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      南瑞NES6100勵(lì)磁系統(tǒng)在潘家口電廠的應(yīng)用

      2018-11-07 07:21:00李赫明付建忠
      水電站機(jī)電技術(shù) 2018年10期
      關(guān)鍵詞:限制器調(diào)節(jié)器勵(lì)磁

      李赫明,付建忠

      (國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠,河北 唐山064309)

      0 引言

      潘家口電廠安裝3臺(tái)抽水蓄能機(jī)組,單臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量為90MW。機(jī)組有發(fā)電、抽水、發(fā)電調(diào)相、停機(jī)4種穩(wěn)定工況。機(jī)組額定勵(lì)磁電壓為325V,額定勵(lì)磁電流為1991A,空載勵(lì)磁電壓為185V,空載勵(lì)磁電流為1153A。其中2號(hào)機(jī)組勵(lì)磁裝置已運(yùn)行9年,現(xiàn)改造為南瑞NES6100勵(lì)磁裝置。南瑞勵(lì)磁裝置由1臺(tái)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、2臺(tái)可控硅整流裝置柜、1臺(tái)滅磁柜組成,為自并勵(lì)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)。滿足在變頻啟動(dòng)、背靠背啟動(dòng)、發(fā)電、抽水等工況下的運(yùn)行要求,具備發(fā)電、抽水兩種工況下的各種限制功能;具備發(fā)電機(jī)兩種變極工況下的限制功能。

      1 潘家口電廠勵(lì)磁系統(tǒng)原理

      改造后的南瑞NES6100發(fā)電機(jī)抽水蓄能勵(lì)磁系統(tǒng)是國(guó)電南瑞科技股份有限公司的第4代抽水蓄能勵(lì)磁系統(tǒng),適用于同步發(fā)電機(jī)各種勵(lì)磁系統(tǒng)。

      2 NES6100調(diào)節(jié)器功能配置

      NES6100抽水蓄能勵(lì)磁系統(tǒng)的主要目的是精確地控制和調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的端電壓和無功功率。為實(shí)現(xiàn)此目的,磁場(chǎng)電壓必須快速地對(duì)運(yùn)行條件的變化作出反應(yīng),即響應(yīng)時(shí)間不超過幾毫秒。為此NES6100抽水蓄能勵(lì)磁系統(tǒng)做為快速的控制器,不斷地將當(dāng)前機(jī)端電壓給定值與反饋值進(jìn)行比較,在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算,最終去改變可控硅整流器的觸發(fā)角度,精準(zhǔn)地為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流。

      圖2 勵(lì)磁調(diào)節(jié)回路框圖

      2.1 5種運(yùn)行控制方式

      (1)恒機(jī)端電壓閉環(huán)方式;

      (2)恒轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)方式;

      (3)定角度方式;

      (4)恒無功功率運(yùn)行;

      (5)恒功率因數(shù)運(yùn)行。

      2.2 各種運(yùn)行工況保證

      (1)保證發(fā)電機(jī)按要求升壓、并網(wǎng)、增減無功負(fù)荷及逆變停機(jī);

      (2)保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于空載、發(fā)電、調(diào)相、停機(jī)等工況;

      (3)主備勵(lì)無擾切換(選用);

      (4)余弦移相功能。

      2.3 多種起勵(lì)方式可選

      (1)快速零起升壓控制;

      (2)機(jī)組軟起勵(lì)控制;

      (3)自動(dòng)初值起勵(lì)升壓。

      2.4 限制器功能

      為保證運(yùn)行中的機(jī)組安全,保證機(jī)組與系統(tǒng)之間的運(yùn)行穩(wěn)定性,NES?6100配置了完善的限制功能。主要有如下限制器:

      (1)最低勵(lì)磁電流瞬時(shí)限制;

      (2)最大勵(lì)磁電流瞬時(shí)限制;

      (3)過勵(lì)限制器;

      (4)低勵(lì)限制器;

      (5)過無功限制器;

      (6)定子電流限制器;

      (7)電壓/頻率限制器。

      2.5 容錯(cuò)功能

      NES?6100抽水蓄能勵(lì)磁系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別模擬量測(cè)量的錯(cuò)誤,切換調(diào)節(jié)器控制模式并報(bào)警,避免由此引發(fā)的振蕩或其他災(zāi)難性嚴(yán)重后果。

      (1)機(jī)端電壓測(cè)量容錯(cuò);

      (2)定子電流測(cè)量容錯(cuò);

      (3)轉(zhuǎn)子電流測(cè)量容錯(cuò);

      (4)發(fā)電機(jī)頻率測(cè)量容錯(cuò);

      (5)有功功率及無功功率測(cè)量容錯(cuò);

      (6)開機(jī)令及停機(jī)令容錯(cuò);

      (7)增、減磁信號(hào)容錯(cuò)。

      2.6 保護(hù)功能

      勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置為保證機(jī)組安全,還具有如下保護(hù)功能:

      (1)過電壓保護(hù);

      (2)PT斷線防誤強(qiáng)勵(lì);

      (3)初次開機(jī)異常保護(hù)功能。

      2.7 限制功率單元出力控制

      (1)高起始響應(yīng)機(jī)組的勵(lì)磁機(jī)電壓限制器;

      (2)負(fù)載阻抗補(bǔ)償控制,可任意設(shè)定正、負(fù)調(diào)差方式,且調(diào)差率大小可選擇;

      (3)系統(tǒng)電壓跟蹤控制;

      (4)用于水電機(jī)組制動(dòng)用的柔性電制動(dòng)控制器;

      (5)系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器;

      (6)突然甩負(fù)荷限制器;

      (7)勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器。

      3 改造過程介紹

      3.1 前期準(zhǔn)備

      將勵(lì)磁系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、變頻器、勵(lì)磁變及開關(guān)之間連接的所有信號(hào),包括開關(guān)量和模擬量,進(jìn)行歸納總結(jié),繪制新端子圖。

      勵(lì)磁系統(tǒng)在機(jī)組各工況下的參數(shù)及監(jiān)控流程圖與廠家交底,完成勵(lì)磁系統(tǒng)軟件編制工作。

      確定施工所需的器具、材料及人員配備。

      3.2 工作內(nèi)容

      (1)拆除舊盤柜,安裝新盤柜

      將舊勵(lì)磁裝置盤柜內(nèi)接線全部拆除并做好標(biāo)記,整理好電纜;

      拆除原勵(lì)磁裝置盤柜;

      安裝新盤柜;

      將所有電纜按照號(hào)頭進(jìn)行接線;

      首次送電,必須在廠家現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。

      (2)靜態(tài)試驗(yàn)

      勵(lì)磁裝置的絕緣測(cè)定;

      整流功率柜冷卻系統(tǒng)的檢測(cè);

      自動(dòng)手動(dòng)切換及主調(diào)節(jié)器備用調(diào)節(jié)器切換;

      自動(dòng)及手動(dòng)電壓調(diào)節(jié)范圍測(cè)定;

      自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差率的測(cè)定;

      勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各單元特性測(cè)定;

      勵(lì)磁調(diào)節(jié)器總體靜態(tài)特性測(cè)定;

      最大勵(lì)磁電流限制器的檢查;

      低勵(lì)限制器的檢查;

      檢查V/f限制器;

      定子電流限制器的檢查;

      勵(lì)磁系統(tǒng)操作、保護(hù)、限制及信號(hào)回路傳動(dòng)。

      (3)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

      發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn);

      發(fā)電機(jī)各種工況(包括進(jìn)相)時(shí)的帶負(fù)荷調(diào)節(jié)試驗(yàn);

      發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)試驗(yàn);

      發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍響應(yīng)試驗(yàn);

      峰值電壓及電壓響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn);

      升壓試驗(yàn);

      AVR/AER調(diào)節(jié)范圍試驗(yàn);

      電壓頻率特性試驗(yàn);

      調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)精度試驗(yàn);

      低勵(lì)限制測(cè)試;

      各限制單元及保護(hù)單元的整定與動(dòng)作正確性試驗(yàn);

      發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn);

      發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn);

      勵(lì)磁系統(tǒng)PSS試驗(yàn);

      勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)確認(rèn)試驗(yàn)。

      3.3 注意事項(xiàng)

      參加勵(lì)磁裝置改造作業(yè)的人員必須經(jīng)過三級(jí)安全教育并考試合格。

      自覺遵守有關(guān)安全施工規(guī)定,嚴(yán)格執(zhí)行安全工作規(guī)程及安全措施,不得違章作業(yè)。

      作業(yè)中采用的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備應(yīng)進(jìn)行必要的培訓(xùn)。

      參加勵(lì)磁裝置改造作業(yè)的人員,工作前應(yīng)充分了解和熟悉該系統(tǒng)及其設(shè)備。認(rèn)真檢查所使用的工器具必須符合工作及安全要求。

      作業(yè)前應(yīng)全面了解系統(tǒng)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài),與已運(yùn)行設(shè)備有聯(lián)系的系統(tǒng)應(yīng)采取隔離措施。作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)必須正確使用安全防護(hù)用具。遠(yuǎn)方操作試驗(yàn)時(shí),操作人與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視人應(yīng)在每次操作中相互聯(lián)系,及時(shí)處理異常情況。

      4 調(diào)試時(shí)異常情況及處理

      在機(jī)組變頻器抽水啟動(dòng)過程中,定子電壓超過跳閘值,保護(hù)啟動(dòng)電氣事故停機(jī),導(dǎo)致抽水啟動(dòng)失敗。

      經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)變頻器至勵(lì)磁裝置0~20mA控制信號(hào)始終為15mA,不隨機(jī)組轉(zhuǎn)速變化而變化。檢查此信號(hào)在勵(lì)磁裝置中經(jīng)過一臺(tái)一進(jìn)二出的信號(hào)隔離模塊變?yōu)閮陕?~20mA的信號(hào)分別送至兩套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,變頻器信號(hào)輸出模塊與勵(lì)磁裝置信號(hào)隔離模塊不兼容,出現(xiàn)信號(hào)傳輸錯(cuò)誤的現(xiàn)象。將勵(lì)磁裝置中信號(hào)隔離模塊甩掉,將變頻器0~20mA信號(hào)量串聯(lián)接入兩套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中,此控制信號(hào)恢復(fù)正常,變頻器抽水啟動(dòng)試驗(yàn)成功。

      5 結(jié)束語

      本文對(duì)南瑞NES1600勵(lì)磁裝置在潘家口電廠的應(yīng)用進(jìn)行介紹,希望對(duì)類似電站的改造提供參考。

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