李赫明，付建忠

（國網(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臺抽水蓄能機組，單臺機組裝機容量為90MW。機組有發(fā)電、抽水、發(fā)電調(diào)相、停機4種穩(wěn)定工況。機組額定勵磁電壓為325V，額定勵磁電流為1991A，空載勵磁電壓為185V，空載勵磁電流為1153A。其中2號機組勵磁裝置已運行9年，現(xiàn)改造為南瑞NES6100勵磁裝置。南瑞勵磁裝置由1臺勵磁調(diào)節(jié)器柜、2臺可控硅整流裝置柜、1臺滅磁柜組成，為自并勵靜止整流勵磁系統(tǒng)。滿足在變頻啟動、背靠背啟動、發(fā)電、抽水等工況下的運行要求，具備發(fā)電、抽水兩種工況下的各種限制功能；具備發(fā)電機兩種變極工況下的限制功能。

1 潘家口電廠勵磁系統(tǒng)原理

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

2 NES6100調(diào)節(jié)器功能配置

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

圖2 勵磁調(diào)節(jié)回路框圖

2.1 5種運行控制方式

（1）恒機端電壓閉環(huán)方式；

（2）恒轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)方式；

（3）定角度方式；

（4）恒無功功率運行；

（5）恒功率因數(shù)運行。

2.2 各種運行工況保證

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

（2）保證發(fā)電機穩(wěn)定運行于空載、發(fā)電、調(diào)相、停機等工況；

（3）主備勵無擾切換（選用）；

（4）余弦移相功能。

2.3 多種起勵方式可選

（1）快速零起升壓控制；

（2）機組軟起勵控制；

（3）自動初值起勵升壓。

2.4 限制器功能

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

（1）最低勵磁電流瞬時限制；

（2）最大勵磁電流瞬時限制；

（3）過勵限制器；

（4）低勵限制器；

（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 容錯功能

NES?6100抽水蓄能勵磁系統(tǒng)可自動識別模擬量測量的錯誤，切換調(diào)節(jié)器控制模式并報警，避免由此引發(fā)的振蕩或其他災難性嚴重后果。

（1）機端電壓測量容錯；

（2）定子電流測量容錯；

（3）轉(zhuǎn)子電流測量容錯；

（4）發(fā)電機頻率測量容錯；

（5）有功功率及無功功率測量容錯；

（6）開機令及停機令容錯；

（7）增、減磁信號容錯。

2.6 保護功能

勵磁調(diào)節(jié)裝置為保證機組安全，還具有如下保護功能：

（1）過電壓保護；

（2）PT斷線防誤強勵；

（3）初次開機異常保護功能。

2.7 限制功率單元出力控制

（1）高起始響應(yīng)機組的勵磁機電壓限制器；

（2）負載阻抗補償控制，可任意設(shè)定正、負調(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）用于水電機組制動用的柔性電制動控制器；

（5）系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器；

（6）突然甩負荷限制器；

（7）勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器。

3 改造過程介紹

3.1 前期準備

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

勵磁系統(tǒng)在機組各工況下的參數(shù)及監(jiān)控流程圖與廠家交底，完成勵磁系統(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

將舊勵磁裝置盤柜內(nèi)接線全部拆除并做好標記，整理好電纜；

拆除原勵磁裝置盤柜；

安裝新盤柜；

將所有電纜按照號頭進行接線；

首次送電，必須在廠家現(xiàn)場服務(wù)工程師的監(jiān)護下進行。

（2）靜態(tài)試驗

勵磁裝置的絕緣測定；

整流功率柜冷卻系統(tǒng)的檢測；

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

自動及手動電壓調(diào)節(jié)范圍測定；

自動勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機電壓調(diào)差率的測定；

勵磁調(diào)節(jié)器各單元特性測定；

勵磁調(diào)節(jié)器總體靜態(tài)特性測定；

最大勵磁電流限制器的檢查；

低勵限制器的檢查；

檢查V/f限制器；

定子電流限制器的檢查；

勵磁系統(tǒng)操作、保護、限制及信號回路傳動。

（3）動態(tài)試驗

發(fā)電機空載試驗；

發(fā)電機各種工況（包括進相）時的帶負荷調(diào)節(jié)試驗；

發(fā)電機空載階躍響應(yīng)試驗；

發(fā)電機負載階躍響應(yīng)試驗；

峰值電壓及電壓響應(yīng)時間試驗；

升壓試驗；

AVR/AER調(diào)節(jié)范圍試驗；

電壓頻率特性試驗；

調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)精度試驗；

低勵限制測試；

各限制單元及保護單元的整定與動作正確性試驗；

發(fā)電機短路試驗；

發(fā)電機甩負荷試驗；

勵磁系統(tǒng)PSS試驗；

勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)確認試驗。

3.3 注意事項

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

自覺遵守有關(guān)安全施工規(guī)定，嚴格執(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)進行必要的培訓。

參加勵磁裝置改造作業(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)備的當前狀態(tài)，與已運行設(shè)備有聯(lián)系的系統(tǒng)應(yīng)采取隔離措施。作業(yè)人員進入現(xiàn)場必須正確使用安全防護用具。遠方操作試驗時，操作人與現(xiàn)場監(jiān)視人應(yīng)在每次操作中相互聯(lián)系，及時處理異常情況。

4 調(diào)試時異常情況及處理

在機組變頻器抽水啟動過程中，定子電壓超過跳閘值，保護啟動電氣事故停機，導致抽水啟動失敗。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)變頻器至勵磁裝置0～20mA控制信號始終為15mA，不隨機組轉(zhuǎn)速變化而變化。檢查此信號在勵磁裝置中經(jīng)過一臺一進二出的信號隔離模塊變?yōu)閮陕?～20mA的信號分別送至兩套勵磁調(diào)節(jié)器，變頻器信號輸出模塊與勵磁裝置信號隔離模塊不兼容，出現(xiàn)信號傳輸錯誤的現(xiàn)象。將勵磁裝置中信號隔離模塊甩掉，將變頻器0～20mA信號量串聯(lián)接入兩套勵磁調(diào)節(jié)器中，此控制信號恢復正常，變頻器抽水啟動試驗成功。

5 結(jié)束語

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