摘? 要：勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機重要的輔機設備，并直接影響著安全穩(wěn)定運行。本文著重介紹了造成深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠勵磁系統(tǒng)多次“宕機”的原因，對系統(tǒng)存在的問題進行了全面分析，提出了升級改造的技術方案并成功實施，提高了機組運行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。

關鍵詞：勵磁系統(tǒng);垃圾焚燒;發(fā)電廠

中圖分類號：TM621? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）09-0043-03

0? 引? 言

發(fā)電機自并勵靜態(tài)勵磁系統(tǒng)因其在性能上具有高勵磁電壓響應速度、高起始響應性能、高可靠性及能提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能等優(yōu)點而得到了廣泛的應用。本廠原勵磁系統(tǒng)采用東方電機控制設備有限公司生產的GES-5211型勵磁調節(jié)裝置，在運行中勵磁調節(jié)器曾幾次發(fā)生無功突降無法增磁，還出現(xiàn)過幾次調節(jié)器“宕機”現(xiàn)象，致使發(fā)電機失磁、廠用電中斷等事故。本廠為徹底解決勵磁系統(tǒng)經常發(fā)生故障導致發(fā)電機失磁等情況，對勵磁系統(tǒng)進行了升級改造，將勵磁裝置更換為獨立雙通道微機勵磁調節(jié)器，通過技術攻關及大量的試驗很好地解決了原勵磁系統(tǒng)受電磁干擾大、故障率高等問題。勵磁系統(tǒng)更新改造后運行穩(wěn)定，使設備的安全穩(wěn)定運行得到有效保障。

1? 存在問題及分析

本廠勵磁系統(tǒng)在正常運行過程中發(fā)生多次無功突降及勵磁調節(jié)器突然死機等現(xiàn)象，致使發(fā)電機失磁事故發(fā)生。曾經發(fā)生過由于勵磁調節(jié)器突然“宕機”不能正常工作致使發(fā)電機失磁，直接導致廠用電源中斷的嚴重后果。通過對故障現(xiàn)象進行檢查分析，也及時與生產廠家進行溝通商議，經分析認為故障主要由以下幾點原因引起：

（1）本廠勵磁調節(jié)器是由東方電機控制設備有限公司提供，采用的是90年代末奧地利貝加萊PCC為控制核心的工業(yè)計算機，從研制成功到正式投入使用，在運行中先后發(fā)現(xiàn)：PCC工業(yè)控制計算機資源有限，高速處理采樣任務的內存空間不足，發(fā)電機反饋信號不能實現(xiàn)交流采樣，脈沖形成沒有實現(xiàn)全數(shù)字化控制，勵磁的控制邏輯、保護以及限制功能簡單，無論是從主頻或內存以及A/D采樣速度上都遠遠不能滿足電廠對勵磁精確控制的要求等。

（2）人機界面為帶小鍵盤式的液晶屏，該屏由于長期運行易老化，導致顯示屏亮度降低及顏色變暗，勵磁的各種參數(shù)不能在界面中修改，沒有事件記錄、故障錄波功能。

（3）勵磁裝置為單片微機結構，無法實現(xiàn)軟件WDT功能運行中的監(jiān)測作用，如出現(xiàn)死機情況下發(fā)出復位信號的功能，對發(fā)電機組及系統(tǒng)可能造成很大的危害。

（4）因該勵磁裝置各元器件設計選型時沒有考慮通用性，備件供應相當困難，由于設備的軟、硬件參數(shù)現(xiàn)場改動較多，給設備維護及檢修人員帶來很大的風險。

（5）“宕機”分兩種情況，一種是當發(fā)電機運行到某個特定工況或由于CPU內存低以及協(xié)處理器浮點運算錯誤，導致程序進入死循環(huán);另一種可能是因外界環(huán)境或元器件老化直接導致硬件故障。

（6）原勵磁變壓器緊挨著勵磁變頻器安裝，勵磁變壓器對調節(jié)器產生電磁干擾，存在一定的不確定因素。

為徹底解決勵磁系統(tǒng)存在的問題，對勵磁系統(tǒng)進行升級改造已經勢在必行。

2? 解決方案

2.1? 硬件部分

（1）經多次技術研討，決定采用更換整套勵磁裝置的技術方案。新裝置由南京汽輪電力控制有限公司提供的DVR-3000勵磁系統(tǒng)，主要包括：勵磁控制柜（雙通道微機DVR型勵磁控制器）;功率及滅磁柜：（雙套三相橋整流單元和滅磁、轉子過電壓保護及起勵裝置一套）。DVR-3000型微機勵磁調節(jié)器為恒機端電壓和恒勵磁電流雙通道調節(jié)器，兩個獨立通道互為主備用工作方式，雙機之間相互診斷、相互跟蹤、相互通訊、相互切換，并能進行通道的無擾動切換。每個通道均采用數(shù)字信號處理器（DSP）、大規(guī)?？删幊踢壿嬯嚵蠧PLD和FPGA組成的多CPU系統(tǒng)。在每個通道的控制機箱上裝有240×128大屏幕液晶顯示器，進行實現(xiàn)人機交互功能。并具有故障錄波、故障記錄、事件記錄和強大的通訊功能等，方便以后故障的查詢和分析。

（2）為了改造的順利進行，在勵磁系統(tǒng)改造前對施工進度進行了合理安排，包括新增安裝勵磁PT一臺，制作電纜支架，對PT及一次電纜進行試驗，并完成了勵磁調節(jié)柜至DSC之間電纜的敷設，對舊電纜線芯逐一進行登記并做好標識等。同時完成勵磁系統(tǒng)與DCS、發(fā)電機保護屏及同期裝置之間電纜的校對與端接。

（3）原勵磁調節(jié)器緊挨著勵磁變壓器安裝，這樣勵磁變壓器對勵磁調節(jié)器的運行存在著一定的電磁干擾。為了盡量減少勵磁變壓器對調節(jié)器產生電磁干擾，將原調節(jié)柜和功率柜的位置進行了調換，將功率柜放在靠近勵磁變壓器的一側。同時為勵磁系統(tǒng)修建了隔離房以對電磁干擾產生一定屏蔽作用，并在隔離房內安裝空調以降低設備的運行溫度。對盤柜接地進行了全面的修復，確保盤柜接地良好。同時為了減少電磁干擾，對柜內所有控制電纜的屏蔽層接地進行了檢查，確保其接地良好。

（4）安裝工作結束后，對新裝置進行了上電，并進行了各項靜態(tài)試驗，試驗結果滿足預期要求。

2.2? 程序調試及保護設定

（1）在進行各項動態(tài)試驗中，發(fā)現(xiàn)由于此調節(jié)器沒有建壓預設功能，發(fā)電機零起升壓時機端電壓就升到額定電壓的97%左右（額定為10.5kV），而且調節(jié)器的超調量大，由于電廠沒有升壓變壓器，10kV線路電壓波動較大，不利于電廠的安全穩(wěn)定運行。廠家說明CPU版本未更新，于是提出對調節(jié)器CPU板進行更換并換成最新的CPU板，此款CPU具有建壓預設功能（現(xiàn)設為0.85倍額定電壓），廠家重新發(fā)貨后對其進行了更換。

（2）在自動控制系統(tǒng)中，勵磁系統(tǒng)可執(zhí)行非常復雜的算法，如比例調節(jié)、PID調節(jié)等，PID調節(jié)是一種非常常用的調節(jié)。通過大量的試驗，最終得到了以下PID調節(jié)參數(shù)，如圖1，圖2所示。

（3）參考產品說明書并以發(fā)電機的端電壓恒定及其安全運行為目標，合理地設置其他的調差及保護裝置。

（4）在并網過程中，發(fā)現(xiàn)DCS不能對勵磁系統(tǒng)進行微調，而且勵磁調節(jié)器接收脈寬不能大于500ms，同期裝置在捕捉同期點時，同期裝置微調信號也發(fā)生偏差，造成并網過程中壓差偏大，并網不成功，為此花費了比較多的時間。由于DCS對勵磁系統(tǒng)的增減磁是通過脈沖寬度來控制，將原來的脈寬由3s改為了1s（由于目前電廠DCS系統(tǒng)條件的限制，脈寬不能低于1s），在更換了新款CPU板后，勵磁調節(jié)器接收脈寬也能滿足大于500ms的技術要求，與此同時，電廠對同期裝置均頻及均壓控制系數(shù)也進行相應的修改，以便裝置在捕捉同期的過程中，能有效地對勵磁進行微調，滿足并網條件。經過多次反復試驗，DCS現(xiàn)設增減磁速度為0.5%額定電壓，發(fā)電機在額定轉速下出口斷路器實現(xiàn)假同期后，最后可實現(xiàn)真同期并網成功。并網結束后，在帶有一定有功的條件下實現(xiàn)了雙通道的無擾動切換。并網運行后勵磁系統(tǒng)運行狀況良好。

2.3? 靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗

為了驗證勵磁調節(jié)系統(tǒng)的設計性能，進行了如下試驗：自動升壓、手動升壓、階躍響應、滅磁試驗、開關量傳動、空載實驗等，試驗數(shù)據(jù)均合格。

（1）自動升壓試驗，顯示曲線如圖3，圖4。

（2）通道切換試驗，顯示曲線如圖5，圖6。

描述：切換過程中發(fā)電機電壓無明顯波動。

結論：合格。

（3）階躍響應試驗，顯示曲線如圖7，圖8。

描述：5%上升階躍電壓響應曲線如圖，超調量為0，無振蕩，調整時間約1秒。

結論：合格。

（4）滅磁試驗，顯示曲線如圖9，圖10。

按控制屏上的停機按鈕（不分滅磁開關）。

描述：滅磁快速，波形無異常，CHA滅磁時間常為1.30s，CHB滅磁時間常為1.32s。

結論：合格。

（5）各項試驗合格后進行了通道的手動及自動切換，實現(xiàn)了通道無擾動切換。具體操作步驟：手動運行方式時，自動通道實時跟蹤發(fā)電機電壓;自動運行時，手動通道延時30秒跟蹤輸出電流，實現(xiàn)兩種運行方式之間的無擾動切換。并且對調節(jié)器進行了精度調整，以保證實際測量值與顯示值的一致。

3? 結? 論

通過技術攻關及大量試驗，深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠勵磁系統(tǒng)升級改造項目順利實施。將勵磁裝置更換為獨立雙通道微機勵磁調節(jié)器后設備運行穩(wěn)定，有效避免了由于原勵磁系統(tǒng)受電磁干擾大，經常發(fā)生“宕機”等故障帶來的發(fā)電機失磁、廠用電中斷等事故，提高了機組運行的可靠性、穩(wěn)定性，為深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠的安全穩(wěn)定長周期運行提供了有力的保障。

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作者簡介：梁立慶（1971.09-），男，漢族，廣東高州人，電工技師，畢業(yè)于東北大學，研究方向：電力運行、環(huán)境管理。