哈爾莫墩電廠微機勵磁系統更換后的運行狀況分析

魏志強

（新疆巴州新華水電開發有限公司哈爾莫墩電廠，新疆 和靜841300）

0 引言

哈爾莫墩電廠位于巴州地區和靜縣開都河第一分水樞紐北岸沿河干渠1＋500處，為引水式電站，裝機容量2×7.5MW，年利用小時數為5 293h，年設計發電量7 940萬kW·h。哈爾莫墩電廠首臺機于2009年4月23日正式并網發電，5月底第二臺機正式并網發電，擔負巴州地區電網的基荷。從發電到2010年使用的勵磁系統為廣州電器科學研究院的DLT6000，因不能滿足系統要求，2010年年底采用了廣州電器科學研究院的EXC9000勵磁系統。

勵磁調節系統的主要作用是：（1）維持發電機機端電壓的恒定；（2）合理分配并列運行機組之間的無功；（3）提高電力系統的穩定性，包括靜態穩定性、暫態穩定性及動態穩定性。

1 EXC9000自并勵靜止勵磁裝置的主要組件及工作原理

EXC9000系統主要由調節器、人機界面、對外接口、功率柜、滅磁及過壓保護、勵磁變壓器等組成，其工作原理圖如圖1所示。

圖" 工作原理圖

1.1 勵磁變壓器

勵磁變壓器采用海南金盤三相環氧干式變壓器，冷卻方式為自然風冷，放置于室內，并裝設有溫度過高及跳閘溫控箱。

1.2 功率整流柜

功率整流柜裝有兩個三相整流橋并聯輸出，如果有一個整流橋退出運行，勵磁裝置仍能保證發電機組的正常運行。可控硅整流裝置每個支臂上配置有限流熔斷器。整流橋交流側有浪涌過電壓保護裝置，保護主回路和整流橋免受過電壓損壞。

1.3 起勵回路、滅磁回路及過電壓保護回路

起勵回路在空載勵磁電流10%的起勵電流下能可靠起勵，采用快速脈沖技術，實現殘壓起勵。當殘壓太低時，只需利用較小的輔助電流就可確保起勵成功。

當機組轉速達到95%額定轉速時可自動起勵。機組正常停機時，調節器自動逆變滅磁；機組事故停機時，自動跳滅磁開關將磁場能量轉移到非線性電阻進行滅磁。轉子過電壓保護采用非線性電阻，將產生的過電壓能量消除。

1.4 勵磁調節器

EXC9000型微機勵磁調節器主要由32位總線工控機、I／O接口電路、電壓／電流測量元件組成，主要硬件有CPU 板、DSP 板、A／D 轉 換板、模擬量總線接口板、一塊開關量總線接口板、一塊現地控制板即人機界面等。由交流電源220V與直流電源220V并列給勵磁調節器供電，任何一路或兩路電源消失，調節器仍能正常工作。EXC9000型微機勵磁調節器是以計算機為核心的數字式閉環調節裝置，具有完善的控制、限制、保護功能。

EXC9000型微機勵磁調節器具有以下特點：

（1）為三通道雙微機調節器，A、B通道為微機通道，C通道為模擬通道。三通道調節器采用雙模冗余結構，三通道以主從方式工作。

（2）專門配置了以單片機為核心的智能型故障檢測系統。它獨立于調節器，用于調節器的電源故障、脈沖故障、軟硬件故障、PT斷線等的檢測。當檢測到以上故障時，它能發出通道切換命令。這種智能型故障檢測系統從根本上解決了漏發、誤發故障信號的問題，保證了故障時通道間的相互切換和勵磁系統的正常運行。

（3）與計算機監控系統的連接靈活可靠。通過串行通訊方式，現場總線以組網方式與計算機監控系統連接。連接方式靈活多樣，通訊規約簡單實用。

2 勵磁裝置試驗

勵磁裝置試驗可分為靜態試驗、空載試驗和并網試驗3類。靜態試驗主要有外圍回路檢查、設備通電前檢查、小電流試驗、模擬量測量校驗、勵磁調節裝置功能模擬等，空載試驗主要有零起升壓試驗、階躍響應特性試驗、頻率特性及V／F限制試驗、起勵特性試驗、電壓限制試驗等，并網試驗主要進行增減磁試驗、過勵試驗、欠勵限制試驗、機組甩負荷試驗等。由于試驗內容較多，現以一號機勵磁裝置為例，列出幾個重要的結果以供參考。

2.1 起勵試驗

當發電機啟動至額定轉速，機端殘壓為1.02V（二次電壓）時，勵磁調節器A通道自動起勵建壓至預置的10.5kV，最大超調量為11kV，起勵正常。

2.2 零起升壓試驗

（1）A通道運行，給定預置到下限，起勵建壓UF＝10V（機端二次電壓）。

（2）遞升發電機電壓UF，給定變化速度為0.667%／s，

（3）調節過程中，勵磁系統運行穩定。當U＝115V時，V／F限制動作，若V／F限制功能退出，發電機機端電壓最高可調至119V。

2.3 甩負荷試驗

第一次：P＝1 800kW，Q＝800kvar，調節時間為0.3s，電壓超調量2.1%；

第二次：P＝3 600kW，Q＝1 100kvar，調節時間為0.28s，電壓超調量2.2%；

第三次：P＝5 400kW，Q＝1 400kvar，調節時間為0.31s，電壓超調量2.2%；

第四次：P＝7 500kW，Q＝2 000kvar，調節時間為0.31s，電壓超調量2.3%。

3 結語

自2010年哈爾莫墩電廠勵磁系統技改完成后，1#、2#機組勵磁系統已投運5年，勵磁裝置運行良好。實際運行狀況證明，微機勵磁裝置是一種功能強大、性能優異、技術先進、可靠性很高的勵磁裝置，完全能滿足電網對哈爾莫墩電廠電能電壓偏移范圍及無功分配的考核要求，有力地保證了電廠的安全生產，為以后實現少人值班、無人值守創造了良好的技術條件。