定能电厂励磁系统改造方案的探讨及实践效果分析

朱晓莹

摘 要：以定能电厂#1机组励磁改造取得的良好效果为实例，详细介绍原发电机励磁系统存在的问题，深入分析升级改造后的励磁调节系统的特点和运行可靠性，对火电厂技术改造经济效益的有效性探讨，为其他同等级火力发电厂励磁设备改造提供可借鉴的经验。

关键词：火电厂；励磁装置；经济效益；改造方案；安全运行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.055

1 改造前励磁系统基本情况

罗定电厂#1机组额定功率为135MW，发电机励磁系统采用的是南瑞电控公司生产的SAVR2000型号励磁装置，自并励励磁方式，于2003年投入现场运行。该励磁系统主要由1台SAVR2000微机励磁调节器柜、2台FLZ可控硅整流柜、1台FLM灭磁过压柜组成。

另一方面，SAVR2000调节器已经于2010年正式停产，其中部分板件的芯片早已停产，给将来的维护带来不便。由于电子元器件存在老化现象，一般来说励磁调节器的使用寿命在8-10年，达到使用年限后设备的故障概率会增加，由于设备的可靠性非常重要，根据电厂安全稳定运行的要求，考虑励磁系统出现的问题以及厂家的建议，对#1励磁系统进行必要的改造和优化势在必行。

2 改造方案介绍

经过调研及与厂家协商，结合本电站实际情况，决定保留励磁变压器，只对励磁柜进行更换，采用国电南瑞科技股份公司的新一代微机励磁调节器NES6100，对原SAVR2000调节器进行直接整柜替换。

2.1 升级后的励磁调节器新功能

改造后的NES6100型自并励静止可控硅整流励磁系统，励磁变压器采用三相干式变压器，整流装置为三相全控桥，可进行逆变灭磁，起励装置采用外引交流380V电源整流后作为起励电源，AVR采用双通道数字式，各通道自动跟踪无扰动切换，AVR具备自诊断功能和检验各部分功能的软件和接口，具有智能电网IEC61850协议、强大的录波功能、自带液晶显示屏、电磁兼容等级更高、定子电流限制器、PSVR、PSS2B/PSS4B和控制功能、智能开机试验、智能告警等显著特点，满足网缘协调技术要求。

2.2 与原有设备接口

新调节器NES6100在机柜尺寸、外观颜色、机柜端子排排列顺序、装置交直流电源、模拟信号输入输出、开关信号输入输出、控制信号输入输出接口等方面，均与原调节器保持完全一致。特别是采用航空插头柜间电缆走线的标准配置后，在励磁调节器改造时，柜间电缆航空插头内部连线保持完全兼容，可大大减小现场配线的工作量，能够明显缩短改造工期。

3 改造后励磁系统参数建模分析

通过启动投运试验，检验改造后的励磁系统在各种运行工况下能否满足机组实际运行的要求，确定定AVR有关参数，确保AVR能够安全、可靠、稳定地投入运行。

3.1 励磁系统参数模型

改造后的NES6100双微机励磁调节器，自动励磁调节方式为PID+PSS，但控制参数稍有区别。根据励磁调节器制造厂家提供的控制原理和逻辑，形成调节通道控制系统模型如图1所示。其中，主调节通道即电压调节通道（AVR）原理方框图如图1所示，图中，Vt为发电机电压，Ur为给定参考电压，Kp为比例系数，Ki为积分系数，KD为微分系数，TI为积分环节时间常数，TD为微分环节时间常数。

3.2 发电机并网前励磁系统试验

（1）自动方式零起升压。在建压过程中，各项指标符合DL/T 1166-2012要求（机端电压超调量不大于额定值的10%）。手动励磁调节时，上限为1.1pu不低于发电机额定磁场电流的110%，下限为0.2pu不高于发电机空载磁场电流的20%，同时不能超过发电机电压的限制值。自动励磁调节时，发电机空载电压能在额定电压的70%-110%范围内稳定平稳地调节。在发电机空载运行时，手动连续操作下，自动励磁调节的调压速度为每秒0.6%发电机额定电压符合DL/T 1166-2012要求。

（2）发电机空载阶跃响应试验。通过5%阶跃响应试验优化整定AVR的PID参数，自动方式下通道A±5%阶跃相应的振荡次数为0.5次，超调量为1.901%，电压上升时间为0.162s，调节时间为0.247s；自动方式下通道B±5%阶跃相应的振荡次数为0.5次，超调量为1.439%，电压上升时间为0.175s，调节时间为0.284s，動态指标满足国标DL/T 843-2010要求。

（3）PT断线试验。在励磁系统通道A正常运行时模拟PT1断线，励磁调节器进行通道切换保持通道B自动方式运行，同时发出PT断线故障信号；励磁调节器在通道B运行时PT2再发生断线切换到手动运行方式运行；试验结果：装置PT断线报警正常，满足国标DL/T 1166-2012要求。

（4）V/Hz限制器试验。发电机机端电压为102%的额定电压，将V/Hz限制器的定值临时修改为106%，保持发电机频率不变，自动方式下进行5%额定电压的阶跃试验，此时V/Hz限制器动作，将发电机电压限制在106%的额定电压，V/Hz限制器工作正常。

4 结论

通过并网前后励磁系统试验，定能电厂1号发电机励磁系统在各种运行工况下均能满足机组运行的要求，励磁系统性能良好，能够满足安全稳定运行的技术要求，试验过程中励磁系统正常，无故障或报警出现，无遗留问题，运行效果良好。

参考文献：

[1]竺士章.发电机励磁系统试验[J].

[2]陆继明.同步发电机微机励磁控制[J].

[3]黄俊年，王立.浅析PID控制原理及应用[J].