淺談亭子口水電廠勵磁系統(tǒng)

(嘉陵江亭子口水利水電有限公司，四川 蒼溪，628400)

淺談亭子口水電廠勵磁系統(tǒng)

胡威

(嘉陵江亭子口水利水電有限公司，四川 蒼溪，628400)

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，在發(fā)電機運行工作中，勵磁系統(tǒng)起著重要的作業(yè)，它不僅控制發(fā)電機機端電壓，還控制著無功功率分配、功率因素和電流等參數(shù)，同時能夠提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性以及改善電力系統(tǒng)的運行條件。通過對目前亭子口勵磁系統(tǒng)技術(shù)改造和事故處理，對當前勵磁系統(tǒng)進行論述。

電力系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng) 同步發(fā)電機 事故處理 亭子口水電廠

亭子口水電廠2013年7月4臺機組相繼投產(chǎn)，電廠勵磁系統(tǒng)采用廣州擎天生產(chǎn)的EXC9000靜止可控硅自并勵勵磁系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括1臺勵磁變壓器，1面調(diào)節(jié)器柜，1面交流進線柜，3面功率柜，1面滅磁柜及1面過電壓保護柜。通過幾年運行表明，系統(tǒng)升壓時間短、運行可靠性高、故障切除時間快、人機界面易懂易操作，是一套值得信賴的勵磁系統(tǒng)。

1 EXC9000型勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介

EXC9000勵磁調(diào)節(jié)器為雙微機三通道調(diào)節(jié)器，其中A、B通道為微機通道(自動通道)，其核心控制器件是32位總線工控機，C通道為模擬通道(手動通道)。其中A通道為主通道，測量信號通過機端第一套電壓互感器TV1和電流互感器TA1取得；B通道為第一備用通道，測量信號通過機端第二套電壓互感器TV2和電流互感器TA2取得；從勵磁變副邊采集的三相同步電壓信號供三個通道公用，從勵磁變副邊電流互感器取得的勵磁電流信號也供三個通道公用。

三通道調(diào)節(jié)器采用微機/微機/模擬三通道雙模冗余結(jié)構(gòu)，由兩個自動通道(A、B)和一個手動通道(C)組成，這三個通道從測量回路到脈沖輸出回路完全獨立。三通道以主從方式工作，正常方式為A通道運行、B通道備用，B通道及C通道自動跟蹤A通道?？蛇x擇B通道或C通道作為備用通道，B通道為首選備用通道。當A通道出現(xiàn)故障時，自動切換到備用通道運行。C通道總是自動跟蹤當前運行通道；同樣，當B通道投入運行后出現(xiàn)故障，自動切換到C通道運行。

圖1 調(diào)節(jié)通道配置

2 自并勵靜止可控硅勵磁系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點

2.1 優(yōu)點：

(1)運行可靠性高。自并勵勵磁系統(tǒng)屬于靜止勵磁，沒有旋轉(zhuǎn)部分；

(2)由于取消了主、副勵磁機，縮短了汽輪機—發(fā)電機軸系長度，可提高機組軸系的穩(wěn)定性、提高機組安全運行的水平；

(3)由于發(fā)電機沒有主勵磁機這一時滯環(huán)節(jié)，所以自并勵勵磁系統(tǒng)是一種高起始的快速響應(yīng)勵磁系統(tǒng)；

(4)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)配置電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)后，可以提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

2.2 缺點：

(1)由于勵磁電源取自發(fā)電機端，受發(fā)電機機端電壓變化的影響，隨著機端電壓下降時，影響其強勵能力，會對電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性造成影響；

(2)因為發(fā)電機機端電壓突然降低很多時，造成強勵能力減弱，導(dǎo)致短路電流迅速衰減，不能使發(fā)電機的短路電流維持在過電流保護動作的水平，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作；

(3)如果發(fā)電機起勵時，發(fā)電機殘壓不足以提供可控硅的導(dǎo)通電壓，發(fā)電機不能自勵，則需要另外設(shè)置一路外部起勵電源。

3 亭子口水電廠勵磁系統(tǒng)技術(shù)改造

3.1 技術(shù)改造的目的

亭子口水電廠1號至4號機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障時，不能直接啟動機組跳閘停機回路，只能通過機組保護裝置失磁保護跳閘停機，不能及時跳閘易造成勵磁設(shè)備的損壞。按照公司技術(shù)監(jiān)督檢查整改計劃要求，需增加1號至4號機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障時，直接啟動機組跳閘停機回路，保證機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障時能及時出口跳閘使機組解列，保護設(shè)備以及系統(tǒng)不被損壞。

3.2 技術(shù)改造說明

由于設(shè)計沒有對機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障時直接啟動機組跳閘停機回路，現(xiàn)需對機組勵磁系統(tǒng)內(nèi)部控制邏輯和硬件接線進行修改，具體內(nèi)容說明如下：

(1)機組勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部增加“勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘信號”；

(2)修改機組勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器智能liu板AP2的輸出信號定義，輸出信號定義為“勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘”；

(3)增加擴展繼電器K07，由智能liu板AP2輸出的勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘”信號驅(qū)動，繼電器輸出兩對常開接點，分別引至發(fā)電機保護A、B柜，再由發(fā)電機保護A、B柜直接啟動機組跳閘停機回路；

(4)增加的擴展繼電器為DC24V，共4個；

(5)對機組勵磁調(diào)節(jié)器智能liu板(AP2)軟件進行修改，在機組并網(wǎng)狀態(tài)下，當(A套調(diào)節(jié)器故障AND B套調(diào)節(jié)器故障AND C套調(diào)節(jié)器故障)OR(A套調(diào)節(jié)器檢測故障AND B套調(diào)節(jié)器檢測故障AND C套調(diào)節(jié)器檢測故障)OR(A套調(diào)節(jié)器電源故障AND B套調(diào)節(jié)器電源故障AND C套調(diào)節(jié)器電源故障)OR(A套調(diào)節(jié)器同步故障AND B套調(diào)節(jié)器同步故障AND C套調(diào)節(jié)器同步故障)OR(A套調(diào)節(jié)器脈沖故障AND B套調(diào)節(jié)器脈沖故障AND C套調(diào)節(jié)器脈沖故障)條件滿足時，由調(diào)節(jié)器內(nèi)部智能liu板直接開出(KO7)至發(fā)電機保護A、B柜啟動機組跳閘停機回路；

(6)“勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘”信號邏輯判據(jù)圖如下：

圖2 勵磁系統(tǒng)嚴重故障邏輯判據(jù)

由于機組勵磁調(diào)節(jié)器過勵保護動作信號送至發(fā)電機保護A、B未起到任何作用，所以將此信號取消，同時將勵磁調(diào)節(jié)器柜內(nèi)的原接線更改，改為勵磁系統(tǒng)嚴重故障時經(jīng)發(fā)電機保護A、B柜直接啟動機組跳閘停機回路。

3.3 改造效果

亭子口水電廠1號至4號機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘邏輯修改，在機組檢修時對程序和外部接線進行改造完成后，靜態(tài)下對機組勵磁系統(tǒng)進行傳動試驗，對實際改造效果進行驗證，達到了技術(shù)改造的目的。目前改造已順利完成，設(shè)備已投入使用。

4 水電廠勵磁系統(tǒng)一般事故處理

4.1 調(diào)節(jié)器故障處理方法

(1)檢查調(diào)速器是否硬件故障，其中包括CPU故障、DSP故障、I/O模塊故障，更換對應(yīng)電路板或者將A/B套電路板互換即可；

(2)檢查進入開關(guān)量總線板的同步信號是否正常，同步信號是否輸入調(diào)節(jié)器；

(3)檢查是否程序跑飛或CPU死機造成程序運行超時，按RESET鍵將程序重新啟動，觀察程序重新運行是否正常。

4.2 調(diào)節(jié)器脈沖故障處理方法

(1)檢查調(diào)節(jié)器是否正常產(chǎn)生脈沖信號，更換對應(yīng)A/B套的通道接口板，或?qū)?yīng)的單片機芯片，檢查脈沖信號正常；

(2)檢查進入開關(guān)量總線板的同步信號是否正常，不正常時將出現(xiàn)“調(diào)節(jié)器故障”信號。

4.3 調(diào)節(jié)器電源故障處理方法

(1)檢查對應(yīng)A/B套調(diào)節(jié)器微機電源輸出是否正常，不正常時將出現(xiàn)“調(diào)節(jié)器檢測系統(tǒng)故障”及“調(diào)節(jié)器通訊故障”信號；

(2)檢查各插件是否正確進入插槽，對應(yīng)的接線端子有無松動。

5 結(jié)語

發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性起著重要作用，隨著國內(nèi)外勵磁系統(tǒng)的研制不斷取得進展，各型勵磁系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，為了滿足電力系統(tǒng)對發(fā)電質(zhì)量高標準的要求，保證機組安全穩(wěn)定的長期運行，就要采用先進可靠的勵磁系統(tǒng)。本文通過對亭子口水電廠勵磁系統(tǒng)介紹，認為EXC9000靜止可控硅自并勵勵磁系統(tǒng)是一套值得信賴的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。并針對亭子口水電廠1號至4號機組勵磁系統(tǒng)嚴重故障跳閘邏輯修改，了解出口動作信號邏輯，讓機組能夠迅速靈敏的切斷故障點，使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

〔1〕賀永剛.自并勵靜止勵磁系統(tǒng)起勵失敗分析及改進措施[J].電世界，2013(11)：18-19.

〔2〕陳登凌.淺談沙溪口水電廠勵磁系統(tǒng)[J].機電技術(shù)，2010(5)：105-106.

TV734.2∶TM31

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2095-1809(2017)06-0045-03

胡 威(1992-)，男，湖南岳陽人，?？?，從事水電站運行工作。