南网总调直调水电厂励磁系统改造试验管理概述

2023-01-12陈钰林

水电站机电技术 2022年1期

陈钰林

（广东能源集团天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂，贵州兴义 562400）

0 引言

天一电厂装机容量1 200 MW（4×300 MW），采用发变组单元接线形式，为南网总调直调电厂。2021年结合机组检修，将励磁系统由南瑞NES5100改造为广州擎天事业有限公司EXC9200励磁调节器，为自并励励磁系统，采用热管+风机的冷却方式，具备电制动功能，由励磁调节器柜、电制动柜、功率柜（3面）、灭磁电阻柜、灭磁开关柜组成。

励磁系统改造试验全过程主要包括试验单位确定、试验方案编制、现场试验、试验报告编制与审核。其中试验单位通过招标确定，试验费用预算须包含试验报告审核费用。

1 试验单位确定

1.1 试验单位资质、业绩要求

根据《关于进一步规范发电机励磁、PSS及调速系统实测和建模审核工作的通知》要求，试验单位资质应满足中国电力建设企业协会发布的《电力工程调试能力资格管理办法（2013版）》及电监会2009年发布的《承装（修、试）电力设施许可证管理办法》的相关规定要求，电力工程调试能力资格（电源工程类）甲级及以上，且需被南网总调认可。试验单位近3年至少完成1台南网系统200 MW及以上水轮发电机组励磁系统涉网试验业绩，试验单位项目经理需具有丰富的项目实施管理经验和相关经历。

试验单位在开展试验前（试验方案上传前），需与南方电网机组励磁系统涉网试验方案、报告审核单位（南方电网科学研究院有限责任公司）签订试验方案、试验简报和试验报告审核费用合同，并及时支付该合同费用。如因未签订合同或支付不及时等导致试验方案、简报、报告的审核工作拖延而影响涉网试验的开展，试验单位将承担相应的违约责任。

1.2 试验单位主要工作内容

参加励磁系统改造项目设计联络会，并根据设备情况提出技术改进意见。

励磁系统参数实测与建模试验：对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。

励磁系统PSS功能试验：综合考虑南网相关规定以及DL/T 1231-2018《电力系统稳定器试验导则》要求，通过现场实测和仿真对比，选取合适的参数保证PSS投入后的振荡频率应为无PSS振荡频率的80%～120%，有PSS的有功功率应明显减少，阻尼比应大于0.1[1]。

机组进相试验：确定被测试机组进相运行参数，使该发电机能够根据电网需要，安全投入进相运行。

2 试验方案编制与审核

2.1 试验方案总体要求

（1）试验依据

励磁系统改造试验依据主要有：DL/T 1167-2019《同步发电机励磁系统建模导则》、DL/T 1231-2018《电力系统稳定器整定试验导则》、DL/T 1523-2016《同步发电机进相试验导则》、《南方电网同步发电机励磁系统参数实测与建模导则》、《南方电网同步发电机励磁系统、原动机及其调节系统参数实测与建模工作管理规定》、《南方电网电力系统稳定器整定试验导则》、《南方电网电力系统稳定器（PSS）配置、整定试验及运行管理规定》、《中国南方电网电压质量和无功电力管理标准》、《关于进一步规范发电机励磁、PSS及调速系统实测和建模审核工作的通知》等标准和文件。

（2）试验方案总体要求

试验方案中应包括但不限于试验单位、配合单位、试验目的、发电厂和并网情况的整体介绍、试验对象相关设备的基本资料（厂家、型号、铭牌参数、控制模式、传递函数、控制流程、参数设置等），各个试验项目要明确试验目的、试验条件、试验工况、试验方法、试验步骤、安全措施等内容，如有个别试验无需开展应说明原因。

2.2 试验内容

（1）励磁系统参数实测与建模试验

励磁系统参数实测与建模试验分为静态试验、发电机空载动态试验、发电机负载动态试验。

静态试验进行励磁调节器各环节的测量和辨识。发电机空载动态试验包括发电机空载特性试验、AVR比例放大倍数特性试验、发电机直轴瞬态开路时间常数实测试验、发电机空载大干扰阶跃响应试验、发电机空载小干扰阶跃响应试验[2]。发电机空载动态试验包括调差系数极性校核、调差系统测量。

（2）励磁系统PSS试验

励磁系统PSS试验包括测量PSS各环节输入、输出特性参数，整定PSS输出限制值，PSS自动投入、退出值的试验和整定，励磁控制系统无补偿频率特性、PSS的相频特性、励磁控制系统有补偿频率特性，整定PSS增益，试验校核PSS作用，PSS反调试验，PSS投入时电压和无功波动情况测试[3]。

（3）励磁系统进相试验

励磁系统进相试验的目的是测试机组真实进相能力，确保最大进相情况下机组及辅助系统安全稳定运行，要求进相深度满足功率因数不小于0.97。

2.3 试验工期安排

励磁系统改造试验总工期为7.5 d，其中涉网试验时间为4.5 d。励磁系统参数实测与建模静态试验工期为2 d，在机组启动试验前择机开展。励磁系统参数实测与建模发电机空载动态试验工期为1 d。励磁系统参数实测与建模发电机负载动态试验工期为1 d。励磁系统PSS试验工期为2 d，其中包含试验简报编制审核时间，如遇周末或节假日，则需延长试验时间。励磁系统进相试验工期为1.5 d，其中包含PSS定值单申请与执行时间。

2.4 试验方案审核

励磁系统试验根据负荷要求分为涉网试验和非涉网试验，须执行南网总调关于计划检修的相关要求。励磁系统参数实测与建模试验和PSS试验须执行机组涉网控制管理相关实验要求。

非涉网试验部分试验方案按照电厂要求进行编制，执行编写、审核、批准流程。涉网试验部分试验方案按照南网总调的要求进行编制，执行编写、审核、批准和调度审核流程，在试验开工前5个工作日的11：00之前报送南网总调审核。

励磁系统参数实测与建模试验方案和PSS试验方案通过OMS系统子模块“机组涉网控制管理（直调电厂）”提前20个工作日提交至技术监督单位（南网科研院）和南网总调进行审核。试验方案审核通过后方能开展现场试验工作。如果出现退回情况，则在退回后3个工作日内重新提交。

3 现场试验条件

励磁系统参数实测与建模静态试验、发电机空载动态试验为非涉网试验，由电厂结合现场实际情况开展。励磁系统参数实测与建模发电机负载动态试验要求调速器系统负载试验已完成，机组并网带负荷，机组稳定为前提，有功不作要求，无功不小于10%额定无功。

励磁系统PSS试验要求机组负荷为0～100%当前水头最大负荷，无功小于10%额定无功。退出全厂AGC和AVC功能，退出机组一次调频，机组PSS功能根据试验需求现场投退。励磁系统PSS试验，综合考虑南网相关规定和电力行业标准要求。

励磁系统进相试验要求机组有功功率0～100%当前水头最大负荷，退出全厂AGC和AVC功能。机组励磁系统试验简报经南网总调和南科院审核通过，励磁系统PSS正常投入。现场试验时选取0%、50%、75%、100%额定有功或当前水头最大负荷4个点做进相试验。进相试验限制条件主要有电网电压限制、厂用电10.5 kV母线电压限制、厂用电400 V母线电压限制、发电机定子电流限制、发电机各部温升限制、发电机功角限制。试验时退出励磁调节器低励限制功能，专人监视各限制条件，监视发电机失磁保护动作情况。试验过程中应尽量避免启动大型辅机，避免机组长时间在振动区运行。

4 试验报告编制与审核

试验简报。现场试验结束1个工作日内，提交试验简报至南网总调和南网科研院审核。简报内容主要包括试验概述（时间、地点、单位等）、试验项目、试验工况、主要试验波形和指标、控制整定参数、试验结论（包括性能指标能否满足何种标准的规定，试验内容能否满足南方电网建模需要等）、试验过程中的缺陷、缺陷对设备的影响及处理情况等。励磁参数实测和PSS参数整定的试验简报需提交发电机模型参数及其励磁系统的整定参数（BPA模型采用表格形式），以便仿真校核。如出现退回情况，则在退回后1个工作日内应重新提交。

试验报告。现场试验结束1个月内，提交详细实测建模报告至南网总调和南网科研院审核。实测建模报告除要严格按照南方电网的相关建模导则要求外（即《南方电网同步发电机励磁系统参数实测与建模导则》、《南方电网电力系统稳定器整定试验导则》、《南方电网同步发电机原动机及调节系统参数测试与建模导则》），还要给出模型各参数取值来源，说明试验时的运行参数、运行条件、试验参数、记录数据曲线、辨识中间过程公式等，完成各个环节辨识以及整体辨识，其指标应达到导则要求，并且附原始实测录波数据（推荐为Excel文件）作为附件，便于审核时进行校核。待报告审核通过后方能更新机组稳定模型数据（BPA的SWI文件），更新人员应按照审核通过后的实测建模报告，正确无误录入和填写，并由他人进行审核，保证BPA卡片数据的正确有效。