2019年第5期总第231期
METALLURGICALPOWER冶金动力
19发电机励磁系统技术改造
赵国君
(梅山钢铁股份有限公司热电厂，江苏南京
210039)
【摘要】介绍了梅钢热电厂CDQ1#发电机励磁系统在运行过程中遇到的问题及存在的安全隐患，以及
针对这些故障和安全隐患采取的技术改造措施。
【关键词】励磁系统；发电机；技术改造【中图分类号】TM712
【文献标识码】B
【文章编号】1006-67(2019)05-0019-03
TechnicalTransformationoftheMagneticExcitationSystem
ofPowerGenerator
(ThermalPowerPlantofMeishanIron&SteelCo.Nanjing210039,China)
ZHAOGuojun
eratorexcitationsystemofMeishanSteelPowerPlant,aswellasthetechnicaltransforma⁃tionmeasurestakenspecificallyforthesefaultsandsafetyrisks,areintroducedinthepa⁃per.
【Keywords】magneticexcitationsystem;generator;technicaltransformation
【Abstract】TheexistingproblemsandsafetyrisksintheoperationoftheCDQ-1gen⁃
11.1
原励磁系统设计情况及存在的问题原设计情况
梅钢热电厂CDQ1#发电机励磁系统的基本结构
电，输出到发电机磁场回路，作为发电机转子励磁电源。可控硅桥受自动励磁调节器的控制，改变发电机的励磁电流，从而调整发电机的机端电压和无功功率。
自动励磁调节装置主要是维持1#发电机机端电压恒定。采集了发电机机端电压、定子电流、转子电流、转子电压等模拟量和开关量的信息。自动励磁调节器测量发电机机端电压，并与给定值进行比较，当机端电压高于给定值时，增大可控硅的控制角，减少励磁电流，使发电机机端电压回到设定值，
如图1。图1CDQ1#发电机自并励励磁调节系统原理图
当机端电压低于给定值时，减少可控硅的控制角，增大励磁电流，维持发电机机端电压为设定值。
CDQ1#发电机励磁调节器采用的是MIC-3000励磁调节器，2007年投用。投产使用至今，因长期不间断运行，监测发电机的电压、电流或其他参数的变化较为缓慢。装置经几年运行，电子元器件已开始老化而导致励磁调节器的抗干扰能力差，励磁调节、跟踪的精度降低。最终使励磁系统的静态特性和动态特性变差，无法保证发电机的稳定运行。1.21.2.1
存在的问题
设备进入老化周期，面临无备件的尴尬局面
CDQ1#发电机励磁控制系统采用静止可控硅励磁系统，属于自并励形式。主要由发电机出口励磁变压器、可控硅整流装置、励磁调节器、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备等组成。
励磁变压器高压侧接在发电机机端出口，低压侧接在发电机室可控硅整流装置的交流输入侧，它从发电机的出口母线获得三相交流电，出口电压为10.5kV，励磁变变比10.5kV/0.4kV，因此经过降压后低压侧为400V的交流电。可控硅整流装置是将发电机励磁变压器提供的交流电源整流为直流
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系统电子元器件已经进入老化周期，目前已经有零部件陆续出现故障。存在设备老化严重，经常出现死机、卡件损坏等现象。随着设备更新换代，厂家早已不生产此型号的调节器，目前在市场上很难采购到，存在没有备件的尴尬局面。2015年7月，发生过电源卡件故障而无备件可换的尴尬局面，使用厂家积压库存的备件，仍存在电子元件老化的风险。当因无备件更换故障元件时，会造成发电机停机现象的发生或延长停机的时间，严重影响公司的生产。1.2.2
难以解决的技术缺陷
CDQ1#发电机励磁调节装置经常出现画面死机状态，经过一段时间又自动恢复，给维护人员造成很大的不便。核心电源模板的故障率较高，已出现几次莫名死机，严重时会使发电机无法正常运行。2016年6月份，1#机在运行过程中，励磁调节器画面突然自动死机，后检查是A、B通道发出与后台通讯故障的现象导致死机。7月份，利用1#发电机停机的机会，对调节器的软件及硬件情况都进行了检查，最后确定是CPU板故障导致两套程序发出误报警现象。
2技术改造方案2.1
整体改造思路
（1）制定装置的安装方案。熟悉此次改造的全
部技术资料，认真阅读产品使用说明书等。绘制操作回路的原理图和配线端子图。
（2）线路检查。将励磁调节屏到控制屏，灭磁屏等励磁系统中与之联系的设备连线查清并做好标记。电缆标牌已脱落的就顺着电缆的方向进行摸线查找，校线直到摸清所有电缆的走向及使用电缆的芯数，并尽量利用原有的电缆。
（3）旧柜的拆除，新柜的安装。接口线路做好标记。柜体要有明显的接地特征，保证接地铜板和大地网可靠连接。
（4）接线。装置就位以后，将有关电缆引到装置柜后，进行电缆的排线接线。注意强电和弱电不能共用一根电缆，走向分开。
（5）校线调试。电缆接线全部完成后，从终端加入信号或从调节器发出指令，查看各光字牌和指示是否正确；检查完毕后封堵好所有孔洞，避免鼠害、确保安全。2.2
具体实施方案
改造方案保留原励磁变，对原来到控制电缆能
用的一律加以利用，采用A、B两套控制装置和一套功率柜的配置方式。改造后的励磁系统由励磁调节柜、励磁变、励磁功率柜、灭磁柜等组成。
（1）更换发电机原励磁调节器柜：将原有的MIC-3000励磁调节器更换NES6100励磁调节器，发电机励磁调节器柜内电缆全部利旧。
（2）拆除原有的灭磁及过电压吸收装置，灭磁开关及闸刀柜，更换新型的灭磁柜。
（3）拆除原有的整流柜。新的整流柜采用二极管三相全控桥整流电路，两桥并联，采用强迫风冷的方式。正常运行时，两个整流桥同时工作，任意一个桥故障退出时，另一个桥可承担包括强励在内的所有运行方式。
（4）设备布置：更换后发电机励磁调节器柜安装于CDQ电气主控室，将现有发电机励磁调节器拆除。灭磁柜及整流柜位置选择在1#发电机励磁小室内。
（5）电缆敷设：新增及利旧的电力电缆及控制电缆主要沿原有电缆沟及电缆桥架敷设。
3本次励磁系统静态调试出现的问题及解决办法（1）开出试验：即在新励磁调节器发出故障信号，后台机接受的信号是否正确。例：调节器发出，后台机验证是否能有报文接受也是此故障。调试过程中发现，只有两个故障信号励磁调节器与后台机相对应，后经过调线，现已正确。
（2）开入试验：后台机发出“建压”“逆变”命令，励磁调节器是否能正确接收。调试过程中，发现“逆变”线命令接反了，后经过改线，现已正确。
（3）励磁调节器电流电压采样校正。正常。（4）小电流试验：
小电流试验可以发现励磁系统的同步、脉冲以及控制角的范围、可控硅的可靠触发等事关励磁系统安全可靠运行的重大问题，所以它是励磁系统中最重要的试验之一。
实验组按照常规小电流试验进行接线。外部线接线都正确的情况下，在整流柜交流侧加100V电压，按正常逻辑直流侧应该输出电流，并且在改变触发角度的情况下应该能够看到正确的波形。但是，当接入正确的交流电源100V后，直流侧并无电压输出，并且没有波形，查：励磁调节器有脉冲输出，励磁调节器能够有脉冲去触发可控硅，但是可
“功率柜故障”“建压”2019年第5期总第231期
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21控硅并无反应，因此没有导通，所以没有电流输出。后进行外部查线，接线正确；对交流侧直流侧进行并联输入输出，还是没有输出。对电阻档进行调节，同上。最后，将同步变压器的原边及副边AC两相同时对调，小电流试验成功。原因：由于励磁调节器系统升级后，同步变压器没有更换，造成了同步接线方式与新励磁调节系统不匹配，也就是接线的相位不对应导致的相位错误，这主要表现为控制角与输出波形不对应。
（2）改造后的设备保证了发电机的稳定运行。最大限度地减少了发电机的事故停机率。
（3）本次改造自行绘制了设备改造图，并进行设备的现场施工：将老电气柜及线路拆除，安装新的电气柜及设备的接线。为电厂节约了设计、安装、施工及设备用材等方面的费用。
（4）改造后设备可靠性高、操作简单、维护方便、使用灵活且系统中间转换元件少，故障率低。
（5）改造目标值及实绩：
励磁调压精度<0.1%，实绩为0.08%；
电压响应时间：上升时间<80ms，实绩为60ms；
功率因数：0.9，实绩≥0.9。（6）无功调节曲线得到很好改善。
改造后，无功调节曲线平稳，无需人工过多参与能够自动调整，大大提高了发电机运行的可靠性。
4励磁系统改造后的效果改造后，励磁调节速度快，抗电磁干扰能力强、
具有可靠性高、操作简单、维护方便等性能。改造后设备性能、技术参数主要体现在以下几个方面：
（1）与改造前励磁系统相比，改造后的励磁系统接线和设备更简单。微机励磁调节器功能更加先进，维护量大大降低，性能远远优于改造前设备，因此设备运行可靠性大大提高。
（a）改造前的无功调节曲线（b）改造后的无功调节曲线
图2改造前后的无功调节曲线
收稿日期：2019－02－22
作者简介：赵国君（1979－），女，2004年毕业于长春工程学院电气工
5结论CDQ1#发电机励磁系统改造后，经过一段时间
动装置的维护及检修工作。
的实践考验，设备性能稳定，无功调节等技术指标都较原来大有提高，减轻了运行及维护人员的劳动强度，保证了电气保护系统运行的安全稳定。
程及其自动化专业，工程师，现从事发电厂电气设备继电保护和自
