浅谈发电机励磁调节器改造的方案

浅谈发电机励磁调节器改造的方案

范玉涛

（兰州西固热电有限责任公司甘肃兰州730060）

摘要：我厂9、10号发电机励磁调节器为2002年安装的南京南瑞电控公司生产的SAVR-2000型微机励磁调节器，至今已运行近11年，而且操作复杂，现设备老化，备件无法找到，存在安全隐患。所以综合以上两点分析为了节省不必要的备品备件及试验费用，更换新励磁调节器后完成相关试验，使得资金投入最优化。通过9、10号机励磁调节器改造，可以有效保证9、10号机安全稳定运行，延长检验周期，减小日常维护及检修工作量，检验时可以缩短停电时间，继而为我公司创造经济效益打下坚实的基础。

关键词：发电机组；励磁调节器；安全稳定运行

引言

根据《微机继电保护装置运行管理规程DL/T587—1996》3.7“微机继电保护装置的使用年限一般为10～12年”，《西北电力系统并网电厂继电保护反事故措施要点》要求微机保护及安全自动装置应储备必要的备品备件且开关电源模件易在运行4-5年后予以更换。9、10号机励磁调节器于2002年投产至今已运行近11年，且没有更换电源板，目前9、10号机励磁调节器没有储备任何备品，厂家已停止生产该型号励磁调节器，部分备品供货周期需40天之久。另外，甘肃省电力公司要求10号机励磁调节器要完成励磁模型参数实测试验及进相试验，若不结合更换励磁调节器完成这两项试验，今后更换励磁调节器后需重新进行励磁模型参数实测试验，为了节约不必要的试验费用，满足现代化电厂安全稳定运行及管理的要求,满足机组安全稳定运行的需要，特对9、10号机励磁调节器进行了升级改造。

1主要技术创新点

我厂新更换的励磁调节器为国电南瑞科技有限公司的NES6100自并励励磁调节系统，完全符合规程、反措、及行业标准的要求。其主要技术创新点有：

1.1、励磁系统改造难度大：我厂9、10号发电机励磁系统整流柜为俄罗斯生产的可控硅自动励磁系统，其1个整流柜就有36个可控硅，可控硅数量多，接线复杂，回路设计难度大，但是我厂还是自行独立设计并绘制了励磁系统原理图、励磁系统电源原理图、调节器脉冲回路原理图、调节器开关量输入输出原理图、调节器电流电压回路原理图、励磁调节器端子排图、励磁调节器脉冲电源原理图、PLC输入输出原理图，然后依据图纸独立完成了9、10号发电机励磁调节器改造更换工作，并独立完成了静态调试、开机试验、带负荷试验、励磁系统参数测试、PSS功能试验等。

1.2、优化回路，更换存在隐患的设备：

励磁系统对系统安全稳定运行至关重要，要保证发电机不留隐患的安全运行，本次改造除了更换励磁调节器外还对励磁系统存在安全隐患的其他设备进行了更换，均有效提高了运行的可靠性。

1）原整流柜所有可控硅保险熔断逻辑，冷却水流量逻辑，功率柜故障逻辑都是通过继电器实现的，回路复杂，设计不合理，检修人员维护难，经过此次改造，简化了回路，所有逻辑均通过PLC逻辑控制实现，方便检修及运行人员的操作维护。

2）阻容保护组件中的电容使用寿命为5-8年，我厂自98年投产以来就未更换过，近几年通过定期测试，发现已偏离正常值，而且电容还有漏液现象，但原阻容保护组件为俄罗斯生产，无备件，通过各方面联系、选型选定国产同规格阻容保护组件予以更换。

3）脉冲放大变压器使用寿命为8-10年，也是自98年投产以来就未更换过，本次改造也对两套整流柜共24个脉冲放大变压器进行了更换。

4）原转子过电压保护为老式晶体管保护，已淘汰，现更换为最新的转子过电压保护，并依据“DLT1166-2012大型发电机励磁系统现场试验导则”的标准要求，对该保护做了相应的试验，满足要求。

1.3、优化调节器电源：原调节器交流电源只有一路，现通过改造，两套调节器各有2路电源，A套交流来自380V保安段，A套直流电源来自直流系统；B套交流来自380VUPS，B套直流电源来自直流系统；大大提高了可靠性。

表1

2详细内容

励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

励磁系统的主要作用有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

改造内容：

前期工作：此次我公司9、10号发电机励磁调节器采用南京南瑞电控公司生产的NES-6100型微机励磁调节器，为双套独立的励磁调节器，依据厂家提供的资料，我厂独立设计并绘制了励磁系统原理图、励磁系统电源原理图、调节器脉冲回路原理图、调节器开关量输入输出原理图、调节器电流电压回路原理图、励磁调节器端子排图、励磁调节器脉冲电源原理图、PLC输入输出原理图，我们依据图纸完成了9、10号发电机励磁调节器改造更换工作。

保留设备：励磁变、灭磁开关、灭磁电阻(线性)、励磁室所有母线、可控硅元件（两面整流柜）、一次保险(带辅助接点)，可控硅水冷方式不变、可控硅过热保护、冷却水流量低保护（75%和25%两对接点信号）、起励回路的一次元件。

拆除设备：励磁调节器柜、脉冲触发变压器、励磁系统逻辑控制设备（PLC）、直流侧转子过电压保护、两面整流柜阻容保护组件。

改造设备：双套独立的励磁调节器（含各自的电压互感器、测量环节、调节环节、脉冲控制环节、限制环节、电力系统稳定器和工作电源等）同屏布置，更换两面整流柜脉冲放大变压器及PLC逻辑控制、直流侧转子过电压保护装置、两面整流柜阻容保护组件。对原来“微机励磁调节器”柜、“脉冲触发变及PLC逻辑控制”柜进行更换、转子过电压保及阻容保护组件利用原有位置安装。

3、励磁调节器的配置和运行方式选择

按照标准要求，配置双套独立的励磁调节器，含各自的电压互感器、测量环节、调节环节、脉冲控制环节、限制环节、电力系统稳定器和工作电源等。采取主从方式运行，互为热备用。每套调节器中配置自动、手动控制方式。当运行调节器出现硬件和软件故障时，能够自动切换到另一套调节器或另一种运行方式。

改造后试验：进行现场验收试验、静态调试、开机试验、带负荷试验、励磁系统参数测试、PSS功能试验等。10号发电机励磁系统还完成了励磁模型参数实测试验及进相试验。

4、与当前同类技术主要参数、效益的比较（表1）

结束语

升级后的微机励磁调节器运行稳定，而且有更多的检测手段，随时随地监视发电机电压和电流频率等，让运行保护人员随时了解保护动态，运行情况，调节器输出电流、电压、机端功率。而且调试检修更方便，大大降低了保护人员的劳动强度。

作者简介

范玉涛（1972—），女，甘肃省兰州西固热电有限责任公司检修部试验班，助理工程师，从事继电保护工作。