HWLT-4励磁调节器现场调试及运行分析-定稿III.doc

HWLT-4型励磁调节器现场调试及运行分析吴海涛 （ 盐城发电有限公司，江苏盐城224003）摘要：从励磁调试总体要求切入，提出装置静态及动态调试要点和遇到或被疏忽的问题，对自并励静态励磁系统试验电源的选取作简要分析，并对回路设计变更及运行情况作详细分析。关键词：总体要求静态调试动态调试设计变更运行分析哈尔滨电机厂生产的HWLT-4型励磁调节器，采用台湾研华科技生产的CPU主机板，配置可各自独立运行的双微机通道及一路模拟手动通道，适合大中型以上发电机组励磁系统的要求。目前，在江苏已有多套投入运行，就调节器本身而言，其可靠性及稳定性均较好。在投运初期，由于调试人员不够谨慎及运行人员对其工况不甚掌握，出现过几次停机现象。本文就调试及运行中存在的问题加以探讨，供同类产品用户在日后的调试、检修及运行维护中，多加防范。1励磁系统调试总体要求励磁调节器生产厂家众多，型式各异，调试时应从其是否能满足以下几方面功能要求入手，即系统故障时，能按给定的要求强行励磁；正常运行时，按给定要求保持电压；在并列运行机组之间，按给定要求分配无功负荷；提高静稳极限；对大中型机组，则更强调过励限制、低励限制及功角限制等功能1 ，结合各调节器自身的特点，制定适宜的调试方案。HWLT4型励磁调节器，近年来在江苏电网有五套投入运行，在对盐城电厂八期工程2150MW机组励磁系统的调试过程中，结合其他同类型产品用户调试及投运情况，我们发现对装置的内、外部回路接线检查及装置参数整定以及定标参数的保存上，发现诸多问题；其次是回路设计上存在一些容易疏忽的问题。限于篇幅，仅阐述调试过程中的部分项目。2静态调试要点及发现的问题2.1回路接线检查励磁系统静态调试前，首要的是依照出厂屏图，对照设计图纸上的每一路模拟量输入、开关量输入输出回路、装置电源回路等，从其相应的功能上，进行逐一核查，以确保各回路接线正确可靠。2.1.1电流电压回路检查电流电压回路检查，必须从PT、CT根部通流加压进行，核查其接线正确性。新安装试验必须对CT二次负载进行交流阻抗测试，一方面检查额定工况下回路阻抗是否超出CT负载能力，另一方面能借此判断回路接线是否牢固、正确可靠.某电厂在励磁调节屏电缆接线时，盘内电流回路一根多股软线被剪破，仅剩两丝相连，机组投运时，负荷每带至100MW以上，即因励磁系统故障，致失磁保护动作跳机。仅靠测量直流负载电阻是否平衡，发现不了这种隐患。2.1.2电源部分检查注意点本装置计有三路电源可分别独立向装置提供工作电源：来自励磁变低压侧的自用电源，厂用380V电源，220V直流电源。任一路电源故障或仅有任一路电源存在，装置均应能正常工作，注意核查。装置交流回路及直流强电回路对地绝缘均应大于10兆欧。新安装时电源回路一定要检查仔细，盐城电厂11机组刚投运时，励磁调节器显示器有过几次掉电现象，检查发现交流电源熔丝每次均熔断，测量负载没有明显短路迹象，换上新熔丝时间不长又熔断，开始怀疑是熔丝配置偏小，换上大容量的熔丝，经过几个小时仍是掉电，后仔细排查发现是柜内固定顶灯的螺丝松脱一只，只要有微小振动，便与照明回路碰触，引起短路。直流电源回路检查时，发现盘内一根线已被剪断。因此，新安装时，每一个回路都必须仔细检查。2.2.自动/手动启励功能检查注意点装置上电正常后，解除逆变(包括DCS画面上的逆变按钮，易疏忽)，投系统开机令，启励接触器能可靠吸合。注意断开至发电机转子的连接回路，或检查MK在分位，取下其合闸电源。选择手动启励，则调节器忽视开机令信号，在灭磁屏处或DCS画面上（此回路是在调试时后增加）按启励按钮，调节器在接到启励接触器合闸信号后，合灭磁开关、投整流屏风机、投脉冲等。注意整定启励电压继电器的动作值，应在10%15%，过高则在启励过程中，启励接触器会有多次跳合现象，容易启励失败。2.3 AVR、FCR方式下调节功能检查此项功能可按电站试验大纲要求进行检查，负载电阻可用1000W以上电炉并接代替。注意用示波器监视输出直流波形，应平稳无畸变，输出脉冲和阳极电压的相位应符合要求。2.4限制功能检查厂家提供的电站调试大纲，大多不适合现场调试使用，有些项目受试验工况限制，做不出或容易出问题，如做增磁限制时，负载选择不当，容易烧毁盘内小线（现场调试发生过），理论计算电流并不大，但模拟负载与实际转子绕组有很大差别，负载的性质不同，决定了可控桥的输入与输出电流间关系式亦不同。微机型励磁调节器诸多功能是通过软件程序去完成，故以验证性测量为主。调节器的限制有增减磁越界限制，过流限制，欠励限制和整流桥运行限制。增减磁越界限制分别依据运行方式和空、负载情况进行限制。欠励限制是实时的，如果进入欠励曲线，立刻动作，调节器自动增磁，使机组摆脱欠励工况。机组进入非限制区后，增磁操作自动停止。此功能实为无功反向时，限制动作功能。模拟油开关合闸，调整定子电流和功率因数角，使电流超前电压，无功反向10%时，开始动作。实测零有功时，允许无功进相30%，100%有功时，不允许无功进相。注意做此项功能时须在AVR方式下。整流桥运行限制是通过控制脉冲放大的脉冲闭锁来实现每个整流桥自动退出和投入的。当一个桥的风机和快熔故障时，这个桥自动退出，另一个桥独立运行于各种工况。但是当另一个桥也发生故障后，双桥又全部投入，同时调节器自动减少负荷，使整流桥可以继续维持工作。2.5报警功能检查PT断线报警：此功能须在开机时实测，断一组PT，报测量故障，断两组PT，双微机通道自动切换至手动通道。快熔熔断报警：此项功能在开机时实测。2.6对参数定标的要求所有参数的定标工作，均可在静态调试时完成。但考虑到计算值与实际运行值总有一些误差，仅将机端电流在静态调试时定标，因为实际带负荷时，机端电流的测量值与功率因素角有关联，定标不可能准确。而机端电压、阳极电压、励磁电流均在发电机空载运行时定标。参数定标后，一定要有一个正常的停机过程,以便参数的保存。即减负荷至零分油开关投停机令分灭磁开关（也可不分，调节器接到停机令后，逆变的同时，延时5秒会自动跳MK）将逆变开关打到逆变位置。一般定标参数调试时已保存，但如果在带负荷时有部分参数作调整，则停机时仍需要按正常停机过程操作一次。而且，定标后直到下次停机期间，要求工作、备用通道之间不能有切换，否则，需要重新定标。3动态调试动态试验首先要考虑试验电源的问题，自并激励磁发电机需要大容量的试验电源来满足其空载、短路试验时对励磁电源的要求。以发电机短路试验所需的励磁电流最大来考虑，试验电源所提供的电压必须满足整流后的直流电压能在发电机转子绕组上产生最大试验励磁电流，并考虑一定的裕度。一般均直接取自厂用6kV高压母线。兼顾到日后检修仍需用到，应相对固定一间隔，敷设一永久性电缆，接至励磁变高压侧，试验结束后拆除励磁变高压侧电缆并包扎好。以盐城电厂150MW机组为例，励磁变压器电压为15.75kV/580V，发电机特性试验时的最大励磁电流(三相短路试验)约为Ifk=960A，R150.145转子电阻折算至工作温度下为（以转子绕组为铜质计算）：R75=R15(234+75)/(234+15)=0.1799则试验时所需最高励磁电压为：Ufk=IfkR75=9600.1798=172.6V试验时励磁变二次侧电压为：U2=U/K=6000580/15750=220.9V折算至整流柜直流侧，最高电压可达Uf=1.35U2cosmin=1.35220.90.985=292V，则 UfUfk，满足发电机特性试验的要求。3.1发电机空载下调节器试验空载下的调节器试验，我们拟定以下项目：（具体步骤从略）(1)起励及零起升压试验。(2)切换试验。(3)手动逆变试验。(4)手动逆变后投开机令试验。(5)阶跃响应试验。(6)在AVR控制方式下起励至额定电压，录取磁场电流和机端电压的起励过程曲线。(7)AVR、FCR方式下空载整定范围试验. 分别在AVR、FCR控制测定其空载整定范围，结果应符合设定参数。(8)发电机空载灭磁试验，灭磁常数测试。(9)V/HZ试验：AVR控制方式下，改变发电机转速，使频率变化3HZ，测量机端电压的变化值，并计算端电压对频率的变化率。3.2发电机负载试验：根据机组空载下，调节器试验状况，机组带负荷时，我们重点检查以下项目：（具体步骤从略）(1)AVR、FCR、Q、COS整定范围试验。(2)发电机甩负荷试验。(3)发电机负载灭磁试验。(4)励磁系统故障失磁保护动作试验。(5)各负荷点定标参数跟踪观察,部分参数调整。4设计变更在调试过程中，我们发现有些回路设计有误或不合理，与励磁系统厂方联系，并征得设计部门认同，对下列回路作改动，供同类型产品用户参考：(1) 灭磁开关联跳出口开关回路：按照设计图纸及厂家提供资料，灭磁开关联跳出口开关是通过下列程序实现：励磁调节器判断出励磁系统有故障后，去启动故障报警继电器K24，该继电器出口接点经端子排EP1的B8:36B8:37引出，送至发变组保护C柜实现程序跳闸。调试过程中发现励磁系统故障时，此回路不能出口，联系厂家证实此功能确实不能实现。对于不设发电机出口断路器的中小型发电机变压器组，其灭磁开关跳闸时，应经连接片作用于发电机变压器组保护出口继电器，以断开发电机。故调试中增加灭磁开关联跳主变高压侧开关回路，取一副灭磁开关常闭接点接于发变组保护C柜，实现“磁场开关程序跳闸”功能。(2) 灭磁开关紧急跳闸回路：原设计图纸上从操作台来的强分灭磁开关命令，先送至励磁调节屏，作为励磁调节器的一开关量输入，由调节器程序判断，去启动灭磁开关跳闸继电器K32。而实际上并网运行时，只要主变高压侧开关在合位，调节器便禁止发跳灭磁开关的命令。故调试时将操作台来的MK强分命令直接送至MK跳闸回路中。(3)灭磁开关手合回路：设计图纸中，合灭磁开关是通过“开机令“由励磁调节器去程序化执行，无手动合闸回路。这一点与手动启励功能相矛盾。即启机时若选择手动启励，则调节器在没有收到MK合位信号时，“允许启励”信号是一直闭锁的，必须先手动合上MK，才可启励建压。调试时增加了灭磁开关手合回路。(4)手动启励回路：原设计图纸中无此回路，与励磁系统厂家要求一致，应运行部门要求，后增加，取一备用DO点并接于启励回路中。增加此回路，给调试工作带来很大方便，尤其是励磁调节屏与整流屏分开布置的用户。(5)励磁变超温报警回路：额定容量1500KVA干式励磁变，设计过程中仅配置过流保护，超温跳闸功能有整定，但未接入。调试时增加了“励磁变超温报警I、励磁变超温报警II”两信号点，接入DCS系统，作用于信号。温度报警值可参见“DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”，盐城电厂励磁变绕组为F级绝缘，温升限值为100K。(6)励磁调节器内部直流电源作调整：励磁系统厂家提供的图纸，将装置工作电源及外回路的信号电源共在一起，包括送至开关场的开关量输入输出电源，均与装置工作电源引至同一路电源空气小开关，若有一点绝缘下降，必将对整个电源及装置运行工况造成影响，故在调试时将其内外部电源回路一一分开。5运行分析近一年来，我们通过对盐城电厂两套励磁调节器在线参数巡抄、故障报文搜集整理及其运行工况分析研究，进一步掌握了其性能。5.1通道切换注意点需要注意的是：调节器的工作通道与备用通道不能进行远方手动切换，只能在调节屏处就地切换。若运行中任一通道故障，影响增减磁操作，而调节器自身又未作自动切换，运行人员应立即根据实际情况，至调节屏处手动切换工作/备用通道，并观察备用通道运行情况。运行人员必须熟悉手动切换过程，以确保在两通道均异常的前提下，再考虑机组解列。盐城电厂11机组刚投运时，因为工作通道的CPU故障，导致采样偏差过大，在100MW负荷点增加负荷时，装置调节功能失常，机端电压漂至18.1kV(额定电压15.75kV).运行人员选择了强制解列，若对其工况了解，切换至备用通道试运行，或可减少一次停机。5.2参数整定励磁调节器各运行参数的整定，是常被忽视的一块。除Ug、Ig、Ue、Ie等需要定标的参数，在调试中精确给定外，其它如AVR比例系数、调差系数等十多种参数，均没有明确的给定值，仅在调试中根据经验给定。无功调差系数的整定，理论上对于发变组而言，无功调差置零，相当于正调差，对于一机一变的接线方式，要想补偿因变压器压降引起的无功损失，应选择负调差。调差率一般设定在发电机额定电流下8%左右。对于盐城电厂一机一变的接线方式，厂家初调时无功调差率均置0%，难明其合理性，利用节检机会，将其调整为3%。 AVR积分系数的整定是否合理，直接影响到强励响应速度快慢。积分系数与强励响应时间成倒数关系，从机组经济运行及系统稳定的角度出发，应选择合适的系数。而且，对于自并激静态励磁系统而言，由于可控硅技术的应用，系统响应速度很快，小于0.1S，强励概念也已经延伸，调节器只要判断出励磁电流大于1.1Ie,即判为强励动作。因此，AVR积分系数究竟整定多少，各用户应根据本机组在系统中所处位置及离负荷中心点距离，选择合适的参数。对近负荷的机组，该系数宜偏大。低励限制曲线一般都根据制造厂给定的曲线运行，零有功时允许无功进相30%SN,1Pu时不允许无功进相。这一点需在机组带负荷试验时作验证，并注意做好低励限制与失磁保护的配合，保证低励限制先于发电机失磁保护动作，并留有足够裕度。盐城电厂八期两台励磁参数整定如下，供参考：表一：运行参数整定运行参数设置重要功能选择AVR放大倍数1.5阶跃试验0跟踪选择切适应放大倍数11.0PSS参数T15优化参数切适应放大倍数20.2PSS参数T24PSS选择切适应时间常数0.2PSS参数T30.5调差选择负AVR比例系数2.0PSS参数T40.5适应选择切AVR积分系数2.0PSS参数Ta10.0它励试验苆AVR微分系数1.0PSS参数Kpss0.5风机节能切FCR比例系数5.0额定负载系数2.815备用1切FCR积分系数0.2起励时间系数0.5备用2调差系数%3欠励限制系数0.3Q给定积分系数0.1角度修正系数5COS积分系数0.1最大步长105.3备用通道监视的局限性HWLT4型励磁调节器，正常运行时，只有工作通道的故障信息，才能通过启动故障报警继电器，将信号上传至DCS画面，引起运行人员注意，而备用通道的故障信号，仅能在调节器的液晶显示屏上观察到。这一点是在日后的运行巡检中因调节器显示屏有故障报警，而DCS监控画面上没有任何故障提示才被发现，相信调节器未出过故障的同类型产品用户，很难了解此功能的局限性。这一点不利于对备用通道运行工况的监视，有悖于规程的要求。咨询厂家解释为备用通道的任何信号均被工作通道所屏蔽。比如备用通道与工作通道的状态参数差异过大，仅在调节屏的监控面板上出现故障指示，不会有故障信号送到DCS画面。此时即使是由于工作通道故障的原因造成状态参数差异过大，调节器仍优先判为是备用通道跟踪不上。因而，需要运行及维护人员进一步熟悉调节器性能，加强对励磁调节系统的巡视工作。5.4故障报文分析厂家说明书上没有任何有关故障报文含义的解释，给运行维护人员带来工作上的不便，即使看到报文，也不知其内涵。需要运行维护人员平时多加搜集，遇有故障时，在查明故障原因后，再去比对报文。比如运行中报“励磁电流限制”、“特殊限制”故障信息，有可能是磁场开关或油开关辅助接点不好，装置只要判断开关在分位，定子仍有电流，即会报此信息，保护动作跳开关，也应有此报文。一般的，“限制动作”报警，指下列信号之一存在：转子电流限制、定子电流限制、整流桥运行限制、欠励限制、增磁达到限制（95%110%）、减磁达到限制（空载电压的10%）、特殊限制、V/HZ限制。6结束语HWLT4型励磁调节器新近在江苏电网投入运行，运行时间短，可供借鉴的成功经验少，各方面性能尚待进一步观察，调试及维护工作必须到位。在确保外回路正确可靠的前提下，同类型产品用户应加强彼此间的沟通，加强人员培训，利用检修机会，对装置的调节性能、运行参数整定及外回路设计接线作一次全面检查，消除不确定因素，确保励磁系统安全健康的运行。参考文献：1 继电保护和安全自动装置技术规程国家电力调度通信中心2 HWLT4型微机励磁调节器电站试验大纲哈尔滨电机有限责任公司作者简介：吴海涛(1972 12 ) 男，江苏盐城人，助理工程师，从事继电保护现场安装及调试工作.Analysis and in field adjust of HWLT-4 type field regulator site adjusts( to try and circulate the analyseWu Hai-tao(Jiangsu Yancheng Electric Power G