驗(yàn)可供水電機(jī)組勵磁系統(tǒng)試驗(yàn)相關(guān)人員借鑒，開展好勵磁系統(tǒng)改造及試驗(yàn)工作。