NES6100励磁调节器在碧口电站机组改造中的应用

摘 要：本文针对南瑞集团旗下上市公司国电南瑞生产的新一代NES6100励磁调节器在大唐碧口电站1号机组扩容改造中的应用，运行中操作方法、维护、工作原理及故障的处理等问题进行了探讨，希望现场电气运行值班人员对其的运行维护和使用有一定的参考作用。

关键词：励磁调节器；现场；运行；维护；使用

概述

大唐碧口水力发电厂对1号发电机组进行扩容改造，装机容量由100MW扩容至110MW，发电机励磁系统采用自并激静止可控硅全控桥励磁系统，励磁调节器采用两台NES6100发电机微机励磁调节器，励磁电流由励磁变压器经可控硅整流装置提供。配置励磁回路过电流保护、励磁变电流速断、过电流保护、电压互感器断线保护、控制电源失压保护、灭磁开关误跳闸保护、功率整流组件过电压和过电流保护、功率柜冷却风机故障及电源失电保护。PSS投退正常在监控操作员站进行，遇监控系统故障，可在现地励磁调节屏内操作“PSS控制”把手进行PSS投退。

1 NES6100励磁调节器在大唐碧口水力发电厂1号机组扩容改造中的应用

发电机组扩容改造主要是针对发电机定子线圈、转子线圈和励磁系统的改造升级，其中励磁系统采用自并激静止可控硅全控桥励磁系统，NES6100励磁系统可分为四个主要部分励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器（A套、B套）、晶闸管整流装置起励单元、灭磁单元、过压保护等辅助单元。NES6100微机励磁调节器调节模式有电压闭环调节、电流闭环调节、无功闭环调节和功率因数闭环调节、定角度模式。调节方式在调节器控制系统中选择，正常运行方式为电压闭环调节。NES6100静止励磁调节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NES6100发电机励磁调节装置。NES6100发电机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、节点开关或通信形式输出。

NES6100励磁调节器在自并励系统中，励磁电源取自发电机机端，同步发电机的磁场电流经励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。励磁变压器将发电机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以及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。

装置在开机起励前无脉冲输出，处于等待状态，开机起励条件满足将进入开机起励操作。机组启动后转速达95%ne以上调节器发出建压令，靠残压起励建压。当残压起励不成功时（5秒发电机电压达不到20%Ue）自动转为直流起励，起励开始时，发电机的起励能量来自220V直流启励电源，当可控硅整流桥的输入电压升到一定值时，发电机电压达到20%Ue时自动退出直流起励电源。可控硅整流桥和励磁调节器就投入正常工作，由励磁调节装置进行软起励过程。并网后，励磁系统可工作于电压闭环（AVR）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（PFLOOP）， 恒无功调节（QLOOP）等。当机组在并网进相运行时，可实现低励限制，使励磁电流值限制在发电机临界失步稳定极限允许范围内，当有功为零，无功进相到40Mvar时低励限制动作。当有功为额定，无功进相20Mvar时低励限制动作，低励限制动作时“欠励“灯亮。空载时，V/F限制功能有效，频率大于45Hz时，限制电压为1.15倍额定电压值。频率小于或等于45Hz时，逆变灭磁。

电力系统稳定器（PSS）是NES6100励磁调节器的一个标准功能。电力系统稳定器（PSS）是通过引入一个附加的反馈信号，增加弱阻尼或负阻尼控制系统的正阻尼系数，以抑制同步发电机的低频振荡，提高发电机组（线路）最大输出能力，有助于整个电网的稳定性。NES6100 励磁调节器中电力系统稳定器（PSS）附加的反馈信号为机组的加速功率（由电功率信号和转子角频率信号综合而产生的）。PSS的投退可以通过现地或远方操作，现地可以通过励磁调节器柜内PSS投退把手控制，远方操作在微机监控操作员站实现。

2 NES6100励磁调节器在运行中的规定及注意事项

2.1 励磁系统正常运行时，励磁调节器、功率柜、灭磁及过压保护柜、励磁变均投入运行正常，各开关、把手位置正确。PSS的投退随机组启停按调度指令执行进行投退。励磁调节器为自动电压闭环方式运行，各功能均投入，未经调度同意，不得切换运行方式。

2.2 正常运行时，两套调节器按主/从方式工作，B套通道自动跟踪A套通道，A套通道故障时调节器自动切换至B套。当励磁系统出现不正常运行方式时，值班人员应注意监视励磁系统运行状况，及时调整。当励磁系统出现故障，或调节器自动切换后，应及时检查调节器的工作状况，励磁信号和显示信息。出现故障报警量和异常数据，及时记录。

2.3 正常运行时，励磁调节器液晶屏画面显示发电机机端电压、定子电流、励磁调节器触发角度、励磁控制状态等基本信息。当需要查询报警量或开关量时，可操作上下按键选择“状态信息“查看报警量或开关量，查看故障内容或开关量是否动作，其它菜单项不得操作。

3 调节器常见的故障及事故处理

3.1 起励失败

现象：自动开机正常，发电机升不起电压。

处理：1）检查功率柜交、直流刀闸、灭磁开关、起励电源开关是否均合上，无停机信号，检查起励电源、脉冲开关等是否投入良好，熔断器是否完好。

2）检查“机组转速令“及“投励磁令“信号是否正常。

3）检查励磁操作控制回路是否正常。

4）手动起励，如手动起励不成功，重新给调节器上一次电，重新预置。

5）原因不明时通知检修维护人员处理，未查明原因之前不得再次起励。

3.2 调节器故障

现象：监控系统上位机和现地LCU单元出现“励磁调节器故障“信号，现地柜 “调节器故障“信号亮。

原因：A通道故障、B通道故障、脉冲消失、TV断线、过励动作、欠励动作、V/F动作、过电压动作、起励失败、整流#1柜故障、整流#2柜故障。

处理：励磁调节器盘检查故障类别，根据情况采取措施进行处理。

3.3 强励限制、过励限制动作

现象：监控系统上位机和现地LCU单元出现调节器对应限制动作信息，调节器柜对应限制故障信号，此时为电流闭环控制。

处理：1）检查调节器工作情况及功率柜电流是否正常，检查机组无功值，了解系统情况，以判明是否误动，并观察、调整无功至正常状态。

2）稳定后，调整励磁电流使其返回。

3）发生励磁系统误强励时应立即减少励磁电流，若减磁无效应立即灭磁或停机，检查机组出口电压互感器一次保险是否熔断。

3.4 机组运行时励磁调节器A（B）套故障

现象：监控系统上位机和现地LCU单元出现调节器A（B）套故障信息，调节器柜有A（B）套故障信号。调节器在A套为主运行时将自动切换至B（A）套为主套运行。

处理：1）检查调节器具体故障信号。

2）查看B（A）套运行是否正常。

3）通知检修维护人员处理。

4 结束语

NES6100发电机励磁调节器的应用有不少的优越性，具有可靠性高、功能完善、操作简单、扩展和兼容性高等特点。满足水电厂安全性评价和建设智能化水电站的新要求。提高电力系统运行的静态稳定性及输电线路的传输能力，实现并列运行各台同步发电机之间无功功率的合理分配，保证了机组安全可靠经济运行，发挥其优越性。

参考文献

[1]南京国电南瑞继保电气有限公司 “NES6100发电机励磁调节器装置技术说明书”[Z].