#2发电机励磁系统控制性能试验研究

#2发电机励磁系统控制性能试验研究

赵峰徐强

（华电淄博热电有限公司山东淄博255054）

摘要：结合华电淄博公司励磁系统升级改造及性能试验工作，通过阐述RCS-9400型全数字微机励磁调节器的硬件性能和软件特色，归纳总结后，给出相关性能试验的验证结果。系统改造后，励磁系统各环节及参数运行在最佳状态，机组运行性能优良。

关键词：励磁调节器；过励磁；低励限制及保护；短路与空载试验

Abstract：：Combinationofhuadianzibocompanyexcitationsystemupgradingandperformancetestwork，expoundsontheRCS-9400digitalmicrocomputerexcitationregulatorperformanceofhardwareandsoftwarecharacteristics，sumup，theverificationresultsofperformancetestaregiven.Systemaftermodification，excitationsystemandtheparameterofeachlinkinthebestcondition，unitoperationgoodperformance.

Keywords：Excitationregulator；Excitation；Lowexcitationlimitandprotection；Shortcircuitandno-loadtest

1概况

励磁调节器是发电机组励磁系统中起调压、稳定电力系统作用的核心部件，励磁调节器直接影响机组及系统的安全运行。华电淄博公司#2单机容量71.5MW，采用自并励静止半导体励磁方式，原励磁调节器是GEC-2A型励磁调节器，经过多年使用后，面临着一些诸如器件老化、接插不良、备品不全等问题，随着运行年限的增加，逐渐暴露出一些问题，发生几次故障，甚至有时导致机组被迫停机的可能，难以满足机组安全稳定运行的需要。

2RCS-9400型全数字微机励磁系统性能选择

华电淄博公司选用的是自并励励磁方式RCS-9400A微机励磁系统。该系统由1台励磁调节器RCS-9410A（含两套装置）、两台可控硅整流柜RCS-9420、1台灭磁柜RCS-9430、励磁变压器ET、及其它辅助部分组成。淄博公司沿用了先前的励磁变压器ET。系统主接线示意图如下。

图1自并励励磁系统主接线示意图

励磁调节器采用了当今世界控制领域最为流行的DSP和通讯领域最先进的ARM作为控制核心，使用大规模可编程控制芯片FPGA实现逻辑控制和脉冲直接形成。RCS-9410数字励磁调节器采用双通道配置，互为主从，互为备用的工作方式。可控硅整流装置采用每桥臂单管形式，不采用可控硅串并联连接结构，配置交直流复合阻断式阻容吸收回路，从而在可控硅整流桥内部取消复杂的可控硅均流和均压电路。灭磁开关采用DMX-2500/800V开关，采用永磁保持、同向合闸和反向分闸的原理；灭磁电阻选用线性电阻；过电压保护电阻选用氧化锌非线性电阻。初励方式增加交流起励回路，和直流起励互为备用。

3RCS-9400型全数字微机励磁系统静态试验特性

使用信号发生仪输出三相电压和三相电流信号，模拟发电机机端TV电压、机端TA电流、励磁TA信号。厂用电AC380V经调压器降压作为励磁电源，直流侧加一线性电阻模拟转子电阻。励磁调节装置处于电压环控制下。

3.1整流桥输出波形及通道切换试验

电压参考值与测量值均调节整至100%UGN，励磁电流输入为零，定子电流输入为零，不改变参考值，A、B通道控制脉冲触发角度随TV电压的上升而增加。调节器A、B通道分别带1号功率柜、2号功率柜运行，负载电阻输出波形正确。增磁、减磁操作，负载电阻输出波形变化连续，无突变现象。功率柜脉冲投、切试验，负载电阻输出波形正确。

图4可控硅整流桥不同触发角时输出波形

3.2低励限制试验

本励磁调节装置无功欠励曲线为四点折线，保持定子电压不变，逐渐增加定子电流值，直至限制报警。实验法确定并核对无功欠励折线上的四点，欠励限制试验数据记录为：

3.3过励限制试验

无功功率过励限制为延时限制，动作延时时间为20s。修改无功功率过励定值与当前试验状态相符，并留有一定欲度。按增磁按钮，增加发电机无功功率，直至无功功率超过限制定值范围，经延时后观察无功功率过励限制动作的正确性。实验法确定并核对无功欠励折线上的四点，过励限制试验数据记录为：

3.4V/F限制试验

自动通道的V/F限制值整定在1.06额定值，当伏赫兹比值超出1.06时，伏赫兹限制启动，调低发电机端电压并预留一定的安全裕度（1.05）。另外，发电机空载时，当发电机频率低于整定值时45Hz时，实际发电机组不允许继续维持机端电压，此时，需发出逆变触冲，励磁系统逆变灭磁。V/F限制试验特性见下表。

4RCS-9400型全数字微机励磁系统动态调试特性

为验证#2机励磁改造工程中所更换设备与发电机的匹配性，一二次接线正确性和运行操控性能，并确保#2发电机组一次并网成功，进行了励磁系统动态调试试验。

4.1短路试验

在#2发电机侧的一刀闸处设一短路点，发电机转速升至3000转/分并保持稳定后接通励磁系统，缓慢增磁，逐步升高发电机定子电流至4626A，其间记录定子电流、转子电压和转子电流值。当电流升至4626A时，检查发电机各部分应无异常，且三相电流应平衡。然后，缓慢降低定子电流至零，记录试验数据。根据试验数据可得到短路特性曲线如下。

4.2空载试验

4.2.1空载特性

拆除#2发电机侧的设置的短路点，并检查系统及试验接线正确。发电机转速升至3000转/分并保持稳定后接通励磁系统，调整发电机定子电压缓慢稳定地上升至额定电压10500V，其间记录发电机定子电压、转子电压和转子电流值。当电压升至额定值时，检查发电机各部应正常，三相电压应平衡，核对转子电流与上次试验值相差不大。继续升压至12600V后缓慢降低定子电压至零，记录试验数据。根据试验数据可得到空载特性曲线如下。

4.2.2空载分灭磁开关试验

励磁调节装置正常运行，发电机维持空载额定电压，操作灭磁开关跳闸命令，检验发电机电压灭磁时间。逆变灭磁曲线及灭磁时间：

4.2.3阶跃响应试验

国标规定：发电机空载阶跃响应，阶跃量（先上阶跃后下阶跃）为发电机额定电压的5%，超调量不大于阶跃量的30%，震荡次数不大于3次，上升时间不大于0.6s，调节时间不大于5s。阶跃试验曲线及指标：

5结束语

本文阐述了华电淄博公司#2机组励磁系统控制系统改造及性能试验情况，通过设备选型、软硬件特性及设备静态、动态性能试验，全面介绍了南京南瑞继保生产的RCS-9400型全数字微机励磁调节器优良的控制特性，实现了本次励磁系统性能优化的预期。本次励磁系统性能优化后，各项系统性能运行安全、可靠，降低了维护人员的劳动强度和维护成本。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2000：32-85

[2]祝洪贵.EXC9000微机励磁调机器安装与调试[J].水电厂自动化，2008.12，29（4）：134-139

[3]周文卫.同步发电机励磁控制系统的改造[J].电气传动，2009，28（9）：98-100

作者简介：

赵峰（1979年--），男，山东淄博人，大学本科，从事火力发电厂电气专业安全生产工作。

徐强（1979年--），男，山东淄博人，专科，从事火力发电厂综合维护工作。