國信揚電ABB勵磁調(diào)節(jié)器技術升級改造

1概述

江蘇國信揚州發(fā)電有限責任公司的2×630Mw燃煤機組（#3、#4機組）分別于2006年9月和2007年1月投入商業(yè)運行。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是由上海ABB工程有限公司提供的瑞士原裝進口勵磁系統(tǒng)成套設備,配套勵磁系統(tǒng)為ABBUnitrol5000,運行10多年來曾發(fā)生過跨接器霍爾元件受到干擾跳機、ARCnet通信故障跳機等問題,且隨著使用時間的增加,故障率明顯上升,勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸下降。公司根據(jù)機組增容提效、升級改造的需要,對勵磁系統(tǒng)進行了同步升級,將原來的Unitrol5000升級改造為最新的Unitrol6800系統(tǒng),并且對阻容吸收器、跨接器等原件也進行了調(diào)整,保證參數(shù)的匹配。

2勵磁系統(tǒng)改造后的優(yōu)點

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。每個控制模塊設置兩路獨立電源進行供電,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斷開,方便故障器件進行在線更換。其次,由于板卡獨立安裝,并且每塊板卡都使用雙電源供電,電源有獨立開關,使得在線維護工作能夠更加安全。

2.2光纖冗余內(nèi)部通信

Unitrol6800使用了光纖冗余的方式進行內(nèi)部通信,避免了Unitrol5000系統(tǒng)中可能會因為出現(xiàn)ARCnet串行通信造成停機的問題。控制器可以單獨將可控硅的觸發(fā)脈沖向整流橋傳輸,配合光纖傳輸,可以在各個整流橋中產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,使得內(nèi)部通信具有更強的抗干擾能力。

2.3消除原系統(tǒng)中公用PSl板對系統(tǒng)帶來的安全隱患

Unitrol6800采用整流柜單獨采集同步電壓、勵磁電壓和勵磁電流的方式,降低了公用PsI板帶來的安全隱患。在Unitrol6800的整流橋中,增加了交流側相序檢測功能,風機電源使用每個整流柜獨立分布電源的方式,所有整流柜的風機電源回路控制系統(tǒng)都在整流柜內(nèi)部,保證每個整流柜都能夠對柜內(nèi)風機進行獨立控制,從而解決了Unitrol5000由于繼電器故障導致的風機回路失電,避免了非停事故的發(fā)生。

在Unitrol5000系統(tǒng)的整流橋中,整流側通過加裝霍爾元件來對整流橋的勵磁電流進行測量,系統(tǒng)對勵磁流的均流必須通過均流測試進行,但是霍爾元件本身特性導致不能根據(jù)負荷的變化動態(tài)均流。為此,在Unitrol6800系統(tǒng)中采用了整流柜交流進線側加裝CT的方式進行勵磁電流的采樣計算,CT的線性度很高,保證了勵磁系統(tǒng)可以根據(jù)工況負荷變化進行動態(tài)均流,讓系統(tǒng)的每個整流柜都能夠更加均衡。

在Unitrol6800系統(tǒng)的轉子過電壓保護中,采用電流繼電器檢測電流,由于電流繼電器的抗干擾能力比Unitrol5000的霍爾元件更強,能夠避免外界干擾導致的勵磁系統(tǒng)誤報轉子過電壓問題,避免了發(fā)電機組非停事故的發(fā)生。

3改造方案

對汽輪機發(fā)電機組進行了增容提效的參數(shù)改造,汽輪機組的額定出力從630Mw提升至650Mw,發(fā)電機自定額定電流從17495A提高至19245A,勵磁轉子額定電壓也從400.1V增加至428V,額定勵磁電流從4387.4A增加到4697A。本次改造中,勵磁系統(tǒng)的柜體結構不變,通過升級板卡、更新設備以及對控制系統(tǒng)進行升級,實現(xiàn)系統(tǒng)的升級改造。改造過程中需要保證發(fā)電機實現(xiàn)增容,并且勵磁系統(tǒng)需要提供更多的勵磁電流和勵磁電壓,通過提升滅磁容量來保證機組的穩(wěn)定運行。

3.1滅磁和交流側電壓吸收模塊的調(diào)整

由于發(fā)電機從630Mw升級到650Mw,需要對滅磁及交流側過電壓吸收模塊進行調(diào)整。對于勵磁滅磁電阻容量的調(diào)整,滅磁電阻的容量計算需要根據(jù)發(fā)電機最嚴重的滅磁狀態(tài)進行計算。滅磁電阻選擇siC非線性電阻,電阻數(shù)量由5個改為6個,滅磁電阻容量為6MJ,滿足了勵磁系統(tǒng)滅磁的需要。在對滅磁回路跨接器的改造中,通過更換跨接器和BoD板,提升了可控硅的耐壓水平。對于整流橋交流側過電壓吸收模塊的改造,根據(jù)ABB勵磁系統(tǒng)整流橋的設計,整流橋的交流側過電壓吸收模塊改為5組并聯(lián)。

3.2調(diào)節(jié)器和控制系統(tǒng)的升級改造

對于調(diào)節(jié)器的升級,保留原來的勵磁控制系統(tǒng)柜結構,通過對板卡進行升級從而升級整個系統(tǒng)。其中CoB主板、MUB測量板、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測量控制接口板、CIo綜合輸入輸出板、ECT勵磁系統(tǒng)控制終端。

對于功率柜的升級,由于改造時勵磁系統(tǒng)功率不會改變,所以并沒有改變原系統(tǒng)5個UNL3300型整流橋的N-1冗余配置,而是對整流橋的控制和測量部分進行了升級,以及對整流橋的風機回路和電源控制部分進行了升級。其中,信號接口板（PsI）改為整流橋信號接口板（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）。

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

對于勵磁電流測量部分的升級,整流橋的整流側霍爾元件更換為交流側CT,依靠CT的線性度,使勵磁系統(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。對于整流柜風機電源回路的升級,每個功率柜都能夠獨立控制柜內(nèi)風機的電源,避免在原系統(tǒng)中如果電源回路繼電器出現(xiàn)故障,風機就全部不能工作的問題。

3.3Unitrol6800功能邏輯配置要點

Unitrol6800系統(tǒng)中增加了PT慢熔判斷邏輯,并且定義了PT慢熔的動作為報警和通道切換,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導致次序增減磁指令,所以專門增加了增減磁接點粘連判斷邏輯,有效鎖閉外部原因,同時能夠避免增減磁回路上繼電器的抖動,保證電路的穩(wěn)定性。勵磁溫度檢測在系統(tǒng)中用于報警,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,能夠避免由于信號干擾導致勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘的問題。

4改造中發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法

將勵磁系統(tǒng)從Unitrol5000升級到Unitrol6800后,由于拆除了原來勵磁開關柜的調(diào)節(jié)器柜間的隔板,并且調(diào)節(jié)器的安裝背板前移,勵磁開關柜的熱風會進入勵磁調(diào)節(jié)器柜,導致柜內(nèi)溫度上升,有時溫度甚至可以達到45℃。為了避免高溫導致發(fā)生問題,就增加了隔板,降低了開關柜內(nèi)的溫度,將溫度控制在30℃。

在檢修過程中,如果拆除發(fā)電機的接地碳刷,容易引起轉子接地繼電器isoLR275發(fā)生故障。因此,檢修時會專門斷開接地繼電器的電源以及將磁柜內(nèi)的大軸進行短接。

5結語

我公司通過對勵磁系統(tǒng)的改造,既滿足了發(fā)電機增容的需要,又消除了機組勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)ARCnet故障或者扁平電纜損壞的安全隱患,能夠在檢修時找到故障發(fā)生點,防止機組出現(xiàn)非停事件。全新的勵磁系統(tǒng)采用的新板卡具有模塊化特點,可以更加方便地進行在線維護,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。