浅谈广西洞巴电厂EXC9100励磁系统应用

2024.02.15

摘要：电厂作为电力供电的重要源头，如何做好电力能源的提供，减少能源消耗，直接关系到能源的利用率。励磁系统作为发电机组的核心部位，系统运行的稳定性决定了电厂的生产效益和电网的稳定性，因此，切实做好电厂发电机励磁系统的升级维护，减少意外故障的发生，可以有效地促进电厂的健康发展，从而提高电厂的效率。本文结合笔者实际工作经验，对新型EXC9100型全数字式（微机）励磁系统在电厂的升级应用进行简单阐述。

关键词：水电厂;EXC9100型全数字式（微机）励磁系统;升级应用

随着时代的发展，特别是科学技术的不断发展，电力事业得到了快速发展，同时极大地促进了各行业的发展，给人们生活、工作带来了极大的便利。随着能源的不断消耗，节能问题成为当前关注的焦点。而电厂作为电力供电的重要源头，如何做好电力能源的提供，减少能源消耗，直接关系到能源的利用率。励磁系统作为发电机组的核心部位，系统运行的稳定性决定了电厂的生产效益和电网的稳定性，因此，切实做好电厂发电机励磁系统的升级维护，减少意外故障的发生，可以有效地促进电厂的健康发展，从而提高电厂的效率。

一、洞巴電厂EXC9100励磁系统升级应用前状况

洞巴水力发电厂作为百色电网电力供电的重要源头，在电力事业中起到了举足轻重的作用。而随着时代的发展，工作节奏的加快，特别是电子信息时代的到来，对电力事业，特别是电力输电方面提出了更高的要求。在这种情况下，如何做好电厂发电事业，适应时代的发展的需求，成为洞巴电厂当前急需解决的问题。而在实际的生产过程中，目前洞巴水力发电厂发电机组励磁系统故障情况依然存在一些问题，主要来自于两个方面：

（一）设备老化陈旧

洞巴电厂第四代EXC9000励磁系统从2006年并网发电起至2019年新系统升级投入运行前，因长时间运行各部件老化严重故障频发：主要有励磁调节柜触摸屏触摸失灵，屏幕灰暗看不清。零起升压操作系统反应迟缓，无法快速建压。励磁功率柜可控硅整流器击穿损坏被迫单柜运行，快熔熔断。残压起励失败频发要手动投初励起励建压等，种种故障为电厂安全生产及电网稳定运行埋下事故隐患。

（二）环境因素影响及设备备品配件不足

水电厂的生产效益很大程度上取决于电力设备的无故障运行。因洞巴水电厂远离市区，交通又极为不方便，备品配件不能及时采购运输到位，从而延误造成设备检修工作周期长、时间久、同时又因励磁系统老旧淘汰厂家已不生产备品配件极力推广新系统，造成我厂因配件紧缺机组带病运行，因此很容易出现故障，针对这种情况，电厂缺乏有效的措施，从而导致励磁系统工作效率低下，设备落后，故障频发，从而影响到电厂的安全生产工作情况。为了应对新时代的新需求，电厂需要切实做好设备更新换代工作，特别是设备的运行情况，需要满足时代智能电网的需求。

二、升级EXC9100励磁系统的应用

将第四代EXC9000系统升级为第五代EXC9100型后，新系统功能更强大，功耗降低使得装置使用寿命延长，大大提高了励磁装置可靠性。第五代EXC9100全数字式（微机）励磁系统是中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司开发的第五代微机励磁系统。其主要设计特点仍然全面继承了市场上品牌优良的第四代EXC9000微机励磁系统的优势，主要体现在：第一，智能检测;第二，系统数字化，尤其是灭磁开关柜、功率柜、调节器的数字化优势明显;第三，功能软件化，可满足当前洞巴水力发电厂的智能电网建设要求。

（一）励磁调节器特点

1.采用三数字三对等调节通道（A/B/C）通道构架

励磁调节器由A/B/C三组调节通道模块、智能人机操作界面触摸屏、对外接口（智能IIU）及通信模块等组成。A/B/C三通道主/从工作方式，其中，A通道与B通道之间实现对等冗余，C通道作为备用通道。三条通道均可采用手动控制或自动控制，且相互保持独立性，主运行通道或选择A通道，或选择B通道，而C通道则用于保障通道间无扰动切换，保证通道切换时机组机端电压不出现大幅度波动及震荡。

2.起励建压方式

EXC9100励磁系统有两种建压方式：零起升压和残压起励。机组正常运行时残压起励功能在投入。机端电压设置值为30%Ue，开机起励建压后，若机端电压已经达到了额定电压的30%及以上，调节器就会逐渐地对电压给定值进行增加，且增加速度属于可控值，一直增加到预置值，进而提高发电机的电压。当需要手动起励建压时，切换至零起升压功能，对应的A/B/C三个通道要同时切换。

（二）励磁功率柜特点

1.完善的功能优化

第五代EXC9100励磁系统沿袭了第四代EXC9000励磁系统中成功应用的高频脉冲列触发技术，使得可控硅的导通快速、可靠。低残压快速起励技术，在自并励静止可控硅励磁系统，借助于发电机的残压即可实现发电机起励、建压、大大减少了励磁系统辅助起励电源的容量，使功率柜均流技术可以确保并联运行的功率柜间均流系数大于95%。

2.集中式阻容保护

EXC9100励磁系统在运行过程中很容易会出现过电压的情况，甚至还会击穿可控硅整流元件;功率柜的回路采用集中式阻容吸收回路，具有便于安装、保护可靠等特点。

（三）灭磁开关柜特点

同步发电机是否有效灭磁，与励磁系统安全，乃至整个电力系统的安全运行均存在着较大关系。发电机转子的过电压保护，更加侧重于对过电压进行限制，以此来确保发电机的励磁装置与转子绝缘可实现稳定、有效运行。通过灭磁开关柜，可实现信息传递、界面操作、状态监视等。若励磁系统处于正常停机状态，那么调节器可实现自动逆变灭磁;若励磁系统处于异常运行状态，那么就会有感应电压出现在转子回路中，并且还会在转子回路中并入灭磁电阻单元FR，进而有效消除过电压能量，确保转子绝缘可达到安全、可靠状态。

（四）现场测量调试试验

励磁系统盘柜安装完成接线完毕确认无误后，与厂家技术人员进行了现场调试试验，试验内容有电源回路检查、开环试验、空载闭环试验、起励建压、阶跃试验、V/F限制特性试验等等内容，试验均符合有关要求。部分试验数据如下：

1.开环试验

开环试验的主要目的在于营造出模拟环境来对晶闸管的完好性、晶闸管的可触发性、同步信号回路的相序、励磁调节器的基本功能进行检查与效验，同时为下一步闭环试验做准备。

2.空载闭环试验

空载闭环试验的主要目的是检查发电机三相短路电流是否稳定、转子绕组是否正常或匝间有否短路，励磁回路带电运行后是否正常等。

三、结语

可以看出，电厂对发电机组励磁系统的升级换代，并通过一系列测试调控，使之符合国家相关规范要求，为防止出现意外情况造成电厂发电机组无法正常工作，从而导致供电无法正常进行的情况。目前该系统运行稳定良好，为电厂安全生产奠定了基础，减少了不必要问题的发生，彻底解决机组带病运行的安全隐患，提高了电厂发电机组的工作效率，并促进电力事业的健康有序发展。

参考文献：

[1]EXC9100励磁系统用户手册.

[2]DL/T583-2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》.

[3]DL/T843-2010《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》.

[4]DL/T1003-2006《大中型水轮发电机微机励磁调节器试验及调整导则》.

[5]DL/T489-2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》.

[6]GB/T7409.3-2007《同步电机励磁系统大、中型同步电机励磁系统技术要求》.