摘要：火力发电厂机组大多采用自并励励磁系统，分析了励磁系统增加PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的原因，并提出改进措施。
关键词：励磁装置；PT慢熔；增减磁防粘连；逻辑；改进措施
1.概述
励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。励磁系统是发电厂设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。下面就励磁装置有无PT慢熔及增减磁防粘连逻辑而存在问题进行浅显分析，以及改进措施。
2.励磁系统无PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的影响及危害
随着励磁装置发展，目前火电机组绝大多数均采用静止自并励励磁系统，该系统主要由励磁变压器、励磁调节器、可控硅整流装置、灭磁开关及转子过电压保护等组成。自并励励磁方式具有接线简单、运行可靠、维护方便、响应速度快、调节迅速等优点，非常有利于系统稳定。我厂使用的励磁系统是上海发电设备成套设计研究院生产的ABB UNITROL 5000双通道数字式静态励磁系统，此系统在全国多家火电机组及水电机组都有应用。但经过多年的机组运行，在全国范围内出现过不少因为励磁系统逻辑不完善而导致机组非停的事件，例如神华集团福建能源公司鸿山电厂因发电机机端PT一次慢熔引发励磁系统误强励造成机组非停。
3.励磁系统增加PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的原因
我厂使用的是ABB UNITROL 5000双通道数字式静态励磁系统，此系统ABB励磁调节器PT 断线判别存在逻辑不完善、定值整定偏大的问题，根据判别条件，在发电机机端PT（包括一次和二次）保险丝慢熔情况下，无法判定为PT 断线情况，因此，不会切至备用通道或手动模式以维持机组稳定运行。此情况容易引发机组过励磁，导致发电机机端过压、励磁电流和无功增大等异常工况，严重时会引起机组事故停机。
DCS系统继电器出现线圈老化、控制电压不稳定、切换频率过快、触点熔焊等情况后，在切换过程中容易出现触点打弧粘连的现象。DCS向励磁系统发增/减磁命令时，继电器触点粘连或抖动易造成励磁系统连续多次自动增/减磁，增/减磁幅值过大会导致发电机组过压或进相运行，进入不稳定运行状态。
4.励磁系统增加PT慢熔及增减磁防粘连逻辑的改进措施
针对我厂ABB UNITROL 5000励磁系统存在的逻辑不完善问题，于2017年5月和7月相继对我厂两台330MW机组励磁系统进行逻辑添加和软件升级。
4.1 PT慢熔逻辑改进措施
在保留原软件内部PT断线判断逻辑的基础上，使用CMT在两个通道添加PT慢熔逻辑。
新增PT慢熔逻辑图如下：
当本通道机端电压（10201）比备用通道机端电压（12403）小，且差值大于参数3415设定的偏差值（默认设置5%）或当本通道机端电压（10201）比本通道同步电压（10503）小，且差值大于参数3417设定的偏差值（默认设置5%），输出到USER EVERN-6（用户事件3）模块。且USER EVERN-6模块动作类型选择2（AUTO FAULT），即：本事件定义为自动方式故障，会导致通道切换或切换至手动方式，本事件动作的延时设置为2S。动作类型AUTO FAULT 会切通道，如果切换后，仍有AUTO FAULT，那么会切换到手动模式，与原内部PT断线逻辑一致，且PT断线检测逻辑保留。
试验方法：使用微机继电保护测试仪对双通道PT加额定机端电压，缓慢减小当前通道的机端电压，观察PT慢熔模块是否动作并切通道。
试验结论：修改参数后合灭磁开关、起励，使用微机继电保护测试仪给励磁主控柜内的PT1、PT2端子分别加入2路不同的电压，均加至额定值，先将PT1的电压降至95%以下，励磁系统由通道1自动运行切换至通道2自动运行，再将PT2的电压降至95%以下，通道2自动运行切换至通道2手动运行，符合逻辑要求。
4.2增减磁防粘连逻辑改进措施
使用CMT在两个通道分别添加增减磁防粘连逻辑，使励磁调节器具备增减磁粘连鉴别能力。
新增增减磁防粘连逻辑图如下：
我厂原励磁软件中，DCS等界面增减磁的脉冲为300-500ms脉宽，且软件内部依据输入增减磁信号的脉宽进行调节，不记录增减磁操作的次数。本次新增增减磁防粘连逻辑，一方面避免干扰信号，另一方面，对于DCS等外部操作界面而言，有效的是记录增减磁操作的次数，励磁调节器内部自行生成可调节脉宽的增减磁脉冲命令，起到防止回路或者接点粘连的功能。
试验方法及结论：在励磁调节器主控柜内短接增磁信号端子X10：53（R681）和X10：1（R601），分别对2个通道进行试验，查看DCS画面有增磁信号。在励磁调节器主控柜内短接减磁信号端子X10：55（R682）和X10：7（R601），分别对2个通道进行试验，查看DCS画面有减磁信号。
5.结束语
为杜绝出现神华集团福建能源公司鸿山电厂因发电机机端PT一次慢熔等因逻辑不完善而引发励磁系统误强励造成机组非停的类似事件再次发生，我公司积极与上海发电设备成套设计研究院公司沟通，在公司机械动力部与电气中心制定详细解决方案的前提下，通过PT慢熔及增减磁防粘连逻辑添加与软件升级、现场试验、保护定值与出口逻辑全面优化梳理等工作，更好的提升了励磁系统安全可靠性，为我厂两台330MW机组安全稳定运行提供了有力保障。
参考文献：
[1] 张俊峰.发电厂励磁系统现场试验.中国电力出版社，2017
[2] 刘取.电力系统稳定性及发电机励磁控制.中国电力出版社，2007.
[3] 李基成.现代同步发电机励磁系统设计及应用（第三版）.中国电力出版社，2017
[4] 王君亮.同步发电机励磁系统原理与运行维护.水利水电出版社，2010
论文作者:赵佳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：励磁论文; 增减论文; 逻辑论文; 系统论文; 机组论文; 通道论文; 端电压论文; 《电力设备》2018年第20期论文;