赛珠水电站发电机励磁系统改造方案的探讨

周江 沈燕

【摘要】介绍赛珠电站3台机组励磁系统改造方案，对HWJT-08DS型微机励磁调节器与EXC9100型全数字式微机励磁系统的性能及使用情况进行了对比和分析。

【关键词】赛珠水电站；机组励磁系统；励磁调节器改造； HWJT-08DS；EXC9100

1、概述

赛珠水电站位于昆明市禄劝县境内，属于金沙江普渡河流域的洗马河支流下游河段，电站首台机组于2008年6月投入商业运营，电站装机三台，每台34MW，总装机102MW。赛珠水电站1号机组和主变采用单元接线，2号、3号机组及变压器采用扩大单元接线，主变高压侧220KV采用单母线接线，通过中屏变并入云南电网。电站3台机组均选用武汉洪山电工科技有限公司生产的HWJT-08DS型微机励磁调节器。

2、励磁系统情况

2.1励磁系统改造原因

发电机励磁系统的作用是在发电机正常运行时，供给发电机维持一定电压及一定无功输出所需的励磁系统；当电力系统突然短路或负荷突然增、减时，对发电机进行强行励磁或强行减磁，以提高电力系统运行的稳定性和可靠性；当发电机内部出现短路时，对发电机进行灭磁，以避免事故扩大；是水轮发电机组重要的组成部分。赛珠电站励磁系统改造主要有以下原因：

1、电站3台机组均选用武汉洪山电工的HWJT-08DS型微机励磁调节器，全部都是2008年投产，硬件已趋于老化。

2、HWJT-08DS型微机励磁调节器在使用中出现过工控机死机、功率柜均流系数不满足要求、PLC掉程序等问题。

3、HWJT-08DS型微机励磁调节器运行操作不便，例如零起升压操作步骤过多且要依靠工控机进行操作，如工控机故障将不能进行零升操作。

4、HWJT-08DS型微机励磁调节器设计不完善，无转子正负极对地电压监视装置，给运行监视工作带来不便。

2.2HWJT-08DS型微机励磁调节器介绍

2.2.1HWJT-08DS型系统结构：

采用四柜结构由HWJT-08DS型励磁调节器柜、HGL-01型可控硅功率柜、HMC-01型灭磁及转子过电压保护柜、励磁变压器及附件等组成；励磁系统控制、监控、整流、起励、灭磁、过压保护、直流电压、电流变送器等装置分置其中。

2.2.2励磁系统原理图

3、励磁系统改造方案

经过多方调查论证后发现，中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司开发的第五代微机励磁系统EXC9100型全数字式（微机）励磁系统符合改造需求。

3.1保留的部分

1、HGL-01型可控硅功率柜。

2、HMC-01型灭磁及转子过电压保护柜。

3、励磁变压器及附件。

3.2此改造方案的优点

1、保留部分还可用的设备以降低费用。

2、改造后的励磁调节器能满足机组励磁系统相关技术规范及日常运行要求。

3、改造后的系统能满足南网对PSS、机组AVC调节的相关技术要求。

4、增加转子正/负极对地电压检测功能，方便运行监视，提高运行安全性。

5、改造后励磁系统性能及稳定性得到显著提高。

6、简化操作步骤，降低误操作风险。

7、EXC9100型全数字式（微机）励磁系统在市场上拥有较好的口碑，售后服务完善。

3.3 EXC9100型励磁系统介绍

3.3.1主要技术特点

1、具备励磁标准所要求的全部功能，各项性能指标均达到或优于标准要求。

2、功能软件化、系统数字化、检测智能化。

3、EXC9100励磁调节器核心控制单元采用主流ARM+新型FPGA的嵌入式精简系统。充分发挥出ARM和新型FPGA各自的功能特点。软件、硬件结构简明，效率高，全部调节运算过程（包括PSS计算在内）可达到300次/秒。

4、可灵活地配置为A/B/C三对等通道模式或A/B双对等通道模式，通道间主/从工作，对等冗余。全新的故障检测方式，以通道的可用状态自动划分级别，使调节器间热备用更加合理、更加智能。

5、控制电路板的电磁兼容性良好；电子元器件（芯片）全部选用优质、工业级产品，速度快，功耗低，广泛采用贴片工艺，大大提高了励磁系统的工作可靠性。

6、采用可控硅高频脉冲列触发技术，使得可控硅的导通快速、可靠。采用低残压快速起励技术，在自并励静止励磁系统，借助于发电机的残压即可实现发电机起励、建压。

7、拥有智能化功率柜智能均流技术发明专利（专利号：ZL_02_1 _52084.4）。采用这项技术可以确保并联运行功率柜间均流系数大于95%。在此技术基础上，EXC9100励磁系统在智能化功率柜中更实现了智能化功率柜间的桥臂均流。

3.3.2主要功能

1、按发电机机端电压偏差进行两级超前/滞后补偿的自动调节方式（即自动方式）；

2、以励磁电流作为反馈量的手动调节方式（即手动方式）；

3、具备国际标准的IEEE-PSS2A功能；

4、可附加电力系统电压调节器（PSVR）功能和鲁棒非线性PSS功能；

5、励磁电流瞬时强励限制及反时限过励限制；

6、五点拟合的欠励限制；

7、软件无功调差；

8、发电机机端电压V/F限制；

9、具有方便的用于励磁系统模型测试及PSS试验的输入、输出接口；

10、软件实现励磁调节器自动方式/手动方式的数字给定，无触点、无磨损。通过整定参数改变数字给定调节速度；

11、以FPGA实现精确的数字移相触发控制。角度分辨率可达0.003度；

12、设有通道间自动跟踪和故障自切换功能；

13、采用可控硅高频脉冲列触发技术和低残压快速起励技术；

14、选用智能化功率柜时，保证功率柜间的桥臂均流系数达95%以上；

15、同步交流采样功能，降低了测量环节时间常数；

16、其他必备的辅助功能。

4、结束语

赛珠水电站励磁系统改造成EXC9100型励磁系统，可彻底解决励磁系统现存问题，满足电网及机组运行需求，同时具有技术先进、投资小、稳定性高等优点。改造后将有效提高电站运行的稳定性、安全性、可靠性。

参考文献

[1]李基成.現代同步发电机励磁系统设计及应用.北京：中国电力出版社，2009

[2] GB/T 7409.3-2007《同步电机励磁系统大、中型同步电机励磁系统技术要求》

[3] EXC9100型全数字式（微机）励磁系统说明书，2014

[4] HWJT-08D微机励磁调节器使用说明书，2009

作者简介

周江（1977-4），男，云南宜良人，大专，主要从事水电站运行工作；沈燕（1978-8）女，云南宜良人，大专，主要从事水电站运行工作。