摘  要： 華能平?jīng)鲭姀S#3發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)由A、B兩套組成且調(diào)節(jié)器可以運(yùn)行在恒電壓、恒電流、恒功率因數(shù)3個通道，還配有備勵通道。在機(jī)組投運(yùn)初期進(jìn)行過電壓與電流通道切換，且兩個通道切換時各個監(jiān)控量數(shù)據(jù)正常平穩(wěn)。2014年#3機(jī)組大修后在做勵磁調(diào)節(jié)器雙套電壓通道切換備勵時，發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子電流、無功功率劇烈擺動。經(jīng)過調(diào)取事故發(fā)生時的錄波圖形，通過詳細(xì)的理論分析，對勵磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行修正，成功解決了電壓通道與備勵通道不能切換問題。經(jīng)實踐證明，系統(tǒng)改造后電壓通道與備勵通道可以可靠切換，目前應(yīng)用于#2、#3、#4機(jī)組。

　　關(guān)鍵詞： 勵磁系統(tǒng)；備勵；增磁；切換

0 引言

　　華能平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組在2014年大修投入運(yùn)行后，現(xiàn)場運(yùn)行人員在測試電壓閉環(huán)通道切至備勵通道運(yùn)行時，切換后出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的無功、轉(zhuǎn)子電壓、定子電流大幅升高甚至頂表，運(yùn)行人員在遠(yuǎn)方、就地減磁無效果，給電廠安全生產(chǎn)埋下了隱患。

1 勵磁系統(tǒng)原理

　　平?jīng)鲭姀S#3機(jī)采用發(fā)變組單元接線方式，勵磁為交流勵磁機(jī)靜止不可控整流器勵磁系統(tǒng)，勵磁調(diào)節(jié)器為南瑞生產(chǎn)的NES6100型數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器[1]。該勵磁調(diào)節(jié)器是雙通道勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁調(diào)節(jié)器控制方式采用的是PID+PSS控制。根據(jù)勵磁系統(tǒng)的組成、勵磁調(diào)節(jié)器制造廠家提供的控制原理和邏輯，可以形成#3機(jī)勵磁系統(tǒng)原理方框，如圖1所示。

　　圖1是AVR主調(diào)節(jié)通道，即電壓調(diào)節(jié)器通道有測量單元，串并聯(lián)比例、積分、微分校正單元。其中，Ut為發(fā)電機(jī)電壓，Uref為給定參考電壓。

　　靜態(tài)勵磁系統(tǒng)（常稱自并勵）如圖2所示，勵磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端。同步發(fā)電機(jī)的磁場電流經(jīng)由勵磁變壓器、磁場斷路器和可控硅整流橋供給。勵磁變壓器將發(fā)電機(jī)端電壓降低到可控硅整流橋所需的輸入電壓，為發(fā)電機(jī)端電壓和磁場繞組提供電氣隔離以及為可控硅整流橋提供整流阻抗[2-3]。電壓閉環(huán)通道（AC）是測量發(fā)電機(jī)端電壓和電流與給定電壓形成的偏差，經(jīng)綜合放大、移相而改變可控硅的導(dǎo)通角，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓和無功補(bǔ)償達(dá)到給定水平。電流閉環(huán)通道（DC）即恒無功調(diào)節(jié)方式，是測量主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子電流信號與給定參量形成的偏差，該偏差信號經(jīng)放大后移相觸發(fā)可控硅，調(diào)節(jié)主勵轉(zhuǎn)子電流到整定水平，從而間接維持發(fā)電機(jī)勵磁電壓恒定[3-9]。

　　并網(wǎng)后，平?jīng)鲭姀S勵磁系統(tǒng)長期工作于電壓閉環(huán)方式，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓和無功功率，從未運(yùn)行于電流閉環(huán)方式。

　　平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組的主勵磁系統(tǒng)與備勵組成的勵磁系統(tǒng)如圖3所示，其中AC為勵磁調(diào)節(jié)器的電壓閉環(huán)方式，DC為電流閉環(huán)方式。

2 勵磁系統(tǒng)運(yùn)行工況及分析

　　2.1 主勵切換備勵

　　在#3機(jī)組帶負(fù)荷210 MW，A、B、C、D磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組各參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，#3發(fā)變組A、B柜保護(hù)正常投入，勵磁系統(tǒng)正常運(yùn)行（A套主套運(yùn)行、B套從套運(yùn)行）的情況下，運(yùn)行值班員進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)器與備勵并列運(yùn)行操作。運(yùn)行人員合備用勵磁出口開關(guān)２Ｋ，進(jìn)行增磁操作，大約311 s后，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)DCS監(jiān)控畫面勵磁系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)突變，立即在遠(yuǎn)方對備勵及勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行減磁操作，無效果，隨后就地通過備勵控制屏進(jìn)行減磁操作，也無效果，同時發(fā)現(xiàn)感應(yīng)調(diào)壓器伺服電機(jī)已到低限位。1 075 s后斷開2K開關(guān)，瞬間勵磁系統(tǒng)參數(shù)突減，調(diào)節(jié)至正常。

　　在本次通道切換過程中，360 s左右勵磁調(diào)節(jié)器A、B套報：（1）綜合限制報警；（2）V/Hz限制報警；（3）過勵限制報警。1 100 s #3機(jī)組發(fā)變組保護(hù)A、B柜發(fā)“失磁保護(hù)I段”動作，延時1.5 s，啟動廠用快切；廠用快切裝置A、B套動作：啟動方式“保護(hù)啟動”，出口動作為“跳工作、合備用”實現(xiàn)方式為“快速”。1 245 s B一次風(fēng)機(jī)跳閘，B空預(yù)器主電機(jī)跳閘，輔電機(jī)聯(lián)啟正常，撈渣機(jī)跳閘，A、C空壓機(jī)跳閘。

　　表1是各不同時間點(diǎn)發(fā)電機(jī)有功、無功、機(jī)端電壓、主勵電壓、主勵電流值。

　　圖4是在進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)器切換備勵時，在DCS畫面中各參數(shù)的變化趨勢。

　　從DCS趨勢圖中可以看出，在300 s~1 075 s之間，勵磁系統(tǒng)勵磁電流170 A與40 A之間頻繁波動，勵磁電壓在33 V與10 V之間頻繁波動。

　　由于平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組長期運(yùn)行于電壓閉環(huán)通道，故本次主勵切換備勵是在電壓閉環(huán)通道下進(jìn)行的，電流閉環(huán)通道下并未進(jìn)行切換。

　　2.2 事故原理分析

　　通過對#3機(jī)組勵磁回路DCS數(shù)據(jù)趨勢及調(diào)節(jié)器故障錄波趨勢進(jìn)行分析，#3機(jī)備勵在與調(diào)節(jié)器A、B柜并入運(yùn)行后，運(yùn)行人員在DCS畫面對備勵增磁操作過激，致使#3勵磁調(diào)節(jié)器“最小勵磁電流限制”觸發(fā)（從圖4可以看到，主勵倒換到備勵過程中，勵磁電流不斷減小，直至20.3%，觸發(fā)了最小勵磁電流限制，由于最小勵磁電流限制器是高值門，瞬時動作，但是報動作信號有0.5 s延時，當(dāng)主環(huán)輸出高于最小勵磁電流限制時，會對定時器清零。調(diào)節(jié)過程中波動較厲害，一直未能滿足達(dá)到持續(xù)0.5 s延時的條件，因此未報出最小勵磁電流限制動作信號，但是實際上已經(jīng)在起作用了），造成#3發(fā)電機(jī)無功突增、備勵的電流突增、調(diào)節(jié)器過勵限制動作、輸出參數(shù)反復(fù)越變。并且調(diào)節(jié)器程序設(shè)計有“最小勵磁電流限制”，如果備勵并入后，杜絕備勵電流急增情況發(fā)生，確保調(diào)節(jié)器至少接帶30%的勵磁電流。調(diào)節(jié)器程序設(shè)計未考慮與備勵并列運(yùn)行時硬接點(diǎn)閉鎖問題，只是在參數(shù)設(shè)置中進(jìn)行限制。若接帶電流太快，容易觸發(fā)“最小勵磁電流限制”功能，致使發(fā)電機(jī)過勵限制，調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)急劇波動。在進(jìn)行上述操作前，技術(shù)人員將調(diào)節(jié)器“最小勵磁電流限制”參數(shù)修改至0，備勵退出后再將其修改回原定值。

3 結(jié)論

　　發(fā)電機(jī)的主勵磁與備勵切換平穩(wěn)關(guān)系到發(fā)電機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文的研究分析得出了平?jīng)鲭姀S#3機(jī)組主勵與備勵切換異常的原因，并分析出了提高主、備勵切換操作的方法。通過該方法，提高了#3機(jī)組主勵與備勵切換可靠性，使得大型火電機(jī)組勵磁系統(tǒng)主、備勵切換操作時機(jī)組各參數(shù)變化平穩(wěn)，避免了對機(jī)組及系統(tǒng)的沖擊，同時避免機(jī)組發(fā)生失磁跳機(jī)。本研究為今后類似電廠進(jìn)行備勵并入操作提供實際經(jīng)驗，防止類似事故發(fā)生；同時為調(diào)節(jié)器廠家在程序設(shè)計中提供借鑒，可將切換過程各參考量控制在合理范圍內(nèi)，具有一定的研究價值和工程實際效益。

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