(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(lì)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(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行工作中，勵(lì)磁系統(tǒng)起著重要的作業(yè)，它不僅控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，還控制著無(wú)功功率分配、功率因素和電流等參數(shù)，同時(shí)能夠提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。通過(guò)對(duì)目前亭子口勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)改造和事故處理，對(duì)當(dāng)前勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行論述。

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

亭子口水電廠2013年7月4臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)，電廠勵(lì)磁系統(tǒng)采用廣州擎天生產(chǎn)的EXC9000靜止可控硅自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括1臺(tái)勵(lì)磁變壓器，1面調(diào)節(jié)器柜，1面交流進(jìn)線柜，3面功率柜，1面滅磁柜及1面過(guò)電壓保護(hù)柜。通過(guò)幾年運(yùn)行表明，系統(tǒng)升壓時(shí)間短、運(yùn)行可靠性高、故障切除時(shí)間快、人機(jī)界面易懂易操作，是一套值得信賴(lài)的勵(lì)磁系統(tǒng)。

1 EXC9000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

EXC9000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為雙微機(jī)三通道調(diào)節(jié)器，其中A、B通道為微機(jī)通道(自動(dòng)通道)，其核心控制器件是32位總線工控機(jī)，C通道為模擬通道(手動(dòng)通道)。其中A通道為主通道，測(cè)量信號(hào)通過(guò)機(jī)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(cè)量信號(hào)通過(guò)機(jī)端第二套電壓互感器TV2和電流互感器TA2取得；從勵(lì)磁變副邊采集的三相同步電壓信號(hào)供三個(gè)通道公用，從勵(lì)磁變副邊電流互感器取得的勵(lì)磁電流信號(hào)也供三個(gè)通道公用。

三通道調(diào)節(jié)器采用微機(jī)/微機(jī)/模擬三通道雙模冗余結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)自動(dòng)通道(A、B)和一個(gè)手動(dòng)通道(C)組成，這三個(gè)通道從測(cè)量回路到脈沖輸出回路完全獨(dú)立。三通道以主從方式工作，正常方式為A通道運(yùn)行、B通道備用，B通道及C通道自動(dòng)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(dāng)A通道出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用通道運(yùn)行。C通道總是自動(dòng)跟蹤當(dāng)前運(yùn)行通道；同樣，當(dāng)B通道投入運(yùn)行后出現(xiàn)故障，自動(dòng)切換到C通道運(yùn)行。

圖1 調(diào)節(jié)通道配置

2 自并勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)：

(1)運(yùn)行可靠性高。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)屬于靜止勵(lì)磁，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部分；

(2)由于取消了主、副勵(lì)磁機(jī)，縮短了汽輪機(jī)—發(fā)電機(jī)軸系長(zhǎng)度，可提高機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、提高機(jī)組安全運(yùn)行的水平；

(3)由于發(fā)電機(jī)沒(méi)有主勵(lì)磁機(jī)這一時(shí)滯環(huán)節(jié)，所以自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是一種高起始的快速響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)；

(4)自并勵(lì)靜止勵(lì)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(diǎn)：

(1)由于勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響，隨著機(jī)端電壓下降時(shí)，影響其強(qiáng)勵(lì)能力，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性造成影響；

(2)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)機(jī)端電壓突然降低很多時(shí)，造成強(qiáng)勵(lì)能力減弱，導(dǎo)致短路電流迅速衰減，不能使發(fā)電機(jī)的短路電流維持在過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作的水平，帶時(shí)限的繼電保護(hù)可能會(huì)拒絕動(dòng)作；

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

3 亭子口水電廠勵(lì)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(hào)至4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障時(shí)，不能直接啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路，只能通過(guò)機(jī)組保護(hù)裝置失磁保護(hù)跳閘停機(jī)，不能及時(shí)跳閘易造成勵(lì)磁設(shè)備的損壞。按照公司技術(shù)監(jiān)督檢查整改計(jì)劃要求，需增加1號(hào)至4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障時(shí)，直接啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路，保證機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障時(shí)能及時(shí)出口跳閘使機(jī)組解列，保護(hù)設(shè)備以及系統(tǒng)不被損壞。

3.2 技術(shù)改造說(shuō)明

由于設(shè)計(jì)沒(méi)有對(duì)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障時(shí)直接啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路，現(xiàn)需對(duì)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部控制邏輯和硬件接線進(jìn)行修改，具體內(nèi)容說(shuō)明如下：

(1)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器內(nèi)部增加“勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘信號(hào)”；

(2)修改機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器智能liu板AP2的輸出信號(hào)定義，輸出信號(hào)定義為“勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘”；

(3)增加擴(kuò)展繼電器K07，由智能liu板AP2輸出的勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘”信號(hào)驅(qū)動(dòng)，繼電器輸出兩對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)，分別引至發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B柜，再由發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B柜直接啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路；

(4)增加的擴(kuò)展繼電器為DC24V，共4個(gè)；

(5)對(duì)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器智能liu板(AP2)軟件進(jìn)行修改，在機(jī)組并網(wǎng)狀態(tài)下，當(dāng)(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(cè)故障AND B套調(diào)節(jié)器檢測(cè)故障AND C套調(diào)節(jié)器檢測(cè)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(shí)，由調(diào)節(jié)器內(nèi)部智能liu板直接開(kāi)出(KO7)至發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B柜啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路；

(6)“勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘”信號(hào)邏輯判據(jù)圖如下：

圖2 勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障邏輯判據(jù)

由于機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)送至發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B未起到任何作用，所以將此信號(hào)取消，同時(shí)將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜內(nèi)的原接線更改，改為勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障時(shí)經(jīng)發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B柜直接啟動(dòng)機(jī)組跳閘停機(jī)回路。

3.3 改造效果

亭子口水電廠1號(hào)至4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘邏輯修改，在機(jī)組檢修時(shí)對(duì)程序和外部接線進(jìn)行改造完成后，靜態(tài)下對(duì)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)實(shí)際改造效果進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)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(lì)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(duì)應(yīng)電路板或者將A/B套電路板互換即可；

(2)檢查進(jìn)入開(kāi)關(guān)量總線板的同步信號(hào)是否正常，同步信號(hào)是否輸入調(diào)節(jié)器；

(3)檢查是否程序跑飛或CPU死機(jī)造成程序運(yùn)行超時(shí)，按RESET鍵將程序重新啟動(dòng)，觀察程序重新運(yùn)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(hào)，更換對(duì)應(yīng)A/B套的通道接口板，或?qū)?yīng)的單片機(jī)芯片，檢查脈沖信號(hào)正常；

(2)檢查進(jìn)入開(kāi)關(guān)量總線板的同步信號(hào)是否正常，不正常時(shí)將出現(xiàn)“調(diào)節(jié)器故障”信號(hào)。

4.3 調(diào)節(jié)器電源故障處理方法

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

(2)檢查各插件是否正確進(jìn)入插槽，對(duì)應(yīng)的接線端子有無(wú)松動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性起著重要作用，隨著國(guó)內(nèi)外勵(lì)磁系統(tǒng)的研制不斷取得進(jìn)展，各型勵(lì)磁系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，為了滿足電力系統(tǒng)對(duì)發(fā)電質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的要求，保證機(jī)組安全穩(wěn)定的長(zhǎng)期運(yùn)行，就要采用先進(jìn)可靠的勵(lì)磁系統(tǒng)。本文通過(guò)對(duì)亭子口水電廠勵(lì)磁系統(tǒng)介紹，認(rèn)為EXC9000靜止可控硅自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是一套值得信賴(lài)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。并針對(duì)亭子口水電廠1號(hào)至4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障跳閘邏輯修改，了解出口動(dòng)作信號(hào)邏輯，讓機(jī)組能夠迅速靈敏的切斷故障點(diǎn)，使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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

〔2〕陳登凌.淺談沙溪口水電廠勵(lì)磁系統(tǒng)[J].機(jī)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(yáng)人，專(zhuān)科，從事水電站運(yùn)行工作。