萬(wàn)斌

摘 要：為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的安全性和可靠性，滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)對(duì)設(shè)備技術(shù)等級(jí)的要求，確保機(jī)組及電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，梅山水電站對(duì)4臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了改造研究。

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

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

文章編號(hào)：2095-6835（2016）11-0100-02

勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)運(yùn)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(yùn)行的先決條件。

1 勵(lì)磁系統(tǒng)概述

通常情況下，勵(lì)磁系統(tǒng)是指與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)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(lì)磁電源、勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)原狀及缺陷

2.1 梅山水電站勵(lì)磁系統(tǒng)原狀

梅山水電站原勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)出口母線側(cè)，經(jīng)勵(lì)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(lì)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(lì)磁電壓161 V，額定勵(lì)磁電流502 A。梅山水電站勵(lì)磁系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

2.2 梅山水電站原勵(lì)磁系統(tǒng)缺陷

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

硅運(yùn)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(wú)法采購(gòu)。勵(lì)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(wú)法完全消除的現(xiàn)象，無(wú)法保障發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)改造試驗(yàn)

3.1 機(jī)組及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)

機(jī)組及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。

3.2 試驗(yàn)項(xiàng)目

3.2.1 開環(huán)試驗(yàn)

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(shí)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(yàn)過程及記錄

開環(huán)試驗(yàn)主要分以下幾步：①自動(dòng)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(hào)上升，同時(shí)隨PT電壓下降而下降；C通道控制信號(hào)不隨PT電壓變化，反饋信號(hào)為勵(lì)磁電流。保持PT電壓不變，增磁時(shí)，控制信號(hào)隨之下降，α角也下降；減磁時(shí)則相反。②模擬逆變滅磁失敗試驗(yàn)。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(dòng)作跳開，滅磁開關(guān)動(dòng)作正常，同時(shí)報(bào)警信號(hào)正確。③脈沖投切回路試驗(yàn)。投切功率柜退柜開關(guān)，“OFF”時(shí)投入，“ON”時(shí)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(wú)脈沖輸出。⑤BOD關(guān)斷功能檢查。模擬過壓保護(hù)動(dòng)作（電容器放電），檢查、確認(rèn)直流輸出電壓波形過零點(diǎn)產(chǎn)生，同時(shí)報(bào)警信號(hào)正確。⑥自動(dòng)切換試驗(yàn)。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(diǎn)。觀察確認(rèn)調(diào)節(jié)器在A通道運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)切換到B通道運(yùn)行；調(diào)節(jié)器在B通道運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)切換到C通道運(yùn)行。

3.2.2 空載閉環(huán)試驗(yàn)

空載閉環(huán)試驗(yàn)分為以下幾步：①零起升壓試驗(yàn)。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(shí)記錄空載特性相關(guān)數(shù)據(jù)。②逆變?cè)囼?yàn)。A通道運(yùn)行時(shí)，檢查自動(dòng)逆變和手動(dòng)逆變都正常，B，C通道運(yùn)行時(shí)也正常。③V/f限制特性。當(dāng)自動(dòng)通道運(yùn)行時(shí)，V/f限制值為額定值的110%.當(dāng)頻率小于45 Hz時(shí)，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(yàn)。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(lì)限制試驗(yàn)。以#1機(jī)空載時(shí)的勵(lì)磁電流數(shù)值為限制值，同時(shí)降低機(jī)端電壓，更改過勵(lì)限制參數(shù)，再次模擬過勵(lì)限制，檢查確認(rèn)過勵(lì)限制動(dòng)作穩(wěn)定，無(wú)異常。⑥階躍試驗(yàn)。階躍試驗(yàn)是為了檢測(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在觸摸屏上選擇10%階躍，試驗(yàn)時(shí)錄波，根據(jù)錄波曲線整理如下。

3.2.3 負(fù)載閉環(huán)試驗(yàn)

負(fù)載閉環(huán)試驗(yàn)主要分為以下幾步：①首次并網(wǎng)。首次并網(wǎng)時(shí)，無(wú)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(dòng)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(wú)功顯示值均正確，判斷接線正確。然后切換到A通道自動(dòng)方式運(yùn)行。②并網(wǎng)帶負(fù)荷。③有功功率、無(wú)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(wú)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(lì)限制試驗(yàn)。修改整定值，減少勵(lì)磁進(jìn)入欠勵(lì)狀態(tài)。欠勵(lì)時(shí)，無(wú)功功率波形無(wú)明顯擺動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。欠勵(lì)限制整定數(shù)據(jù)如下表3所示。⑥甩負(fù)荷試驗(yàn)。A通道運(yùn)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(lì)磁系統(tǒng)，有效提高了機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。從改造后的運(yùn)行情況來看，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠，動(dòng)作準(zhǔn)確，達(dá)到了水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可控要求，并實(shí)現(xiàn)了電站無(wú)人值班（少人值守）的目標(biāo)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障，同時(shí)為在役勵(lì)磁機(jī)式同步發(fā)電機(jī)的改造提供了經(jīng)驗(yàn)和實(shí)證。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕