南瑞NES6100励磁系统在潘家口电厂的应用

2018-11-07李赫明付建忠

水电站机电技术 2018年10期

李赫明，付建忠

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

0 引言

潘家口电厂安装3台抽水蓄能机组，单台机组装机容量为90MW。机组有发电、抽水、发电调相、停机4种稳定工况。机组额定励磁电压为325V，额定励磁电流为1991A，空载励磁电压为185V，空载励磁电流为1153A。其中2号机组励磁装置已运行9年，现改造为南瑞NES6100励磁装置。南瑞励磁装置由1台励磁调节器柜、2台可控硅整流装置柜、1台灭磁柜组成，为自并励静止整流励磁系统。满足在变频启动、背靠背启动、发电、抽水等工况下的运行要求，具备发电、抽水两种工况下的各种限制功能；具备发电机两种变极工况下的限制功能。

1 潘家口电厂励磁系统原理

改造后的南瑞NES6100发电机抽水蓄能励磁系统是国电南瑞科技股份有限公司的第4代抽水蓄能励磁系统，适用于同步发电机各种励磁系统。

2 NES6100调节器功能配置

NES6100抽水蓄能励磁系统的主要目的是精确地控制和调节同步发电机的端电压和无功功率。为实现此目的，磁场电压必须快速地对运行条件的变化作出反应，即响应时间不超过几毫秒。为此NES6100抽水蓄能励磁系统做为快速的控制器，不断地将当前机端电压给定值与反馈值进行比较，在尽可能短的时间内进行调节计算，最终去改变可控硅整流器的触发角度，精准地为发电机提供励磁电流。

图2 励磁调节回路框图

2.1 5种运行控制方式

（1）恒机端电压闭环方式；

（2）恒转子电流闭环方式；

（3）定角度方式；

（4）恒无功功率运行；

（5）恒功率因数运行。

2.2 各种运行工况保证

（1）保证发电机按要求升压、并网、增减无功负荷及逆变停机；

（2）保证发电机稳定运行于空载、发电、调相、停机等工况；

（3）主备励无扰切换（选用）；

（4）余弦移相功能。

2.3 多种起励方式可选

（1）快速零起升压控制；

（2）机组软起励控制；

（3）自动初值起励升压。

2.4 限制器功能

为保证运行中的机组安全，保证机组与系统之间的运行稳定性，NES®6100配置了完善的限制功能。主要有如下限制器：

（1）最低励磁电流瞬时限制；

（2）最大励磁电流瞬时限制；

（3）过励限制器；

（4）低励限制器；

（5）过无功限制器；

（6）定子电流限制器；

（7）电压/频率限制器。

2.5 容错功能

NES®6100抽水蓄能励磁系统可自动识别模拟量测量的错误，切换调节器控制模式并报警，避免由此引发的振荡或其他灾难性严重后果。

（1）机端电压测量容错；

（2）定子电流测量容错；

（3）转子电流测量容错；

（4）发电机频率测量容错；

（5）有功功率及无功功率测量容错；

（6）开机令及停机令容错；

（7）增、减磁信号容错。

2.6 保护功能

励磁调节装置为保证机组安全，还具有如下保护功能：

（1）过电压保护；

（2）PT断线防误强励；

（3）初次开机异常保护功能。

2.7 限制功率单元出力控制

（1）高起始响应机组的励磁机电压限制器；

（2）负载阻抗补偿控制，可任意设定正、负调差方式，且调差率大小可选择；

（3）系统电压跟踪控制；

（4）用于水电机组制动用的柔性电制动控制器；

（5）系统电压调节器；

（6）突然甩负荷限制器；

（7）励磁系统稳定器。

3 改造过程介绍

3.1 前期准备

将励磁系统与监控系统、保护系统、变频器、励磁变及开关之间连接的所有信号，包括开关量和模拟量，进行归纳总结，绘制新端子图。

励磁系统在机组各工况下的参数及监控流程图与厂家交底，完成励磁系统软件编制工作。

确定施工所需的器具、材料及人员配备。

3.2 工作内容

（1）拆除旧盘柜，安装新盘柜

将旧励磁装置盘柜内接线全部拆除并做好标记，整理好电缆；

拆除原励磁装置盘柜；

安装新盘柜；

将所有电缆按照号头进行接线；

首次送电，必须在厂家现场服务工程师的监护下进行。

（2）静态试验

励磁装置的绝缘测定；

整流功率柜冷却系统的检测；

自动手动切换及主调节器备用调节器切换；

自动及手动电压调节范围测定；

自动励磁调节器的发电机电压调差率的测定；

励磁调节器各单元特性测定；

励磁调节器总体静态特性测定；

最大励磁电流限制器的检查；

低励限制器的检查；

检查V/f限制器；

定子电流限制器的检查；

励磁系统操作、保护、限制及信号回路传动。

（3）动态试验

发电机空载试验；

发电机各种工况（包括进相）时的带负荷调节试验；

发电机空载阶跃响应试验；

发电机负载阶跃响应试验；

峰值电压及电压响应时间试验；

升压试验；

AVR/AER调节范围试验；

电压频率特性试验；

调节器调节精度试验；

低励限制测试；

各限制单元及保护单元的整定与动作正确性试验；

发电机短路试验；

发电机甩负荷试验；

励磁系统PSS试验；

励磁系统模型参数确认试验。

3.3 注意事项

参加励磁装置改造作业的人员必须经过三级安全教育并考试合格。

自觉遵守有关安全施工规定，严格执行安全工作规程及安全措施，不得违章作业。

作业中采用的新技术、新工艺、新设备应进行必要的培训。

参加励磁装置改造作业的人员，工作前应充分了解和熟悉该系统及其设备。认真检查所使用的工器具必须符合工作及安全要求。

作业前应全面了解系统设备的当前状态，与已运行设备有联系的系统应采取隔离措施。作业人员进入现场必须正确使用安全防护用具。远方操作试验时，操作人与现场监视人应在每次操作中相互联系，及时处理异常情况。

4 调试时异常情况及处理

在机组变频器抽水启动过程中，定子电压超过跳闸值，保护启动电气事故停机，导致抽水启动失败。

经分析发现变频器至励磁装置0～20mA控制信号始终为15mA，不随机组转速变化而变化。检查此信号在励磁装置中经过一台一进二出的信号隔离模块变为两路0～20mA的信号分别送至两套励磁调节器，变频器信号输出模块与励磁装置信号隔离模块不兼容，出现信号传输错误的现象。将励磁装置中信号隔离模块甩掉，将变频器0～20mA信号量串联接入两套励磁调节器中，此控制信号恢复正常，变频器抽水启动试验成功。