关于水电厂励磁系统更新改造的思考

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  【摘 要】水电厂的励磁系统对于保障电力系统的安全、稳定运行有着十分重要的作用,现在很多原来的水电厂存在不少缺陷抗干扰能力较弱,维修不变等,本文对某水电厂的励磁系统的改造进行了分析研究,新的励磁系统调节方便、运行可靠等优点,以后的励磁系统改造提供了方向。
  【关键词】励磁系统;水电;改造
  0.引言
  由于电网的扩大以及电压等级的提高,电力系统的结构也越来越复杂,电网的运行方式也发生了很大的变化。我国的电力工业已经进入高电压、大电网以及大机组的时代,装机容量为300~600Mw的大型机组已变成我国的主要机组,所以对电力系统的稳定性和安全性的要求也非常高。无论是在稳态还是暂态运行中,同步发电机运行状态与励磁都有着很大的关系,励磁系统能对发电机的运行特性造成直接影响,是同步发电机的最关键的组成部分。
  1.励磁系统
  励磁系统一般由两部分组成::一部分是励磁功率单元,这部分为同步发电机的励磁绕组提供可调直流励磁电流;另一部分是励磁调节器,它按照发电机和电力系统的运行要求,自动调整功率单元输出的励磁电流。现在广泛使用的是数字式励磁调节器,主要是因为它有以下优点:可在励磁控制中实现复杂的控制策略;调节准确、精度高、方便在线改变参数;能在励磁控制过程中实现完备的限制和保护功能、灵活而通用的系统功能、操作简单以及维修智能化;可靠性高,能长时间无故障工作;通信简便。
  2.原励磁调节器的缺陷
  某水电站采用的原励磁系统是数字式双通道微机励磁调节器(SJ-800),采用三相干式变励磁变,两桥并联式整流桥,灭磁系统由ZnO非线性电阻和快速直流断路器组成,用强迫风冷作冷却系统。可以满足机组及系统的运行要求,然而因为当时技术条件有限,仍然存在影响运行的安全隐患,如:
  (1)励磁调节器的抗干扰能力较弱,多次发出错误信号,如发转子温度过高、整流桥故障等信号使机组误跳。同时因为当时技术水平低,励磁调节器软硬件的档次低,软件功能不完整,人机界面差,没有事件记录不方便进行运行维护,另外励磁调节器还存在着电压和无功调节波动较大,不能投运PSS调节等问题,对发电的质量造成影响。
  (2)功率柜的设计复杂,加大了主回路的复杂程度以及检修维护的工作量;另外,两柜并联运行时,如果没有均流措施,就会造成两柜输出电流越差增多,威胁机组的安全运行。
  (3)灭磁通流容量和电阻能容量偏小,在发电机短路和强励等严重事故灭磁中将有可能被烧毁。
  (4)经过10年运行,励磁调节装置的运行时间过长,元件的磨损、老化现象严重,目前的调节器元器件厂家己经不生产,也就是励磁调节装置一旦出现问题没有备件能更换,不能保证机组长时间安全的运行。
  (5)很多调节器参数特别是新添加的参数无法在线整定或修改,人机对话窗口不能直接显示出来,不直观,给调试检修、维护等工作带来不便。
  3.新型励磁调节器
  EXC9000型励磁调节器采用微机/微机/模拟三通道双模冗余结构的调节通道,是由自动电压调节通道(A,B)和手动调节通道(C)组成的。EXC9000调节器主要特点:(1)微机/微机/模拟三通道的结构完全独立,通道之间相互备用,备用通道可自动的跟踪运行通道,出现故障后可实现自动无扰动切换,保证调节器运行的可靠性。(2)调节器的组态灵活,能提供用户多种选择,用PID+PSS调节规律,能够有效地阻止电力系统低频振荡,提升系统输的送能力。(3)调节器的硬件应用多CPU模式、无风扇结构以及电路表面贴装工艺。这种硬件模式保证了程序运行可靠性,电气量采集计算快速性,以及较强的抗干扰能力。(4)现场总线互联技术,增加了励磁系统的数字化程度,使分层分布控制现实,也提高了系统工艺水平和可靠性,维护方便。(5)柔性智能接口电路,实现了与电站控制系统连接的多种方式:串行通讯方式;现场总线方式;常规接点方式;组网方式。(6)应用快速脉冲列技术,实施残压起励。当残压较低时,只要利用很小的辅助电流就能确保起励成功。(7)调节器有良好的人机界面,采用的工控机一体化,界面全中文,软面板技术有在线帮助系统,故障记录、追忆和智能测试等功能。
  4.结论
  通过对某水电厂的励磁系统改造后,主要采用EXC9000系统控制装置试验后,水电厂的励磁改造能够有效提高电厂发电机的端电压调节精度,能够有效地消除原设备的问题缺陷,大大减少了调节时间,同时能够方便运行人员迅速、及时掌握信息,及时处理发现的异常情况,有效提高了水电电力系统的稳定性。
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