（国网陕西省电力公司安康水力发电公司陕西省安康市725000）
摘要：目前，微机励磁调节器已得到广泛的应用。装置采用32位数字信号处理器，并用软件实现了励磁调节和保护等功能，大大提高了发电机组励磁调节系统的稳定性和可靠性，减少了维护工作量，充分体现了其优越性。本文分析了安康联营电站0号发电机组旧励磁系统的运行状况及存在的安全隐患；新NES6100微机励磁装置的特点、基本原理和功能；介绍了联营电站0号发电机组励磁调节系统的改造方案；并重点分析了新励磁调节器在应用中存在的问题和应该注意的事项。
关键词：励磁系统改造应用
一、概述：
安康联营电站0号机组位于汉江上游，安装了一台5.25万KW的机组。发变组单元接线，一回110KV出线至安康西郊变电站与安康电网并网运行。发电机组是由东方电机厂生产的SFZ-52.5—28/6400型水轮发电机组，励磁方式是静止可控硅自并励。通过励磁变压器向励磁装置提供电源。旧励磁自动调节装置采用南瑞电控公司生产的SAVR-2000双微机励磁系统。联营电站0号机组是安康电网骨干电源，在安康电网中承担着调压的重要作用。旧SAVR-2000微机励磁调节装置，是南瑞开发的第二代发电机励磁调节器，设备自投运至今已运行十一年零十个月，达到微机自动装置使用寿命。设备在运行中，出现多次工控机故障、脉冲放大板故障、脉冲电源板故障和功率柜风机故障等问题。这些故障虽然都及时进行了处理，但是设备整体老化问题依然严重，而且随着使用年限的不断增长，其它问题也会逐渐显现和暴露出来；另外SAVR2000励磁系统的备品备件南瑞也已全部停产，无备品备件，这些都会影响机组正常发电生产和安全运行。鉴于励磁系统设备老化的现状及其在发电生产中的重要地位，同时为消除安全隐患，提高设备健康水平和性能，必须要对励磁系统进行更新换代改造。更换为南瑞电控公司生产的NES6100微机励磁调节装置。
二、旧励磁系统在应用中存在的问题：
1、SAVR-2000励磁调节器自安装投运后的缺陷：
0F开机过程中自动、手动均不能启励；并网后励磁调节器柜主控显示器无电压、电流及相关重要数据显示；调节器工控机无显示；励磁2#功率柜集中指示器指示消失；励磁调节器界面设置窗口无法进入（界面警告提示：设置窗控制与A套实际值不符）；通讯问题：2014年7月21日,0F开机后不能自动起励。检查调节器A、B套板件正常，运行状态指示正常。原因可能是0F非正常停机后，励磁调节器工控机串口通讯速率不高以及工控机的可靠性和稳定性差（CPU板与工控机采用串口通讯）而未接到停机令，进而导致工控机主控窗A、B套状态处在“空载”状态（实际应该在“等待”状态）不能起励。
2、该励磁系统目前存在不能解决的问题：
①、可控硅脉冲插头受震动接触不良情况导致均流差；
②、励磁系统与监控系统没有实时数据通讯。
这些问题需要在励磁系统改造中得以解决。功率柜脉冲接线可采用屏蔽缆线，脉冲插头使用航空插头。励磁调节器与监控系统采用通讯协议进行通讯，以达到励磁系统数据、状态、信号等信息实时传送。
三、0F励磁系统改造方案介绍：
励磁系统共有励磁调节器、电制动、励磁开关柜、励磁功率柜（两面）、灭磁及过压保护柜6面盘柜。其中的电制动迄今为止，由于PLC控制程序不完善和机组短路开关电动操作机构动作不可靠等问题一直没有投运；另外从机组投产发电以来的运行经验和其它电厂使用情况来看，机械制动也解决了粉尘污染、机械卡塞等问题，完全能满足机组制动要求，尽管机组电制动有着简便、环保、高效等优点，但是这次改造从经济性和必要性上考虑，可以不再购置电制动设备。
现在南瑞科技励磁系统已经研制开发出NES6100新系统，并已在很多电厂应用。经过初步考察了解，新系统的调节器、可控硅及其散热等方面都做了大量改进和性能提升，具有可靠性高、功能完善、操作简单、维护方便、扩展和兼容性高等特点。从我们使用的实际情况和经验来看，其在研发设计、软硬件实力、设备质量、售后服务等方面都较有保障；因此建议本次改造选择南瑞NES6100励磁系统，对励磁调节器、励磁开关柜、励磁功率柜（两面）、灭磁及过压保护柜这5面盘柜进行更新改造，将电制动柜拆除。改造采用整体更换方案对提升设备健康水平较为有利，而且不留隐患。力争在2016年4月份机组B级检修中实施。
四、NES6100励磁调节装置介绍：
1.NES6100微机励磁调节器的特点：
NES6100是第四代发电机励磁调节器，适用于同步发电机各种容量、各种励磁型式的机组。基于国电南瑞交直流电力电子设备软硬件平台，借鉴几十年现场运行经验的基础上，吸收最先进的研究成果和工艺，依据最新标准规范进行设计测试，具有可靠性高、功能完善、操作简单、维护方便、使用灵活、扩展和兼容性高等特点。①严格的质量保证体系；②高性能硬件平台；③灵活组合的装置插件配置；④配置完善的试验通道；⑤精确迅速提供控制；⑥高标准电磁兼容能力；⑦自适应电源接入；⑧完善的事件记录功能；⑨高可靠长期运行保证；⑩通信方式完备。
2.NES6100微机励磁调节器的主要控制功能：
①调节规律：并联PID和串联矫正，PSS2B和PSS4B模型；②多种运行控制方式：恒机端电压闭环方式，恒转子电流闭环方式，定角度方式，恒无功功率运行，恒功率因数运行；③限制器功能；④保护功能；⑤容错功能；⑥辅助控制及试验功能；⑦自检功能。
3.NES6100微机励磁调节器的基本原理：
NES6100静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流来调节同步发电机端电压和无功功率。其中，可控硅整流功率柜的触发控制脉冲来自励磁调节装置。励磁调节器对用于励磁控制的模拟量和开关量信号进行采集和处理，并且将励磁系统运行状态信息以模拟信号、节点开关或通讯形式输出。在静态励磁系统中，励磁电源取自发电机机端，同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、磁场断路器和可控硅整流桥供给。励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离，为可控硅整流桥提供整流阻抗。可控硅整流桥将交流电流转换成受控的转子直流电流。起励开始时，发电机的起励能量来自外接他励电源或发电机残压。当可控硅整流桥的输入电压升到一定值时，可控硅整流桥和励磁调节器就投入正常工作，由励磁调节装置控制进行软起励过程。并网后，励磁系统可工作于电压闭环方式，调节发电机的端电压和无功功率，或接受电厂调度指令，工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节等。
五、新励磁系统在应用中存在的问题及注意事项：
0#发电机新励磁系统自2016年5月28日投运以来，仅仅运行了四个月时间，除了5月31日0F自动开机后倒厂用电时，励磁系统A、B套直流电源跳开一次外（现在还不能查明原因，有待进一步观察、分析、处理），调节器动作可靠、调节稳定。
注意事项：
1、机组开启至额定转速95%以上后才能进行手动起励操作，机组与电网解列后才能进行手动逆变灭磁操作。
2、正常情况下励磁调节装置、功率柜等均应投入运行。运行人员未经允许，不得在工控机、A套、B套界面修改任何参数。
3、非专业人士不得进行A套、B套人工切换。当手动进行A套、B套切换时，应检查A套、B套参数一致，通过QK2进行切换操作。
4、定期人工进行调节器通道切换，以便检验备用通道。
5、机组在运行中，两个功率柜均应投入运行，确需单个功率柜退出时，应加强对另一个功率柜的运行监视。
6、机组在运行中，严禁操作两个功率柜脉冲投切开关SA1（SA2）。
7、0#机组停机逆变或手动逆变失败时，灭磁开关不作用于跳闸，如果发电机出口开关跳闸，励磁停机令发出后，发电机电压降不下来，逆变失败光子打出，此时应立即在中控室跳开发电机灭磁开关FMK。
8、在发电机并网时，逆变令无效。
9、如果励磁系统在电流闭环方式运行，在甩负荷过程中，励磁电流受到控制，将导致发电机电压不希望的升高，直到将发电机保护的过电压继电器跳开，最终使发电机灭磁。为了防止这一现象发生，在发电机出口负荷开关断开时，励磁电流调节器的给定值在甩负荷过程中恢复到空载励磁电流值。
10、如现地进行励磁系统试验时，应将控制方式QK3切换为“现地”，否则无法进行“就地增磁”、“就地减磁”、“就地建压”、“就地逆变”等操作。
六、结束语：
0#发电机新励磁系统自投运以来，除了自动开机后倒厂用电时，励磁系统A、B套直流电源跳开一次外，调节器动作可靠、调节稳定，满足了机组和系统的需要，确保了机组的安全和系统的稳定运行。这套励磁装置毕竟才运行了四个月时间，可能有些问题我们还没有发现或者还没有现露出来，这就需要我们在以后的运行工作中继续加深认识，积累运行经验，进行探讨和技术总结，提出有针对性的解决方案，提高设备工作可靠性和操作维护便利性。
参考资料
1、NES6100系列发电机励磁调节器用户指南（V2.2）
2、联营电站机组励磁系统运行规程