定能電廠勵磁系統改造方案的探討及實踐效果分析

朱曉瑩

摘 要：以定能電廠#1機組勵磁改造取得的良好效果為實例，詳細介紹原發電機勵磁系統存在的問題，深入分析升級改造后的勵磁調節系統的特點和運行可靠性，對火電廠技術改造經濟效益的有效性探討，為其他同等級火力發電廠勵磁設備改造提供可借鑒的經驗。

關鍵詞：火電廠；勵磁裝置；經濟效益；改造方案；安全運行

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

1 改造前勵磁系統基本情況

羅定電廠#1機組額定功率為135MW，發電機勵磁系統采用的是南瑞電控公司生產的SAVR2000型號勵磁裝置，自并勵勵磁方式，于2003年投入現場運行。該勵磁系統主要由1臺SAVR2000微機勵磁調節器柜、2臺FLZ可控硅整流柜、1臺FLM滅磁過壓柜組成。

另一方面，SAVR2000調節器已經于2010年正式停產，其中部分板件的芯片早已停產，給將來的維護帶來不便。由于電子元器件存在老化現象，一般來說勵磁調節器的使用壽命在8-10年，達到使用年限后設備的故障概率會增加，由于設備的可靠性非常重要，根據電廠安全穩定運行的要求，考慮勵磁系統出現的問題以及廠家的建議，對#1勵磁系統進行必要的改造和優化勢在必行。

2 改造方案介紹

經過調研及與廠家協商，結合本電站實際情況，決定保留勵磁變壓器，只對勵磁柜進行更換，采用國電南瑞科技股份公司的新一代微機勵磁調節器NES6100，對原SAVR2000調節器進行直接整柜替換。

2.1 升級后的勵磁調節器新功能

改造后的NES6100型自并勵靜止可控硅整流勵磁系統，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IEC61850協議、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、智能開機試驗、智能告警等顯著特點，滿足網緣協調技術要求。

2.2 與原有設備接口

新調節器NES6100在機柜尺寸、外觀顏色、機柜端子排排列順序、裝置交直流電源、模擬信號輸入輸出、開關信號輸入輸出、控制信號輸入輸出接口等方面，均與原調節器保持完全一致。特別是采用航空插頭柜間電纜走線的標準配置后，在勵磁調節器改造時，柜間電纜航空插頭內部連線保持完全兼容，可大大減小現場配線的工作量，能夠明顯縮短改造工期。

3 改造后勵磁系統參數建模分析

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

3.1 勵磁系統參數模型

改造后的NES6100雙微機勵磁調節器，自動勵磁調節方式為PID+PSS，但控制參數稍有區別。根據勵磁調節器制造廠家提供的控制原理和邏輯，形成調節通道控制系統模型如圖1所示。其中，主調節通道即電壓調節通道（AVR）原理方框圖如圖1所示，圖中，Vt為發電機電壓，Ur為給定參考電壓，Kp為比例系數，Ki為積分系數，KD為微分系數，TI為積分環節時間常數，TD為微分環節時間常數。

3.2 發電機并網前勵磁系統試驗

（1）自動方式零起升壓。在建壓過程中，各項指標符合DL/T 1166-2012要求（機端電壓超調量不大于額定值的10%）。手動勵磁調節時，上限為1.1pu不低于發電機額定磁場電流的110%，下限為0.2pu不高于發電機空載磁場電流的20%，同時不能超過發電機電壓的限制值。自動勵磁調節時，發電機空載電壓能在額定電壓的70%-110%范圍內穩定平穩地調節。在發電機空載運行時，手動連續操作下，自動勵磁調節的調壓速度為每秒0.6%發電機額定電壓符合DL/T 1166-2012要求。

（2）發電機空載階躍響應試驗。通過5%階躍響應試驗優化整定AVR的PID參數，自動方式下通道A±5%階躍相應的振蕩次數為0.5次，超調量為1.901%，電壓上升時間為0.162s，調節時間為0.247s；自動方式下通道B±5%階躍相應的振蕩次數為0.5次，超調量為1.439%，電壓上升時間為0.175s，調節時間為0.284s，動態指標滿足國標DL/T 843-2010要求。

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

（4）V/Hz限制器試驗。發電機機端電壓為102%的額定電壓，將V/Hz限制器的定值臨時修改為106%，保持發電機頻率不變，自動方式下進行5%額定電壓的階躍試驗，此時V/Hz限制器動作，將發電機電壓限制在106%的額定電壓，V/Hz限制器工作正常。

4 結論

通過并網前后勵磁系統試驗，定能電廠1號發電機勵磁系統在各種運行工況下均能滿足機組運行的要求，勵磁系統性能良好，能夠滿足安全穩定運行的技術要求，試驗過程中勵磁系統正常，無故障或報警出現，無遺留問題，運行效果良好。

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