關于水電廠勵磁系統更新改造的思考

【摘 要】水電廠的勵磁系統對于保障電力系統的安全、穩定運行有著十分重要的作用，現在很多原來的水電廠存在不少缺陷抗干擾能力較弱，維修不變等，本文對某水電廠的勵磁系統的改造進行了分析研究，新的勵磁系統調節方便、運行可靠等優點，以后的勵磁系統改造提供了方向。

【關鍵詞】勵磁系統；水電；改造

0.引言

由于電網的擴大以及電壓等級的提高，電力系統的結構也越來越復雜，電網的運行方式也發生了很大的變化。我國的電力工業已經進入高電壓、大電網以及大機組的時代，裝機容量為300～600Mw的大型機組已變成我國的主要機組，所以對電力系統的穩定性和安全性的要求也非常高。無論是在穩態還是暫態運行中，同步發電機運行狀態與勵磁都有著很大的關系，勵磁系統能對發電機的運行特性造成直接影響，是同步發電機的最關鍵的組成部分。

1.勵磁系統

勵磁系統一般由兩部分組成：：一部分是勵磁功率單元，這部分為同步發電機的勵磁繞組提供可調直流勵磁電流；另一部分是勵磁調節器，它按照發電機和電力系統的運行要求，自動調整功率單元輸出的勵磁電流。現在廣泛使用的是數字式勵磁調節器，主要是因為它有以下優點：可在勵磁控制中實現復雜的控制策略；調節準確、精度高、方便在線改變參數；能在勵磁控制過程中實現完備的限制和保護功能、靈活而通用的系統功能、操作簡單以及維修智能化；可靠性高，能長時間無故障工作；通信簡便。

2.原勵磁調節器的缺陷

某水電站采用的原勵磁系統是數字式雙通道微機勵磁調節器（SJ-800），采用三相干式變勵磁變，兩橋并聯式整流橋，滅磁系統由ZnO非線性電阻和快速直流斷路器組成，用強迫風冷作冷卻系統?？梢詽M足機組及系統的運行要求，然而因為當時技術條件有限，仍然存在影響運行的安全隱患，如：

（1）勵磁調節器的抗干擾能力較弱，多次發出錯誤信號，如發轉子溫度過高、整流橋故障等信號使機組誤跳。同時因為當時技術水平低，勵磁調節器軟硬件的檔次低，軟件功能不完整，人機界面差，沒有事件記錄不方便進行運行維護，另外勵磁調節器還存在著電壓和無功調節波動較大，不能投運PSS調節等問題，對發電的質量造成影響。

（2）功率柜的設計復雜，加大了主回路的復雜程度以及檢修維護的工作量；另外，兩柜并聯運行時，如果沒有均流措施，就會造成兩柜輸出電流越差增多，威脅機組的安全運行。

（3）滅磁通流容量和電阻能容量偏小，在發電機短路和強勵等嚴重事故滅磁中將有可能被燒毀。

（4）經過10年運行，勵磁調節裝置的運行時間過長，元件的磨損、老化現象嚴重，目前的調節器元器件廠家己經不生產，也就是勵磁調節裝置一旦出現問題沒有備件能更換，不能保證機組長時間安全的運行。

（5）很多調節器參數特別是新添加的參數無法在線整定或修改，人機對話窗口不能直接顯示出來，不直觀，給調試檢修、維護等工作帶來不便。

3.新型勵磁調節器

EXC9000型勵磁調節器采用微機/微機/模擬三通道雙模冗余結構的調節通道，是由自動電壓調節通道（A，B）和手動調節通道（C）組成的。EXC9000調節器主要特點：（1）微機/微機/模擬三通道的結構完全獨立，通道之間相互備用，備用通道可自動的跟蹤運行通道，出現故障后可實現自動無擾動切換，保證調節器運行的可靠性。（2）調節器的組態靈活，能提供用戶多種選擇，用PID+PSS調節規律，能夠有效地阻止電力系統低頻振蕩，提升系統輸的送能力。（3）調節器的硬件應用多CPU模式、無風扇結構以及電路表面貼裝工藝。這種硬件模式保證了程序運行可靠性，電氣量采集計算快速性，以及較強的抗干擾能力。（4）現場總線互聯技術，增加了勵磁系統的數字化程度，使分層分布控制現實，也提高了系統工藝水平和可靠性，維護方便。（5）柔性智能接口電路，實現了與電站控制系統連接的多種方式：串行通訊方式；現場總線方式；常規接點方式；組網方式。（6）應用快速脈沖列技術，實施殘壓起勵。當殘壓較低時，只要利用很小的輔助電流就能確保起勵成功。（7）調節器有良好的人機界面，采用的工控機一體化，界面全中文，軟面板技術有在線幫助系統，故障記錄、追憶和智能測試等功能。

4.結論

通過對某水電廠的勵磁系統改造后，主要采用EXC9000系統控制裝置試驗后，水電廠的勵磁改造能夠有效提高電廠發電機的端電壓調節精度，能夠有效地消除原設備的問題缺陷，大大減少了調節時間，同時能夠方便運行人員迅速、及時掌握信息，及時處理發現的異常情況，有效提高了水電電力系統的穩定性。

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