1概述

江蘇國(guó)信揚(yáng)州發(fā)電有限責(zé)任公司的2×630Mw燃煤機(jī)組（#3、#4機(jī)組）分別于2006年9月和2007年1月投入商業(yè)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是由上海ABB工程有限公司提供的瑞士原裝進(jìn)口勵(lì)磁系統(tǒng)成套設(shè)備,配套勵(lì)磁系統(tǒng)為ABBUnitrol5000,運(yùn)行10多年來(lái)曾發(fā)生過(guò)跨接器霍爾元件受到干擾跳機(jī)、ARCnet通信故障跳機(jī)等問(wèn)題,且隨著使用時(shí)間的增加,故障率明顯上升,勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸下降。公司根據(jù)機(jī)組增容提效、升級(jí)改造的需要,對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了同步升級(jí),將原來(lái)的Unitrol5000升級(jí)改造為最新的Unitrol6800系統(tǒng),并且對(duì)阻容吸收器、跨接器等原件也進(jìn)行了調(diào)整,保證參數(shù)的匹配。

2勵(lì)磁系統(tǒng)改造后的優(yōu)點(diǎn)

2.1控制部分三路輸入電源冗余模式可靠性提升

控制部分電源采用三路輸入電源,具有交流或直流的冗余模式,從而提升了系統(tǒng)的可靠性。每個(gè)控制模塊設(shè)置兩路獨(dú)立電源進(jìn)行供電,使得電源的冗余度明顯提升,這樣控制模塊的電源能夠單獨(dú)斷開,方便故障器件進(jìn)行在線更換。其次,由于板卡獨(dú)立安裝,并且每塊板卡都使用雙電源供電,電源有獨(dú)立開關(guān),使得在線維護(hù)工作能夠更加安全。

2.2光纖冗余內(nèi)部通信

Unitrol6800使用了光纖冗余的方式進(jìn)行內(nèi)部通信,避免了Unitrol5000系統(tǒng)中可能會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)ARCnet串行通信造成停機(jī)的問(wèn)題?？刂破骺梢詥为?dú)將可控硅的觸發(fā)脈沖向整流橋傳輸,配合光纖傳輸,可以在各個(gè)整流橋中產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,使得內(nèi)部通信具有更強(qiáng)的抗干擾能力。

2.3消除原系統(tǒng)中公用PSl板對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的安全隱患

Unitrol6800采用整流柜單獨(dú)采集同步電壓、勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的方式,降低了公用PsI板帶來(lái)的安全隱患。在Unitrol6800的整流橋中,增加了交流側(cè)相序檢測(cè)功能,風(fēng)機(jī)電源使用每個(gè)整流柜獨(dú)立分布電源的方式,所有整流柜的風(fēng)機(jī)電源回路控制系統(tǒng)都在整流柜內(nèi)部,保證每個(gè)整流柜都能夠?qū)駜?nèi)風(fēng)機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制,從而解決了Unitrol5000由于繼電器故障導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)回路失電,避免了非停事故的發(fā)生。

在Unitrol5000系統(tǒng)的整流橋中,整流側(cè)通過(guò)加裝霍爾元件來(lái)對(duì)整流橋的勵(lì)磁電流進(jìn)行測(cè)量,系統(tǒng)對(duì)勵(lì)磁流的均流必須通過(guò)均流測(cè)試進(jìn)行,但是霍爾元件本身特性導(dǎo)致不能根據(jù)負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)均流。為此,在Unitrol6800系統(tǒng)中采用了整流柜交流進(jìn)線側(cè)加裝CT的方式進(jìn)行勵(lì)磁電流的采樣計(jì)算,CT的線性度很高,保證了勵(lì)磁系統(tǒng)可以根據(jù)工況負(fù)荷變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)均流,讓系統(tǒng)的每個(gè)整流柜都能夠更加均衡。

在Unitrol6800系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)中,采用電流繼電器檢測(cè)電流,由于電流繼電器的抗干擾能力比Unitrol5000的霍爾元件更強(qiáng),能夠避免外界干擾導(dǎo)致的勵(lì)磁系統(tǒng)誤報(bào)轉(zhuǎn)子過(guò)電壓?jiǎn)栴},避免了發(fā)電機(jī)組非停事故的發(fā)生。

3改造方案

對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了增容提效的參數(shù)改造,汽輪機(jī)組的額定出力從630Mw提升至650Mw,發(fā)電機(jī)自定額定電流從17495A提高至19245A,勵(lì)磁轉(zhuǎn)子額定電壓也從400.1V增加至428V,額定勵(lì)磁電流從4387.4A增加到4697A。本次改造中,勵(lì)磁系統(tǒng)的柜體結(jié)構(gòu)不變,通過(guò)升級(jí)板卡、更新設(shè)備以及對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)改造。改造過(guò)程中需要保證發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)增容,并且勵(lì)磁系統(tǒng)需要提供更多的勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓,通過(guò)提升滅磁容量來(lái)保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1滅磁和交流側(cè)電壓吸收模塊的調(diào)整

由于發(fā)電機(jī)從630Mw升級(jí)到650Mw,需要對(duì)滅磁及交流側(cè)過(guò)電壓吸收模塊進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于勵(lì)磁滅磁電阻容量的調(diào)整,滅磁電阻的容量計(jì)算需要根據(jù)發(fā)電機(jī)最嚴(yán)重的滅磁狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。滅磁電阻選擇siC非線性電阻,電阻數(shù)量由5個(gè)改為6個(gè),滅磁電阻容量為6MJ,滿足了勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁的需要。在對(duì)滅磁回路跨接器的改造中,通過(guò)更換跨接器和BoD板,提升了可控硅的耐壓水平。對(duì)于整流橋交流側(cè)過(guò)電壓吸收模塊的改造,根據(jù)ABB勵(lì)磁系統(tǒng)整流橋的設(shè)計(jì),整流橋的交流側(cè)過(guò)電壓吸收模塊改為5組并聯(lián)。

3.2調(diào)節(jié)器和控制系統(tǒng)的升級(jí)改造

對(duì)于調(diào)節(jié)器的升級(jí),保留原來(lái)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)柜結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)板卡進(jìn)行升級(jí)從而升級(jí)整個(gè)系統(tǒng)。其中CoB主板、MUB測(cè)量板、F10開入開出板、LCP就地控制盤,分別更換為Unitrol6800系統(tǒng)中的PEC800控制器、CCM測(cè)量控制接口板、CIo綜合輸入輸出板、ECT勵(lì)磁系統(tǒng)控制終端。

對(duì)于功率柜的升級(jí),由于改造時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)功率不會(huì)改變,所以并沒有改變?cè)到y(tǒng)5個(gè)UNL3300型整流橋的N-1冗余配置,而是對(duì)整流橋的控制和測(cè)量部分進(jìn)行了升級(jí),以及對(duì)整流橋的風(fēng)機(jī)回路和電源控制部分進(jìn)行了升級(jí)。其中,信號(hào)接口板（PsI）改為整流橋信號(hào)接口板（CsI）,整流橋面板的斷路器由CDP改為CCP,整流橋控制接口板（CIN）改為整流橋控制板（CCI）。

對(duì)于滅磁柜的升級(jí),主要升級(jí)了開關(guān)控制部分,通過(guò)在開關(guān)柜中增加一塊CIo板卡,以及安裝專門的電源分配器和繼電器來(lái)控制滅磁開關(guān),原來(lái)的PsI板卡被拆除。其次,在電流檢測(cè)部分的改造中,Unitrol5000系統(tǒng)中的霍爾元件被Unitrol6800系統(tǒng)的電流繼電器替代。

對(duì)于勵(lì)磁電流測(cè)量部分的升級(jí),整流橋的整流側(cè)霍爾元件更換為交流側(cè)CT,依靠CT的線性度,使勵(lì)磁系統(tǒng)的均流系數(shù)提高到0.98,使整流橋的作用在系統(tǒng)中得到充分發(fā)揮。對(duì)于整流柜風(fēng)機(jī)電源回路的升級(jí),每個(gè)功率柜都能夠獨(dú)立控制柜內(nèi)風(fēng)機(jī)的電源,避免在原系統(tǒng)中如果電源回路繼電器出現(xiàn)故障,風(fēng)機(jī)就全部不能工作的問(wèn)題。

3.3Unitrol6800功能邏輯配置要點(diǎn)

Unitrol6800系統(tǒng)中增加了PT慢熔判斷邏輯,并且定義了PT慢熔的動(dòng)作為報(bào)警和通道切換,系統(tǒng)PT慢熔邏輯壓差為2%,保證其足夠的靈敏度。由于一些外部原因會(huì)導(dǎo)致次序增減磁指令,所以專門增加了增減磁接點(diǎn)粘連判斷邏輯,有效鎖閉外部原因,同時(shí)能夠避免增減磁回路上繼電器的抖動(dòng),保證電路的穩(wěn)定性。勵(lì)磁溫度檢測(cè)在系統(tǒng)中用于報(bào)警,但是不能控制系統(tǒng)跳閘,跳閘中間繼電器K291、K292使用大功率(≥5w）的繼電器,能夠避免由于信號(hào)干擾導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘的問(wèn)題。

4改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法

將勵(lì)磁系統(tǒng)從Unitrol5000升級(jí)到Unitrol6800后,由于拆除了原來(lái)勵(lì)磁開關(guān)柜的調(diào)節(jié)器柜間的隔板,并且調(diào)節(jié)器的安裝背板前移,勵(lì)磁開關(guān)柜的熱風(fēng)會(huì)進(jìn)入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜,導(dǎo)致柜內(nèi)溫度上升,有時(shí)溫度甚至可以達(dá)到45℃。為了避免高溫導(dǎo)致發(fā)生問(wèn)題,就增加了隔板,降低了開關(guān)柜內(nèi)的溫度,將溫度控制在30℃。

在檢修過(guò)程中,如果拆除發(fā)電機(jī)的接地碳刷,容易引起轉(zhuǎn)子接地繼電器isoLR275發(fā)生故障。因此,檢修時(shí)會(huì)專門斷開接地繼電器的電源以及將磁柜內(nèi)的大軸進(jìn)行短接。

5結(jié)語(yǔ)

我公司通過(guò)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的改造,既滿足了發(fā)電機(jī)增容的需要,又消除了機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)ARCnet故障或者扁平電纜損壞的安全隱患,能夠在檢修時(shí)找到故障發(fā)生點(diǎn),防止機(jī)組出現(xiàn)非停事件。全新的勵(lì)磁系統(tǒng)采用的新板卡具有模塊化特點(diǎn),可以更加方便地進(jìn)行在線維護(hù),并且由于板卡之間采用了觸發(fā)脈沖產(chǎn)生通信和光纖冗余的通信方式,保證了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性,避免出現(xiàn)通信故障以及損壞脈沖線。