浅谈梅山水电站励磁系统的成功改造

万斌

摘 要：为了提高励磁系统的安全性和可靠性，满足现代化电网对设备技术等级的要求，确保机组及电网的安全、稳定运行，梅山水电站对4台机组励磁系统进行了改造研究。

关键词：梅山水电站；励磁系统；技术改造；额定容量

中图分类号：TV734.2+1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.100

文章编号：2095-6835（2016）11-0100-02

励磁系统是同步发电机运行的重要环节，其可靠性是保证发电机及电力系统稳定运行的先决条件。

1 励磁系统概述

通常情况下，励磁系统是指与同步发电机励磁回路的电压建立、调整以及使其电压消失的相关设备和元件的总称，主要包括发电机绕组、励磁电源、励磁装置及与调节电压相关的其他设备。

2 梅山水电站励磁系统原状及缺陷

2.1 梅山水电站励磁系统原状

梅山水电站原励磁系统的励磁电源取自发电机出口母线侧，经励磁变压器，交流电通过可控硅整流成直流电，供给发电机转子励磁。相关参数如下：发电机容量12 500 kVA，定子电压10.5 kV，转子电阻0.22 Ω，额定励磁电压161 V，额定励磁电流502 A。梅山水电站励磁系统工作原理如图1所示。

2.2 梅山水电站原励磁系统缺陷

原励磁系统是20世纪90年代改造的国产可控硅励磁装置，已运行十多年，电气元件老化严重，抗干扰能力差，运行可靠性低，可控

硅运行稳定性也较低，且该型装置属于早已停产设备，维修配件无法采购。励磁变属于油浸变压器，使用十多年，存在渗漏油和桩头局部过热无法完全消除的现象，无法保障发电机组的安全、稳定运行。

3 励磁系统技术改造试验

3.1 机组及励磁系统参数

机组及励磁系统参数如表1所示。

3.2 试验项目

3.2.1 开环试验

3.2.1.1 接线方式

断开#1机功率柜交流、直流和灭磁开关，拆除PT接线，保证一次设备不带电。

三相调压器接线方式：原边经控制开关接三相交流电源，副边并联接两组线，一组给PT端子，另一组给整流桥，用电阻做整流桥的负载。将调压器调至零位，同时标记三相调压器允许位置最大不超过130 V。

3.2.1.2 开环试验过程及记录

开环试验主要分以下几步：①自动调节特性检查。给定不变，PT电压上升，A，B通道控制信号上升，同时随PT电压下降而下降；C通道控制信号不随PT电压变化，反馈信号为励磁电流。保持PT电压不变，增磁时，控制信号随之下降，α角也下降；减磁时则相反。②模拟逆变灭磁失败试验。模拟逆变灭磁不成功，接受逆变命令起10 s后发电机电压仍大于额定值10%，逆变灭磁失败，保护动作跳开，灭磁开关动作正常，同时报警信号正确。③脉冲投切回路试验。投切功率柜退柜开关，“OFF”时投入，“ON”时切除。观察LCD显示、功率柜脉冲板脉冲指示灯及整流桥输出波形，确认本开关功能正确。④分灭磁开关切脉冲检查。分灭磁开关后检查确认无脉冲输出。⑤BOD关断功能检查。模拟过压保护动作（电容器放电），检查、确认直流输出电压波形过零点产生，同时报警信号正确。⑥自动切换试验。模拟1PT断相、微机通道5 V电源故障及调节器故障等故障点。观察确认调节器在A通道运行时，自动切换到B通道运行；调节器在B通道运行时，自动切换到C通道运行。

3.2.2 空载闭环试验

空载闭环试验分为以下几步：①零起升压试验。从调节柜触摸屏选择投入“零起升压”，视发电机建立电压，调节机端电压达额定值，同时记录空载特性相关数据。②逆变试验。A通道运行时，检查自动逆变和手动逆变都正常，B，C通道运行时也正常。③V/f限制特性。当自动通道运行时，V/f限制值为额定值的110%.当频率小于45 Hz时，调节器立即逆变，且该频率暂不支持修改。④频率特性试验。调整#1机组转速，观察并记录，整理数据得出，频率每变化额定值的±1%，机端电压变化在额定值的±0.25%以内，符合标准要求。⑤过励限制试验。以#1机空载时的励磁电流数值为限制值，同时降低机端电压，更改过励限制参数，再次模拟过励限制，检查确认过励限制动作稳定，无异常。⑥阶跃试验。阶跃试验是为了检测励磁系统的动态性能。在触摸屏上选择10%阶跃，试验时录波，根据录波曲线整理如下。

3.2.3 负载闭环试验

负载闭环试验主要分为以下几步：①首次并网。首次并网时，无法确定#1机机端CT接线是否正确，因此在A，B通道手动方式下进行。并网后检查发现，调节器上有功、无功显示值均正确，判断接线正确。然后切换到A通道自动方式运行。②并网带负荷。③有功功率、无功功率、发电机电流校准。在发电机带较大负荷的情况下，校准调节器的有功功率、无功功率、发电机电流。④系统电压校准。检查确认系统PT接入，调整系数Kus，使机端电压与系统电压保持一致。参数设置如表3所示。⑤欠励限制试验。修改整定值，减少励磁进入欠励状态。欠励时，无功功率波形无明显摆动，系统运行稳定。欠励限制整定数据如下表3所示。⑥甩负荷试验。A通道运行，调差挡位3，相关数据记录如表4所示。

4 总结

梅山水电站经过改造励磁系统，有效提高了机组励磁系统的安全运行水平。从改造后的运行情况来看，该系统性能稳定、可靠，动作准确，达到了水电站计算机监控系统的可控要求，并实现了电站无人值班（少人值守）的目标，为电网的稳定运行提供了可靠保障，同时为在役励磁机式同步发电机的改造提供了经验和实证。

参考文献

[1]郭成，余波，陈波，等.同步发电机自并励励磁系统设计的讨论[J].四川工业学院学报，2004（S1）.

[2]冯亚新，吴保金.莲花发电厂机组励磁系统改造研究[J].黑龙江水利科技，2010，38（1）.

〔编辑：刘晓芳〕