沙湾水电站机组励磁系统风机动力电源改造
何国珍1、朱波2、杨加林3
（1、2、3：四川圣达水电开发有限公司，四川乐山 614900）
摘要：沙湾水电站机组励磁系统整流冷却风机动力电源由于设计未考虑全面，不能保证机组安全生产。本文对沙湾水电站4台机机组励磁整流冷却风机动力电源进行简述和分析，介绍了改造思路和改造过程，改造完后使整流冷却风机电源满足机组安全生产要求和具备黑启动能力。关键词：励磁系统、整流冷却风机、动力电源、黑启动、励磁调节器、
一引言
沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级电站，距上游已建的铜街子水电站11.5km，距乐山市区约44.5km。电站采用一级混合式（河床式厂房加长尾水渠）开发，大坝最大高程435.90m，坝轴线长699.82m，尾水渠全长9.015km。安装4台120MW（总装机480MW）轴流转浆式水轮发电机组，属国家大（二）型规模电站，电站以发电为主，兼顾灌溉。
二沙湾水电机组励磁系统简介
沙湾水电站机组励磁系统采用东方电气公司生产的GES-3320静止可控硅同步发电机励磁装置，自并励接线方式。励磁系统主要包括励磁变压器、功率整流柜、自动励磁调节器、转子过电压保护装置、自动灭磁装置等几部分。调节器采用IPC总线工控机，双通道冗余结构；励磁功率单元采用三个功率柜并联运行，功率柜单柜额定输出直流2000A，退出两个功率柜可正常运行；启励方式为剩磁+直流电源助磁启励；正常停机时采用逆变方式灭磁，机组事故时采用灭磁开关+非线性电阻灭磁，灭磁开关额定电流为2000A。主要技术指标如下：
沙湾水电站励磁系统的主要技术参数
项目额定参数项目额定参数定子额定电压15.75kV 励磁空载电压150V
定子额定电流5027A 励磁空载电流755A
励磁额定电压420V 机端TA变比8000A/5A
励磁额定电流1380A 阳极电压780V
励磁变压器主要技术参数
型号额定容量
（KVA）
额定电压
（V）
额定电压
（V）
接线组别绝缘等级冷却方式
ZSCB9-1800/15.75 1800 15750/780 66/1332 Y/d11 H 自然风冷
功率柜风机主要技术参数
名称电压风量(m3/h)转速(r/min)功率(W)
率柜风机AC 220V5566960370
励磁整流柜可控硅元件采用强迫风冷冷却方式，每个励磁整流柜安装两台轴流式风机，在每个风机出风口装有挡板，挡板联动一个位置开关。当单个风机出风量下降或风机未运行时，其挡板落下联动位置开关动作向励磁调节器发本整流柜“风机停风”信号，30s未复归，整流柜封锁可控硅触发脉冲退出运行。三整流柜同时退出时调节器向机组A、B保护柜发“整流柜全部故障”信号，触发机组事故停机。
三励磁风机动力电源存在的缺陷
沙湾电厂机组励磁系统风机动力电源原设计有两路，分别来自厂用400V自用电I、II段(动力电源原理图见图1)。机组启励时若I段电源正常则投I段电源，否则投II段电源；机组运行时若I段电源消失，5s未恢复自动切换到II段，恢复后切换回I段。
这种电源配置存在两种隐患：
1、一旦400V自用电I、II段同时失电，运行机组将因3个功率柜同时报“风机退出”延时30s后跳机组出口断路器、磁场开关并停机，不利于机组安全运行；
2、全厂停电时用机组进行黑启动，若30s内未能合上出口断路器，将跳磁场开关并停机，无法完成黑启动过程，不满足电力系统关于机组需要具备黑启动功能的要求；
基于以上原因，沙湾水电站对4台机组励磁系统整流冷却风机动力电源进行了技术改造。
图1 改造前风机动力电源接线图
四励磁风机动力电源改造思路及过程
1、改造思路
为保证励磁风机电源改造工作对励磁系统接线改动尽量小，在保留原接于厂用电400V I、II段的两路电源的基础上，增加一路取自机端励磁变的电源，原厂用电II段2#电源作为第一备用，新增的电源为第二备用电源。当1#电源失电由调节器切换至2#电源；1#、2#电源同时失电时由电源切换接触器JC自动将风机电源切到新增的第二备用电源。
第二备用电源取自机端励磁变低压侧（780V），经过风机电源变压器T1降压变为380V接到切换接触器。这样机组无论在运行中还是在厂用电全消失时黑启动过程中，只要机组启励建压正常，该电源就可为冷却风机提供的动力电源，使机组励磁系统正常工作，比取自厂用电的1#、2#电源都可靠（改造后的原理图见图2）。
图2 改造后接线原理图
2、改造过程
（1）机组停机、出口断路器分闸，灭磁开关分闸等相关措施完成后，在机组励磁保护柜底部安装风机电源变压器导轨及变压器，变压器器安装符合安装规范、要求；
（2）风机电源变压器高压侧到阳极开关母线侧电缆敷设布置，风机电源低压侧到调节柜风机电源进线侧电缆敷设布置，电缆布置符合二次盘柜安装工艺要求；
（3）在励磁调节柜电源切换接触器，并按照改造后接线图正确接线；
（4）按照规范要求完成风机电源变压器高低压侧接线，完成励磁变低压侧母线接线、完成切换接触器接线；
（5）安装完毕设备及接线检查；
3、改造后试验
（1）励磁无交流启励试验
断开励磁系统接于厂用电400V I、II段1#、2#电源，在上位机发开机令，机组转速达到95%n e后励磁系统启励建压正常，励磁整流风机工作正常。
（2）机组空转情况下电源切换试验
厂用电400V I、II段1#、2#电源正常投入，开启机组到空载态，检查风机电源接触器Q4励磁Q5未励磁，1#电源为风机工作电源；断开1#电源，Q4失励磁断开，5s后Q5励磁，备用电源切换接触器JC励磁状态，2#电源为风机工作电源,第一备用电源切换正常；再断开2#电源，备用电源切换接触器JC立即失励磁状态，风机工作电源切换到新增第二备用电源。
（3）新增动力电源长时间带负荷试验
保持用新增动力电源励磁整流柜冷却风机运行，30分钟后测量检查新增风机电源变T1各部温度，各部分温度都正常；
（4）厂用电源恢复试验
恢复2#电源，备用电源切换接触器JC励磁，风机工作电源切换到2#电源；再恢复1#电源，风机电源接触器Q5失去励磁而Q4励磁，风机工作电源恢复为1#电源供电。
试验结果：1#电源、2#电源及新增的第二备用电源的切换和恢复都如改造思路完成，风机电源变压器T1带风机运行状态良好，改造工作成功。
五总结
沙湾水电站励磁整流冷却风机动力电源的技术改造，经过试验和运行验证了此项工作是成功的，项目的实施保证了励磁风机电源的可靠，消除了影响机组安全运行的一大隐患，同时为沙湾水电站的4台机组黑启动机组建压励磁风机能正常运行得到良好的保障，满足电力系统机组黑启动要求。
作者简介：
何国珍（1974.01-），男，湖北通城人，工程师，从事水电厂二次维护工作；
朱波（1978.06-），男，四川遂宁人，工程师，从事水电厂二次维护工作；
杨加林（1985.11-），男，四川乐山人，技术员，从事水电厂二次维护工作。