張曉偉，張 旭，李戈超，王東博，李 鑫，郭 興，郭少杰，錢厚軍，陳富杰，汪運(yùn)律

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

秦一廠機(jī)組延壽前的勵磁系統(tǒng)為三機(jī)有刷勵磁方式，由于設(shè)備投運(yùn)已基本達(dá)到使用年限，設(shè)備內(nèi)電子元器件的老化、備品備件供應(yīng)成本增加，導(dǎo)致技術(shù)支持薄弱且無法滿足相關(guān)網(wǎng)源協(xié)調(diào)新要求(如增加PSS功能等)，使得勵磁系統(tǒng)潛在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)加大，對機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響[1]。為解決以上問題，基于OLE項(xiàng)目勵磁系統(tǒng)改造范圍，從設(shè)計(jì)和接口方面進(jìn)行改造后的勵磁系統(tǒng)適應(yīng)性優(yōu)化研究，可為行業(yè)同類型改造的現(xiàn)場優(yōu)化工作提供參考。

1 系統(tǒng)改造范圍

電廠原三機(jī)勵磁系統(tǒng)主設(shè)備由永磁機(jī)、主勵磁機(jī)、AVR裝置、整流及滅磁裝置、發(fā)電機(jī)滑環(huán)及電刷等組成。項(xiàng)目工作主要包括工程設(shè)計(jì)、設(shè)備供貨、現(xiàn)場施工、技術(shù)服務(wù)等。除原勵磁系統(tǒng)直流出線柜至發(fā)電機(jī)集電環(huán)的直流共箱母線利舊之外，其余部分均需更新改造，以滿足機(jī)組延壽增容改造需要。勵磁系統(tǒng)更新改造前后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 勵磁系統(tǒng)改造前后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示

原三機(jī)勵磁系統(tǒng)改造為靜態(tài)自并勵勵磁系統(tǒng)，除直流出線柜至發(fā)電機(jī)集電環(huán)的直流共箱母線保留，主勵磁機(jī)、永磁機(jī)、AVR裝置、整流滅磁裝置等原勵磁系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備拆除。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

優(yōu)化一：關(guān)鍵回路采用大功率繼電器

根據(jù)相關(guān)反措要求，所有涉及直接跳閘的重要回路，應(yīng)采用動作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍以內(nèi)的中間繼電器，并要求其動作功率不低于5 W。

因此，針對勵磁調(diào)節(jié)器接受來自發(fā)變組保護(hù)的跳閘信號回路中的中間繼電器，采用NR0521系列大功率繼電器，在滿足動作功率不低于5 W要求的同時(shí)，可以有效防止交流220 V的串入，進(jìn)一步保障回路的正確動作，提高系統(tǒng)可靠性。

優(yōu)化二：勵磁過流反時(shí)限特性校核

根據(jù)GBT 7064—2008《隱極同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求》中第4.29條款對轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力的說明，發(fā)電機(jī)磁場繞組應(yīng)具有下列規(guī)定的過電流能力，時(shí)間10～120 s。

(I2-1)t=33.75

同時(shí)，勵磁系統(tǒng)內(nèi)勵磁電流過流反時(shí)限特性曲線需與發(fā)電機(jī)磁場繞組的過流特性相匹配，且勵磁電流限制器具體參數(shù)設(shè)置時(shí)，留取一定的動作級差或裕度。

在ABB UNITROL 6800型勵磁系統(tǒng)中，其勵磁電流限制器提供4種動作延時(shí)特性供具體項(xiàng)目選擇，包括：固定延時(shí)特性、反時(shí)限特性、強(qiáng)反時(shí)限特性，以及超強(qiáng)反時(shí)限特性。各特性的對應(yīng)計(jì)算公式如圖2所示。

圖2 勵磁限制器動作時(shí)間特性

以勵磁電流限制器為例，當(dāng)選取第4種延時(shí)動作特性時(shí)，代入設(shè)置參數(shù)，其動作延時(shí)為：

因此，ABB UNITROL 6800型勵磁系統(tǒng)反時(shí)限特性滿足國標(biāo)和項(xiàng)目應(yīng)用要求。

優(yōu)化三：PT慢熔檢測功能完善

在常規(guī)勵磁調(diào)節(jié)器中，PT斷線判別存在邏輯不完善、定值整定偏大(如：15%)的問題，根據(jù)判別條件，在發(fā)電機(jī)機(jī)端PT(包括一次和二次)保險(xiǎn)絲慢熔情況下，無法判定為PT斷線情況，因此，不會切至備用通道或手動模式以維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。此情況容易引發(fā)機(jī)組過勵磁，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)端過壓、勵磁電流和無功增大等異常工況，嚴(yán)重時(shí)會引起機(jī)組事故停機(jī)。

在保留原軟件內(nèi)部PT斷線判斷邏輯的基礎(chǔ)上，對軟件部分進(jìn)行升級完善，使其具備PT回路保險(xiǎn)慢熔鑒別能力。

新增加PT慢熔檢測邏輯如圖3所示。

圖3 新增PT慢熔檢測判斷邏輯圖

當(dāng)勵磁系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行通道和備用通道機(jī)端電壓做比較，如果(備用通道電壓值-運(yùn)行通道電壓值)>偏差設(shè)定值1，或者(運(yùn)行通道同步電壓標(biāo)幺值-運(yùn)行通道電壓值)>偏差設(shè)定值2時(shí)，勵磁系統(tǒng)延時(shí)2 s，報(bào)用戶事件1，勵磁系統(tǒng)自動從運(yùn)行通道自動方式切換到備用通道自動方式運(yùn)行。

其中，用戶事件1，將其事件類型定義為2，即為“事件類型定義為通道自動當(dāng)有此事件時(shí)，勵磁系統(tǒng)自動切換到備用通道自動方式”。

3 接口優(yōu)化

勵磁改造設(shè)計(jì)完成后，需要確定和電廠各個(gè)系統(tǒng)如：報(bào)警系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、發(fā)變組保護(hù)、廠變保護(hù)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、故障錄波的接口，接口眾多且煩瑣復(fù)雜，確認(rèn)過程中容易發(fā)生遺漏及錯誤，對接口的優(yōu)化是很有必要的。

優(yōu)化一：標(biāo)準(zhǔn)化電纜編號規(guī)則

勵磁系統(tǒng)改造電纜較多，電纜去向不單一，在進(jìn)行電纜端接、梳理、調(diào)試及后期查找時(shí)存在較大的操作難度，本項(xiàng)目對電纜編號進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一規(guī)則為勵磁系統(tǒng)命名+電纜編號-電纜芯號/本側(cè)端子排號：端子號/回路號或功能號(若有)。為了和上次勵磁電纜改造編號進(jìn)行區(qū)分，本次電纜編號前綴確定為FBLC，后綴第一個(gè)數(shù)字為本側(cè)系統(tǒng)號，第二位數(shù)字為對側(cè)系統(tǒng)號，系統(tǒng)分類原則如下：

表1 勵磁改造電纜標(biāo)準(zhǔn)化原則

為了方便改造后的查找，電纜統(tǒng)一標(biāo)示本側(cè)端子號，也方便了施工過程中的核線和校對。

優(yōu)化二：信號觸發(fā)優(yōu)化

原勵磁變溫控器故障/勵磁變柜門未關(guān)閉報(bào)警信號為常閉串聯(lián)關(guān)系，這就導(dǎo)致系統(tǒng)停用時(shí)仍會出發(fā)溫控器故障報(bào)警，干擾運(yùn)行人員監(jiān)盤甚至造成誤判，本方案將該信號優(yōu)化為常開并聯(lián)，解決了上述問題。

勵磁變繞組溫度高，信號同樣存在上述問題，該信號同樣使用常閉接點(diǎn)。勵磁變停用及正常情況下報(bào)警不觸發(fā)，只有勵磁變溫度高時(shí)才會輸出，因此無法通過修改接點(diǎn)類型進(jìn)行優(yōu)化。針對這個(gè)問題，考慮加入電源開關(guān)判據(jù)進(jìn)行輔助識別，有效地區(qū)分了系統(tǒng)停用和正常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了正常信號觸發(fā)。

優(yōu)化三：雙向閉鎖完善

根據(jù)并網(wǎng)后正常運(yùn)行工況，為了防止誤操作導(dǎo)致停機(jī)停堆，對主變2001B側(cè)斷路器及滅磁開關(guān)操作邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，增加2001B開關(guān)地刀和滅磁開關(guān)的雙向閉鎖邏輯，并進(jìn)行了雙向驗(yàn)證，2001B的兩把地刀任意一把閉合滅磁開關(guān)都無法操作，同時(shí)滅磁開關(guān)在合閘狀態(tài)時(shí)2001B地刀也無法操作。本項(xiàng)優(yōu)化經(jīng)傳動驗(yàn)證，提高了電氣系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)論

秦一廠1號發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)更新改造，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組增容和延壽的改造目標(biāo)，是國內(nèi)首臺核電機(jī)組完成的三機(jī)勵磁改自并勵系統(tǒng)。改造后的勵磁系統(tǒng)性能優(yōu)良、成熟可靠、運(yùn)維方便，主要性能優(yōu)于國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到國際先進(jìn)水平。同時(shí)，對于后續(xù)類似改造項(xiàng)目具有良好的示范作用和推廣價(jià)值。本次改造的設(shè)計(jì)、施工及試驗(yàn)過程中，項(xiàng)目組經(jīng)過充分討論提出了很多優(yōu)化方案，應(yīng)用到產(chǎn)品和現(xiàn)場中達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想，優(yōu)化了系統(tǒng)邏輯，完善了設(shè)備性能，簡化和標(biāo)準(zhǔn)化了接口設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了設(shè)備的可靠性，為改造后機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，為行業(yè)同類改造提供了參考。