朱曉瑩

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

關(guān)鍵詞：火電廠；勵磁裝置；經(jīng)濟(jì)效益；改造方案；安全運行

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

1 改造前勵磁系統(tǒng)基本情況

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

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)，給將來的維護(hù)帶來不便。由于電子元器件存在老化現(xiàn)象，一般來說勵磁調(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)定運行的要求，考慮勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)的問題以及廠家的建議，對#1勵磁系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造和優(yōu)化勢在必行。

2 改造方案介紹

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

2.1 升級后的勵磁調(diào)節(jié)器新功能

改造后的NES6100型自并勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)，勵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，起勵裝置采用外引交流380V電源整流后作為起勵電源，AVR采用雙通道數(shù)字式，各通道自動跟蹤無擾動切換，AVR具備自診斷功能和檢驗各部分功能的軟件和接口，具有智能電網(wǎng)IEC61850協(xié)議、強大的錄波功能、自帶液晶顯示屏、電磁兼容等級更高、定子電流限制器、PSVR、PSS2B/PSS4B和控制功能、智能開機(jī)試驗、智能告警等顯著特點，滿足網(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、模擬信號輸入輸出、開關(guān)信號輸入輸出、控制信號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，在勵磁調(diào)節(jié)器改造時，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)場配線的工作量，能夠明顯縮短改造工期。

3 改造后勵磁系統(tǒng)參數(shù)建模分析

通過啟動投運試驗，檢驗改造后的勵磁系統(tǒng)在各種運行工況下能否滿足機(jī)組實際運行的要求，確定定AVR有關(guān)參數(shù)，確保AVR能夠安全、可靠、穩(wěn)定地投入運行。

3.1 勵磁系統(tǒng)參數(shù)模型

改造后的NES6100雙微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器，自動勵磁調(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)時間常數(shù)，TD為微分環(huán)節(jié)時間常數(shù)。

3.2 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前勵磁系統(tǒng)試驗

（1）自動方式零起升壓。在建壓過程中，各項指標(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%）。手動勵磁調(diào)節(jié)時，上限為1.1pu不低于發(fā)電機(jī)額定磁場電流的110%，下限為0.2pu不高于發(fā)電機(jī)空載磁場電流的20%，同時不能超過發(fā)電機(jī)電壓的限制值。自動勵磁調(diào)節(jié)時，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)空載運行時，手動連續(xù)操作下，自動勵磁調(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。通過5%階躍響應(yīng)試驗優(yōu)化整定AVR的PID參數(shù)，自動方式下通道A±5%階躍相應(yīng)的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量為1.901%，電壓上升時間為0.162s，調(diào)節(jié)時間為0.247s；自動方式下通道B±5%階躍相應(yīng)的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量為1.439%，電壓上升時間為0.175s，調(diào)節(jié)時間為0.284s，動態(tài)指標(biāo)滿足國標(biāo)DL/T 843-2010要求。

（3）PT斷線試驗。在勵磁系統(tǒng)通道A正常運行時模擬PT1斷線，勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行通道切換保持通道B自動方式運行，同時發(fā)出PT斷線故障信號；勵磁調(diào)節(jié)器在通道B運行時PT2再發(fā)生斷線切換到手動運行方式運行；試驗結(jié)果：裝置PT斷線報警正常，滿足國標(biāo)DL/T 1166-2012要求。

（4）V/Hz限制器試驗。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為102%的額定電壓，將V/Hz限制器的定值臨時修改為106%，保持發(fā)電機(jī)頻率不變，自動方式下進(jìn)行5%額定電壓的階躍試驗，此時V/Hz限制器動作，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

通過并網(wǎng)前后勵磁系統(tǒng)試驗，定能電廠1號發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)在各種運行工況下均能滿足機(jī)組運行的要求，勵磁系統(tǒng)性能良好，能夠滿足安全穩(wěn)定運行的技術(shù)要求，試驗過程中勵磁系統(tǒng)正常，無故障或報警出現(xiàn)，無遺留問題，運行效果良好。

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