緊水灘電站機組增容勵磁系統改造研究

摘 要：緊水灘電站機組增容改造后，勵磁系統主要參數發生了變化，原勵磁系統各部件能否繼續運行，需要對勵磁系統主要參數進行計算，并提出勵磁系統相應改造方案。本文主要介紹了勵磁系統主要參數的計算，包括勵磁變壓器參數、晶閘管元件參數等進行核算，并根據結果提出勵磁系統改造方案。

關鍵詞：水電機組；勵磁；變壓器；晶閘管；計算

0 引言

緊水灘電站6臺機組運行20幾年，機組定子相繼出現矽鋼片滑出導致定子接地，近年，電站開始對主設備進行改造。電站機組勵磁系統采用的是廣州電器科學研究院廣州擎天電氣控制實業有限公司開發的EXC9000 型全數字式靜態勵磁系統，運行情況良好，機組增容后，需要勵磁系統對主要參數進行計算，并提出勵磁系統改造方案。發電機組增容后，形式和結構不變，容量由原來的50MW，增至55MW。發電機額定勵磁電壓由原來的163V增至175V，額定勵磁電流由原來的1087A增至1169A。為此本文對勵磁系統改造的參數進行了核算，并結合計算結果提出了對應的改造方案。

1 勵磁變壓器主要參數計算

3 交直流電纜的載流量計算

增容后的發電機勵磁的額定電壓和額定電流分別為175V、1169A。以此為依據進行交直流電纜的選型計算。

3.1 交流電纜選型計算

（1）勵磁變至整流器之間的交流電纜采用三芯交聯電纜，交流電纜引至勵磁功率柜的接線銅排上。

（2）根據勵磁電流的大小，估計勵磁變壓器到整流器每相由4根電纜并聯，并行敷設。

（3）整流器交流側單相載流量估算：1169×0.816/（1.12×0.85）=1002A。（注：“1.12”為環境溫度系數，“0.85”為敷設電纜時的校正系數）

（4）假設每相4根電纜的話，單根電纜載流量為：1002/4=250A。

（5）考慮到1.1倍長期運行因素，要求單根電纜載流量：1.1×250=275A。

（6）對于截面為150mm2銅芯三芯交聯電纜，其標準載流量為360A，可以滿足要求，且留有裕度。

（7）勵磁變副邊電壓約為380V，故電纜額定電壓可選為：1000V。

（8）最終型號：YJV-150 mm2三芯交聯電纜，額定電壓：1000V。

根據以上的計算，交流電纜的數量及接線方式：每套勵磁裝置需要接4根YJV-150 mm2三芯電纜，接至柜內的連接銅排上。

3.2 直流電纜選型計算

根據勵磁電流的大小及考慮到1.1倍電流下長期運行等因素，直流電纜單極總載流量：1169×1.1=1286A。考慮直流輸出每極采用3根單芯電纜，則每根載流量為：

1286/（3×1.12×0.85）=450A

（下轉第119頁）

（上接第36頁）

其中“1.12”為環境溫度系數，“0.85”為敷設電纜時的校正系數。額定電壓為：

2×Ufn=2×175=350V

對于截面為240mm2銅芯單芯交聯電纜，其標準載流量為643A。每極采用3根240 mm2 截面積的電纜時，總載流量為3×643=1929A，大于1286A，可以滿足1.1額定勵磁電流狀態長期運行的要求。

4 增容后勵磁系統改造方案的建議

通過以上計算可以發現，發電機組增容后，勵磁系統改造方案建議如下：（1）勵磁變需更換，專門訂制，額定容量增加為800kVA，變比為10.5kV/380V。其他技術參數和電纜引接方式，再具體提出；（2）勵磁系統的原直流電纜的載流量，不能滿足要求，每極需要再增加2根240 mm2的電纜或185 mm2的電纜。增加電纜后，還需注意電纜的引接位置；（3）原晶閘管元件的通態平均電流In=2625A。原晶閘管采用ABB 5STP24H2800 2625A/2800V，且本方案中整流橋的并聯支路數為2，完全可以滿足機組增容后的技術要求；（4）原勵磁系統的交流電纜采用總共6根型號ZR-YJV-3×150 mm2的三芯交聯電纜，6根電纜的載流量為6×360A=2160A，可以滿足1002A的載流量要求。可以不用更換。

5 結論

本文結合緊水灘電站發電機組增容改造對勵磁系統進行了驗算，分別從勵磁變壓器容量、晶閘管和交直流電纜多個方面進行了驗證。對比了增容前的勵磁系統，起結果顯示，勵磁變壓器、直流電纜需要更換，晶閘管和交流電纜元件不用更換。

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作者簡介：束炳芳（1982-），男，工程師，研究方向：水電廠自動化。