龙滩水电站励磁系统运行实践(张明、邓晓春)

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1、龙滩水电站励磁系统运行实践张明邓晓春（龙滩水力发电厂广西天峨县547300）[摘要]龙滩水电站发电机励磁系统采用瑞士ABB公司与广科所联合生产的UNITROLR5000型励磁系统。本文简要介绍该励磁系统主要功能特点和现场改进完善情况，希望能够促进该系统在国内水电行业的安全稳定运行。[关键词]励磁系统功能简介运行实践改进1概述龙滩水电站的励磁系统由广科所引进瑞士ABB公司UNITROLR5000型产品。该励磁系统是1998年推出的数字式同步发电机静止励磁系统，是UNITROL系列的第五代励磁系统，采用了DSP数字信号处理技术、可控硅整流桥智能化均流技术、低残压快速起励技

2、术、完善的通讯功能和多种调试手段、ARCnet现场总线技术等。龙滩水电站励磁系统主要零配件国外进口国，整体设备内组装。该型励磁系统在国内大型火电机组有一定的运行经验，龙滩投产前在单机700MW级水电站应用较少。本文介绍该该励磁系统主要功能特点及在龙滩水电站的应用情况。励磁系统主要参数表参数数值机组视在功率777.8MVA机组额定电压18000V额定励磁电压455.9V空载励磁电压190.7V额定励磁电流3439.8A最高励磁电压912V空载励磁电流1979.6A强励电流6880A励磁变二次侧电压983V2励磁系统特点2.1功能单元模块化UNITROLR5000型励磁系

3、统在硬件设计方面功能单元模块化，功率柜由整流桥、阻容吸收单元、风机单元、控制单元四部分组成，每一部分均实现模块组件化，物理结构层次非常清晰，盘柜布置合理，运行维护方便。UNITROLR50005具有强大的串行通讯功能。一方面，它可以通过串行通讯实现与电站监控系统的接口，支持Modbus,Modbus+和Profibus等协议。另一方面，在励磁系统内，控制和状态信号的交换是通过ARCnet网实现的。磁场断路器跳闸回路还附加了硬件回路。在本励磁系统中，将ARCNET网络总线技术用于励磁系统内部调节器、功率柜、灭磁柜、人机界面等设备的相互连接，进行控制和信息交换，采用令牌传

4、输，数据信息量大，可以减少柜间接线，提高工艺水平，提高系统运行可靠性。ARCNET网络总线技术提高了设备工艺水平，大大降低了运行维护工作量。2.1多种起励功能UNITROLR5000型励磁系统提供了残压、辅助电源交、直流三种起励方式。正常运行时采用残压起励方式。电子控制回路能够正常工作的可控硅整流器阳极电压仅为10-20V，有效保证了残压起励的可靠性。当机端电压达到发电机额定电压的10%时，起励回路自动退出，软起励过程开始并将发电机电压升到预定水平。整个起励过程的控制和监测都是通过AVR软件实现的。在残压起励不成功时，可采用辅助交流和直流起励方式，利用厂用400V交流

5、电源和220V直流电源起励。有效保证了长期停机后残压过低等情况下的正常启动。由于备用起励回路限流电阻很高，起励回路仅需要一个较小的电流，对电站的直流系统几乎没有任何冲击。在实际运行中，龙滩水电站机组空转时的机端残压正常情况下为238V左右，功率柜阳极电压达到13-15V，满足残压启励条件。从投产至今，机组的建压过程全部采用残压来完成。2.2完善的灭磁功能励磁系统正常停机时采用逆变灭磁。事故时通过跳灭磁开关，利用SiC灭磁电阻移能灭磁。按照最恶劣工况下转子能量Wfmax9.35ΜJ，预留20%的裕度，选取SiC电阻容量为12ΜJ）。灭磁过程中，在断开灭磁开关的同时关断脉

6、冲并，通过控制回路使灭磁回路可控硅导通接通灭磁电阻灭磁。由于采取了脉冲关断的措施，励磁变副边交流电压被叠加到磁场断路器的电弧电压上，可以缩短灭磁时间。龙滩水电站在应用时考虑到跳闸信号复归后，灭磁回路的导通由通过灭磁回路电流的大小决定，当灭磁电流小于可控硅的维持电流时，则回路截止。为了可靠灭磁，对原灭磁回路作了下改进，把灭磁开关的常闭接点串联接进灭磁控制回路中，只要灭磁开关动作灭磁回路一直导通，彻底消耗转子能量。2.3转子正向过电压保护功能5发电机端出现故障，如短路、错误的同步和/或异步运行，会引起反向的感应磁场电流，该电流在转子回路中会产生过电压。过电压必须被限制到足

7、够安全的水平，而且应低于整流器可控硅的峰值反向电压。跨接器电路通常用于直流侧过压保护。在UNITROLR5000型励磁系统中，该电路采用雪崩二极管用于探测转子回路中的正向和反向过电压。当雪崩二极管被击穿，相连的可控硅则被触发，立即将灭磁电阻器并联连接到转子回路上。同时发出跳闸令使磁场断路器立即断开。龙滩水电站转子正向过电压动作设计值为3200V，即转子正向电压要超过该值后才能触发正向可控硅，灭磁回路才会并入转子回路。由于灭磁电阻SIC漏电流较大，过压后有可能无法关闭跨接器，根据龙滩水电站的运行要求，发电机组在正常运行出现短时间转子正向过电压不允许跳闸