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1、4、水電2 0 1 2 年第5 期(總第 1 6 7 期)技術(shù)改造 對河 口水庫電站水輪發(fā)電機(jī)組 勵(lì)磁系統(tǒng)的技術(shù)改造 徐洪亮 吳學(xué)坤(對河 口水庫管理局 浙江德 清3 1 3 2 0 0)【摘要】對河口水庫 電站水輪發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁 系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行 中存在極大的安全隱患，設(shè)備故障率越來越高，經(jīng)實(shí) 地考察認(rèn)證后，決定將其更換成 G D E R-2 0 3 2型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。更換后效果良好，提 高了機(jī)組勵(lì)磁 系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，取得 了一定的經(jīng)濟(jì)效益。圖 1 幅。【關(guān)鍵詞】水電站水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器技術(shù)改造 1 概述 對河 口水庫 電站位于浙江省德清縣西部東苕溪 支流余英溪的中游，是 1 座壩后式

2、電站。電站建于 1 9 6 4年，在 1 9 9 9 年對 電站機(jī)組進(jìn)行 了增容技術(shù)改 造，確定安裝 1臺2 0 0 0 k WT J 輪發(fā) 電機(jī)組，于 2 0 0 0 年 5月安裝調(diào)試結(jié)束并投產(chǎn)，運(yùn)行至今已超過1 0 a。該發(fā) 電機(jī)組采用混流立式結(jié)構(gòu)，水輪機(jī)型號為 H I 2 8 0 卜_ 1 J H 一 1 2 8，發(fā) 電 機(jī) 型 號 為 S F 2 一J 2 0 O o 一 2 0 2 6 0 0，額 定轉(zhuǎn)速為 3 0 0 r r a i n。勵(lì)磁 采用杭州 發(fā) 電設(shè)備廠生產(chǎn) 的 wJ l _ 2型勵(lì)磁裝置，該裝置 由勵(lì) 磁功率單元 和 P L C勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩 部分構(gòu)成。勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié)器

3、的作用就是根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 自動調(diào)節(jié)功 率輸 出單元 的勵(lì) 磁 電流，以滿 足 發(fā) 電機(jī) 運(yùn) 行 的 要求。2 技術(shù)改造原因 由于 WJ 卜 2勵(lì)磁 裝置 主 回路采 用 三相 半 控 橋，在起勵(lì)及無功調(diào)節(jié)時(shí)不夠穩(wěn)定，勵(lì)磁 電壓和勵(lì) 磁電流波動相對較大，在一定程度上影響了發(fā)電機(jī) 的安全運(yùn)行。wJ 卜 2勵(lì)磁裝置 的移相觸發(fā)和信號轉(zhuǎn)換采用 純模擬電路板，由于模擬電路 因元器件老化和溫度 變化等客觀因素致使勵(lì)磁系統(tǒng)輸出不穩(wěn)定。原有勵(lì) 收稿 日期：2 0 1 2 0 5 2 0 作者簡介：徐洪亮(1 9 7 4一)，男，工程師，主要從事水電 站運(yùn)行管理工作。E m a i l：7 7 7 3 8

4、7 1 q q C O In 磁設(shè)備因控制 電纜和動 力電纜距離比較近，在滅磁 開關(guān)分合時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)故 障誤信號，影響 了設(shè)備運(yùn)行 的可靠性。wJ 卜 2 勵(lì)磁裝置是杭州發(fā) 電設(shè)備廠生產(chǎn)的第 一代勵(lì)磁產(chǎn)品，許多年前就 已經(jīng)停產(chǎn)，而且這套裝 置已經(jīng)運(yùn)行超過1 0 a，元器件相對老化，設(shè)備故障 頻繁發(fā)生，故障維修相 當(dāng)困難，給電站運(yùn)行管理埋 下了安全隱患。3 技術(shù)改造實(shí)施 通過 比較市場上 的各類勵(lì)磁裝置，結(jié)合電站發(fā) 電機(jī)組 的現(xiàn)場實(shí)際情況以及電站對整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)微 機(jī) 自動化的要求，定制了由杭州發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的 G D E R-2 0 3 2型雙微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。該裝置與機(jī)端 勵(lì)磁用 c T和 f r

5、 r 連 接，可實(shí)時(shí)采集 機(jī)組 電壓、電 流、頻率等參數(shù)，同時(shí)與 中控 室 P L C進(jìn)行數(shù)據(jù)交 換和接收并執(zhí)行控制指令，可為機(jī)組 的勵(lì)磁調(diào)節(jié)和 電站的自動化運(yùn)行提供服務(wù)。3 1 G D E R _-2 0 3 2型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特點(diǎn) 1)G D E R-2 0 3 2型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是新一代微機(jī)勵(lì) 磁調(diào)節(jié)器，采用高速 3 2位 D S P作 為核心，配 以大 規(guī)模的可編程邏輯器件 C P L )作為輔助元件，將控 制系統(tǒng)基本縮小為 1 個(gè)片上系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng) 的可靠性。2)G D E R-2 0 3 2勵(lì)磁控制 系統(tǒng)模擬采用串聯(lián)校 正加轉(zhuǎn)子電壓硬負(fù)反饋，所采用的計(jì)算機(jī)模型均經(jīng) 過計(jì)算機(jī)仿真和動

6、態(tài)信號分析儀的檢測，實(shí)測證明 5 7 技術(shù)改造 S M A L l H Y D R O P()WE R 2 0 1 2 m)5 該模型在離散化過程 中誤差小、精度高。3)裝置采用了每周波 2 4點(diǎn)交流采樣，完全消 除了零點(diǎn)漂移以及波形畸變引起的輸出誤動作。根 據(jù)電站 的需要，還可 以方 便地結(jié)合鍵盤進(jìn)行參 數(shù) 整定。4)裝置采用大屏幕液晶顯示器，可進(jìn)行測量 顯示、試驗(yàn)控制、事件 S O E、故障記錄、歷史曲線 顯示等功能。同時(shí)，可通過 R S 2 3 2和 4 8 5接 口與上 位管理機(jī)的通訊進(jìn)行連接，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控和故 障分析的目的。3 2 G D E R-2 0 3 2型勵(lì)磁 調(diào) 節(jié)器

7、的原 理 G D E R-2 0 3 2 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要作用是維持發(fā) 電機(jī)的電壓穩(wěn)定。調(diào)節(jié)器的輸入電氣信號有發(fā)電機(jī) 側(cè) P r 電壓、儀表 P T電壓 以及從發(fā) 電機(jī) c T傳來的 三相定子電流信號。直流信號有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流、模擬量 儀 表 P T 輸 入 D h i D A 2 量測 P T 4 20mA 定子 電流 4 2 0 A R S一 23 2 轉(zhuǎn)子 電流|信 號 R S 4 8 5 轉(zhuǎn)子電壓 輸 出 l 脈 沖 輸 出 T o t aln1 67 調(diào)節(jié)器輸出電流和反映裝置電源電壓的信號。利用以上采集的信號通過各 自的信號處理及變 換電路后，變換成適合 A D采樣 的信號，A 1)

8、轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存放在儲俘器中，供調(diào)節(jié)器使用。通過軟件計(jì)算得到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行 1 況、勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)、調(diào)級器輸 出參數(shù)等全部信息。同時(shí)，C P U通過對發(fā)電機(jī)電壓與參 考電壓之差進(jìn)行 P I D運(yùn)算，綜合附加調(diào)差信號得到 1 個(gè)控制量去改 變功率輸出部件(全控晶閘管整流橋)的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)對勵(lì)磁 電壓和電流的平穩(wěn)調(diào)節(jié)。主控或就地對調(diào)節(jié)方式的選擇，增、減勵(lì)磁操 作，滅磁開關(guān)等狀態(tài)量作為開關(guān)量輸入信號和故障 警告等開關(guān)量輸 出信號與 C P U連接，通過 C P U內(nèi) 部程序(系統(tǒng)控制軟件包 E X P I D V 1 0)對勵(lì) 磁系 統(tǒng)進(jìn)行 自動、手動控制(見圖 1)。滅 磁開 關(guān) 開關(guān)

9、量|自 動 運(yùn)行 置 位 輸|手 動 運(yùn) 行 功率柜故障 P S S 投入 增 磁 恒無 功 減 磁 恒 C O S P S S投 退 限制 保護(hù) 通道 投 退 開 關(guān) 運(yùn) 行 跟 蹤 量 輸 出|跳 開 關(guān) 圖 1 輸入輸 出接 口示意 3 3 G D E R-2 0 3 2型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的技術(shù)參數(shù) 工作交流 電源：廠用交流 2 2 0 V 工作直流電源：D C 2 2 02 0 功耗：小于 4 0 0 W A D轉(zhuǎn)換量分辨率：2 ，1 6 路 網(wǎng)絡(luò)接 口：R S 一2 3 2和 R S _ _ 4 8 5 控制計(jì)算調(diào)節(jié)速度：3 3 i n s 調(diào)壓 范 圍：5 1 3 0 調(diào)壓精度：0 5

10、移相范圍：0 1 5 0。，上下限值可程序設(shè)置 5 8 調(diào)差：軟件無功調(diào)差、正負(fù)大 j、f 壬 選極差為-4-1 頻率特性：頻率每變化 1，發(fā)電機(jī)端電壓變 化不大于額定值的-t-O 2 5 整定值調(diào)節(jié)速度：可編程，滿足不大于 1 每 秒，不小于 0 3 每秒 在空載額定電壓情況下：當(dāng)發(fā)電機(jī)給定 階躍量 為 4-5 時(shí)，發(fā) 電機(jī) 電壓 超 調(diào) 量 小 于 階 躍 量 的 3 0，振蕩次數(shù)小于 2 次，調(diào)節(jié)時(shí)間小于5 S 在發(fā) 電機(jī)零起升壓時(shí)：機(jī)端電壓超調(diào)量不超過 額定電壓 的 1 0，振蕩次數(shù)小于 2(下轉(zhuǎn)第 6 7頁)小水電2 0 1 2年第 5 期(總第 1 6 7期)油在短短 的 4 個(gè)月

11、 內(nèi)發(fā)生了 2次乳化現(xiàn)象，并損壞 了油過濾器、油氣分離器等部件，不能滿足機(jī)組安 全可靠運(yùn)行的要求，給壓縮氣機(jī) 的核心部件埋下了 銹蝕、拉缸等隱患。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)低壓氣機(jī)潤滑油的運(yùn)行溫度較低，未能將油 中水分汽化隨壓縮空氣排出，是造成潤滑 油乳化的根本原因。通過增加排氣電磁閥并修改 了 低壓氣機(jī) P L C程序(即啟動時(shí)延時(shí)4 0 s 開啟排氣電 磁閥，5 m i n 后關(guān)閉排氣電磁 閥)，改進(jìn)后低壓氣機(jī) 啟停時(shí)問間隔從 2分半延長到 8 分半左右，提高 了 潤滑油運(yùn)行溫度，減少了油乳化現(xiàn)象。6 問題及建議 6 1 機(jī)組溫度顯示異常 溫度傳感器接線端子采用 3層卡扣式端子，而 風(fēng)洞內(nèi)環(huán)境 溫度 長期

12、 在 6 0 左右，端子頭 易氧化 并引起接觸不良，三線制溫度傳感器 中兩相電阻值 達(dá)5 Q以上，造成溫度顯示值與實(shí)際溫度偏差較大。通過端子線重新緊固后 即恢復(fù)正常，但處理方法屬 于治標(biāo)不治本，一段時(shí)間后其他測溫點(diǎn)又出現(xiàn)類似 現(xiàn)象；加上機(jī)組溫控器可靠性較差，曾出現(xiàn) 由于系 統(tǒng)波動機(jī)組振動大而造成溫控器顯示亂碼 的現(xiàn)象。建議利用大修機(jī)會將風(fēng)洞內(nèi)卡扣式端子更換成 鳳凰端子，并選用性能較好的溫控器。6 2技 術(shù)供 水水 壓偏 低 機(jī)組技術(shù)供水水源來 自尾水。機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行 時(shí)，由于取水 口柵攔上的垃圾會造成水壓偏低，影 響機(jī)組安全運(yùn)行，同時(shí)技術(shù)供水泵效率低，對廠用 電消耗大。計(jì)算機(jī)應(yīng)用 建議機(jī)組技術(shù)

13、供水主用水采用壓力鋼管取水，通過減壓閥來控制。其備用水仍采用尾水取水，技 術(shù)供水泵加壓。6 3 缺 少工業(yè) 電視、弱 電防雷和 2 4 V直流在 線監(jiān) 測等設(shè)備 由于機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行，對各部油槽油位 的監(jiān)視 顯得尤為重要，一般情況下運(yùn)行人員通過監(jiān)控系統(tǒng) 采集的信息來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，但對現(xiàn)場環(huán)境缺乏直觀的 觀察和了解。工業(yè) 電視作為監(jiān)控系統(tǒng)的補(bǔ)充，是電 站安全運(yùn)行的重要組成部分，同時(shí)也增加了廠區(qū)的 安全性；因此建議增設(shè)工業(yè) 電視系統(tǒng)。水電站位于多雷區(qū)，采用國產(chǎn)設(shè)備，備品備件 的采購存在一定 的難度。建議增加弱電防雷系統(tǒng)，減少 自動化元器件雷擊損壞 的幾率。水電站區(qū)域年降雨量達(dá)2 2 0 0 i n l

14、n，設(shè)備工作環(huán) 境潮濕，2 4 V 直流接地現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，容易造成設(shè) 備事故的擴(kuò)大。建議增加2 4 V 直流在線監(jiān)測系統(tǒng)，在2 4 V 絕緣下降時(shí)報(bào)警，可為維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問 題提供技術(shù)保障。7 結(jié)語 阿薩漢水 電站 自投運(yùn)以來，自動控制系統(tǒng)存在 諸多隱患，通過不斷完善，基本消除了設(shè)備缺陷，為水電站的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供 了技術(shù)保障，提 高了機(jī)組的年發(fā)電小時(shí)，增強(qiáng)了印尼當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的穩(wěn) 定性，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。一 責(zé)任編輯吳昊 址 址 址 址 L J-址 址 9 L 址 L 址 址 址 L 上 4L (上接第 5 8頁)次，凋節(jié)時(shí)間小于5 S 工作方式：主備用(雙通道)環(huán)境溫度：一1 0 4(】相對濕度：不大于 9 0 4 結(jié)語 G D E R-2 0 3 2型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器消除 了原有勵(lì)磁系 統(tǒng)的安全隱患，具有運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，人機(jī)界面友 好清晰，操作方便，整體美觀的特點(diǎn)。G D E R-2 0 3 2型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用雙通道微機(jī)調(diào) 節(jié)，實(shí)現(xiàn)了 自動跟蹤及主備用通道之間的無擾動切 換，滿足了滿負(fù)荷時(shí)因通道故障原因無需解列停機(jī) 的要求，比原有裝置可靠性更強(qiáng)，提高 了機(jī)組整體 運(yùn)行的可靠性，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。責(zé) 任編輯吳昊 6 7