NES6100勵磁調節器在碧口電站機組改造中的應用

摘 要：本文針對南瑞集團旗下上市公司國電南瑞生產的新一代NES6100勵磁調節器在大唐碧口電站1號機組擴容改造中的應用，運行中操作方法、維護、工作原理及故障的處理等問題進行了探討，希望現場電氣運行值班人員對其的運行維護和使用有一定的參考作用。

關鍵詞：勵磁調節器；現場；運行；維護；使用

概述

大唐碧口水力發電廠對1號發電機組進行擴容改造，裝機容量由100MW擴容至110MW，發電機勵磁系統采用自并激靜止可控硅全控橋勵磁系統，勵磁調節器采用兩臺NES6100發電機微機勵磁調節器，勵磁電流由勵磁變壓器經可控硅整流裝置提供。配置勵磁回路過電流保護、勵磁變電流速斷、過電流保護、電壓互感器斷線保護、控制電源失壓保護、滅磁開關誤跳閘保護、功率整流組件過電壓和過電流保護、功率柜冷卻風機故障及電源失電保護。PSS投退正常在監控操作員站進行，遇監控系統故障，可在現地勵磁調節屏內操作“PSS控制”把手進行PSS投退。

1 NES6100勵磁調節器在大唐碧口水力發電廠1號機組擴容改造中的應用

發電機組擴容改造主要是針對發電機定子線圈、轉子線圈和勵磁系統的改造升級，其中勵磁系統采用自并激靜止可控硅全控橋勵磁系統，NES6100勵磁系統可分為四個主要部分勵磁變壓器、兩套相互獨立的勵磁調節器（A套、B套）、晶閘管整流裝置起勵單元、滅磁單元、過壓保護等輔助單元。NES6100微機勵磁調節器調節模式有電壓閉環調節、電流閉環調節、無功閉環調節和功率因數閉環調節、定角度模式。調節方式在調節器控制系統中選擇，正常運行方式為電壓閉環調節。NES6100靜止勵磁調節系統通過可控硅整流橋控制勵磁電流來調節同步發電機端電壓和無功功率。其中，可控硅整流功率柜的觸發控制脈沖來自NES6100發電機勵磁調節裝置。NES6100發電機勵磁調節器對用于勵磁控制的模擬量和開關量信號進行采集和處理，并且將勵磁系統運行狀態信息以模擬信號、節點開關或通信形式輸出。

NES6100勵磁調節器在自并勵系統中，勵磁電源取自發電機機端，同步發電機的磁場電流經勵磁變壓器、可控硅整流橋和磁場斷路器供給。勵磁變壓器將發電機機端電壓降低到可控硅整流橋所需的輸入電壓，為發電機端電壓和磁場繞組提供電氣隔離以及可控硅整流橋提供整流阻抗。可控硅整流橋將交流電流轉換成受控的轉子直流電流。

裝置在開機起勵前無脈沖輸出，處于等待狀態，開機起勵條件滿足將進入開機起勵操作。機組啟動后轉速達95%ne以上調節器發出建壓令，靠殘壓起勵建壓。當殘壓起勵不成功時（5秒發電機電壓達不到20%Ue）自動轉為直流起勵，起勵開始時，發電機的起勵能量來自220V直流啟勵電源，當可控硅整流橋的輸入電壓升到一定值時，發電機電壓達到20%Ue時自動退出直流起勵電源。可控硅整流橋和勵磁調節器就投入正常工作，由勵磁調節裝置進行軟起勵過程。并網后，勵磁系統可工作于電壓閉環（AVR）方式，調節發電機的端電壓和無功功率，或接受電廠調度指令，工作于疊加調節方式，包括恒功率因數調節（PFLOOP）， 恒無功調節（QLOOP）等。當機組在并網進相運行時，可實現低勵限制，使勵磁電流值限制在發電機臨界失步穩定極限允許范圍內，當有功為零，無功進相到40Mvar時低勵限制動作。當有功為額定，無功進相20Mvar時低勵限制動作，低勵限制動作時“欠勵“燈亮。空載時，V/F限制功能有效，頻率大于45Hz時，限制電壓為1.15倍額定電壓值。頻率小于或等于45Hz時，逆變滅磁。

電力系統穩定器（PSS）是NES6100勵磁調節器的一個標準功能。電力系統穩定器（PSS）是通過引入一個附加的反饋信號，增加弱阻尼或負阻尼控制系統的正阻尼系數，以抑制同步發電機的低頻振蕩，提高發電機組（線路）最大輸出能力，有助于整個電網的穩定性。NES6100 勵磁調節器中電力系統穩定器（PSS）附加的反饋信號為機組的加速功率（由電功率信號和轉子角頻率信號綜合而產生的）。PSS的投退可以通過現地或遠方操作，現地可以通過勵磁調節器柜內PSS投退把手控制，遠方操作在微機監控操作員站實現。

2 NES6100勵磁調節器在運行中的規定及注意事項

2.1 勵磁系統正常運行時，勵磁調節器、功率柜、滅磁及過壓保護柜、勵磁變均投入運行正常，各開關、把手位置正確。PSS的投退隨機組啟停按調度指令執行進行投退。勵磁調節器為自動電壓閉環方式運行，各功能均投入，未經調度同意，不得切換運行方式。

2.2 正常運行時，兩套調節器按主/從方式工作，B套通道自動跟蹤A套通道，A套通道故障時調節器自動切換至B套。當勵磁系統出現不正常運行方式時，值班人員應注意監視勵磁系統運行狀況，及時調整。當勵磁系統出現故障，或調節器自動切換后，應及時檢查調節器的工作狀況，勵磁信號和顯示信息。出現故障報警量和異常數據，及時記錄。

2.3 正常運行時，勵磁調節器液晶屏畫面顯示發電機機端電壓、定子電流、勵磁調節器觸發角度、勵磁控制狀態等基本信息。當需要查詢報警量或開關量時，可操作上下按鍵選擇“狀態信息“查看報警量或開關量，查看故障內容或開關量是否動作，其它菜單項不得操作。

3 調節器常見的故障及事故處理

3.1 起勵失敗

現象：自動開機正常，發電機升不起電壓。

處理：1）檢查功率柜交、直流刀閘、滅磁開關、起勵電源開關是否均合上，無停機信號，檢查起勵電源、脈沖開關等是否投入良好，熔斷器是否完好。

2）檢查“機組轉速令“及“投勵磁令“信號是否正常。

3）檢查勵磁操作控制回路是否正常。

4）手動起勵，如手動起勵不成功，重新給調節器上一次電，重新預置。

5）原因不明時通知檢修維護人員處理，未查明原因之前不得再次起勵。

3.2 調節器故障

現象：監控系統上位機和現地LCU單元出現“勵磁調節器故障“信號，現地柜 “調節器故障“信號亮。

原因：A通道故障、B通道故障、脈沖消失、TV斷線、過勵動作、欠勵動作、V/F動作、過電壓動作、起勵失敗、整流#1柜故障、整流#2柜故障。

處理：勵磁調節器盤檢查故障類別，根據情況采取措施進行處理。

3.3 強勵限制、過勵限制動作

現象：監控系統上位機和現地LCU單元出現調節器對應限制動作信息，調節器柜對應限制故障信號，此時為電流閉環控制。

處理：1）檢查調節器工作情況及功率柜電流是否正常，檢查機組無功值，了解系統情況，以判明是否誤動，并觀察、調整無功至正常狀態。

2）穩定后，調整勵磁電流使其返回。

3）發生勵磁系統誤強勵時應立即減少勵磁電流，若減磁無效應立即滅磁或停機，檢查機組出口電壓互感器一次保險是否熔斷。

3.4 機組運行時勵磁調節器A（B）套故障

現象：監控系統上位機和現地LCU單元出現調節器A（B）套故障信息，調節器柜有A（B）套故障信號。調節器在A套為主運行時將自動切換至B（A）套為主套運行。

處理：1）檢查調節器具體故障信號。

2）查看B（A）套運行是否正常。

3）通知檢修維護人員處理。

4 結束語

NES6100發電機勵磁調節器的應用有不少的優越性，具有可靠性高、功能完善、操作簡單、擴展和兼容性高等特點。滿足水電廠安全性評價和建設智能化水電站的新要求。提高電力系統運行的靜態穩定性及輸電線路的傳輸能力，實現并列運行各臺同步發電機之間無功功率的合理分配，保證了機組安全可靠經濟運行，發揮其優越性。

參考文獻

[1]南京國電南瑞繼保電氣有限公司 “NES6100發電機勵磁調節器裝置技術說明書”[Z].