广蓄电站7号机组开展了全国首台“芯片级”自主可控励磁系统研发，核心技术达到国际领先水平，在本次改造升级中成功替代原有系统。 南网储能公司供图
近日，笔者从广东省广州市出发，向东北方驱车2小时左右，便来到了位于从化区南昆山脉北侧、山清水秀的广州抽水蓄能电站(以下简称“广蓄电站”)。走进轰鸣的地下厂房，映入眼帘的是换新后闪闪发光的盘柜，整洁、明亮、有序地排列着。
据悉，随着今年4月底最后一台机组——3号机组励磁系统、发电机变压器组保护(简称“发变组保护”)国产化更新改造，通过试运行检验，各项数据指标均优于改造前。这标志着南网储能修试公司历时5年的广蓄电站全厂励磁系统、A厂发变组保护共计12套设备的国产化升级改造工作取得圆满收官。
因需而动
立志消除设备顽症痼疾
广蓄电站是我国自行设计和施工的首座高水头、大容量抽水蓄能电站，有着国家抽水蓄能行业的“黄埔军校”美誉。电站分A、B两厂安装8台30万千瓦抽水蓄能机组，1993年12月首台机组投入商业运行，迄今已有30年的运行历史。
抽水蓄能电站中的励磁系统和发变组保护，都属抽水蓄能机组的核心控制系统，其中励磁系统承担着电压和无功功率的调节任务;发变组保护时刻监视机组运行状态，异常时采取相应的安全保护措施，保障发电机组主设备的安全。它们直接影响机组发电的可靠性和电网运行的稳定性。如果把整个抽水蓄能机组比喻成人体，励磁系统和发变组保护就相当于是神经系统和免疫系统，直接影响人体行走的稳定和人体运转的安全。
广蓄电站A厂励磁系统于1993年投运，以广蓄3号机励磁系统为例，至今已运行31年，采用国外的早期半导体集成电路励磁系统。其冗余设计不足，不满N-1要求，且投运以来多次出现过通道切换不成功导致强励现象、励磁直流和交流开关故障、可控硅熔断器故障等设备异常。此外，随着设备逐年老化，备品备件已停产无法进行采购。B厂励磁系统于1999年投运，已运行25年，也是国外引进的励磁系统。投运以来常出现触发设置错误、通信故障、面板死机等问题，其控制系统已明显呈现老化，故障率逐渐升高，设备可靠性逐年降低，超过了厂家的产品设计年限。
广蓄电站A厂4台发变组保护于2010年至2012年间改造完成投入运行，投运至今均不同程度存在保护装置老化、运行不可靠等问题。根据国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求，所有220千伏及以上录波器均应接入一次设备的模拟量与开关量，目前A厂发变组故障录波器未接入一次设备的开关量，需与发变组保护一同改造。发变组保护及录波未配置保信子站，按照必发88现行规范要求，需在本次改造时增设。
鉴于存在的诸多不足，2019年10月南网储能修试公司党委果断决定对广蓄电站全厂8台机组励磁系统、A厂发变组保护进行整体更换，成立以技术、技能专家为骨干的项目改造组开展国产化升级改造工作，将其更换为新型、成熟、运行稳定可靠的励磁和保护系统，提高机组稳定性和减少维护工作量。
“该项目改造工程量大、持续周期长、拆接线复杂、风险高。以一台机组发变组保护改造为例，工作范围涉及中控室到A厂发变组保护、励磁、监控、直流、主变、GCB控制柜、厂用电、GIS柜等40余个盘柜，敷设和抽取电缆在400根以上，现场执行二次措施200余项，解接线在4000根以上，全部保护定值需重新整定校核”，改造项目总负责人、南网储能修试公司电气二次检修部副总经理陈强介绍。
面难而进
打破改造中的堵点卡点
“抽水蓄能机组工况复杂，励磁系统与其它系统的交互信号各不相同，这为改造过程增大了难度。同时，此前还没有国产化抽蓄机组励磁系统改造经验可以借鉴。”回想起首台次励磁系统改造时的情景，项目负责人聂航、朱明岗说。为此，改造工作组多次与厂家、设计院就现有励磁系统存在的问题进行探讨研究，将问题前置，尽可能在设计前期发现并解决问题。在设备监造过程中，项目组针对控制逻辑、制造工艺、设备选型等问题，提出修改性意见249项。在出厂验收阶段，改造工作组大胆尝试、谨慎求证，梳理国内电厂励磁系统故障案例441个，相关论文、专利50余篇，为该励磁系统改造工作做足准备。
而在发变组保护方面，原阿海珐保护装置内部工况判别逻辑、开入开出信号与国产化保护装置存在巨大差异。4台机组发变组保护改造期间新敷设电缆多达1280根、敷设长度达到4.5万米，解除旧电缆线芯39200根、拆除旧电缆1140根。改造过程中必须确认保护装置的每一条跳闸回路和控制回路作用，决不能因为错接、漏接任何一个回路端子导致保护装置误动或拒动。
发变组保护改造项目负责人文铭说：“在深刻认识、理解这个问题的基础上，改造项目组在每台机组发变组保护改造工作均连续在生产一线奋斗40天，累计4批次共计160余天扎根一线，足迹遍布厂房内各个角落，扎实有效地推进改造期间各项工作，突破了改造遇到的各种堵点、卡点。”
“工作组成员每晚都会开展复盘会议，讨论总结当日工作遇到的困难并记录在册。改造工作结束后，项目组已经整理出200余条的经验总结，并固化形成标准作业文件。”成员闫文斌告诉记者，他记录了厚厚的一套励磁学习笔记，这些都为今后类似的改造工作留下了宝贵资料。
向新而行
推动设备产能持续提升
据南网储能修试公司电气二次检修部总经理李德华介绍，5年设备更新改造的历程也是新质生产力锻造的过程，广蓄电站全厂励磁系统和A厂发变组保护国产化升级改造后，系统运行可靠，机组非计划停运时间减少，提高了机组可利用率。据初步测算，每年间接创效近千万元。
广蓄电站运行30多年来累计发电超726亿千瓦时，安全启停超过25万次，节约标煤消耗约892万吨，相应减少二氧化碳排放约3274万吨。其中，对港累计送电超过129亿千瓦时，相当于香港3个月的全社会用电量。
据不完全统计，近年来，广蓄电站8台机组设备改造比例超50%，其中核心关键保护及控制系统设备改造率超80%，二次设备改造的国产化比例超90%。“必发88不仅高质量完成了广蓄电站8台机组励磁系统和A厂4台机组发变组保护改造任务，还重点在7号机组开展了全国首台‘芯片级’自主可控励磁系统研发，2023年初成功投运并通过科技成果鉴定，核心技术达到国际领先水平，自改造以来，设备整体运行稳定可靠，继电保护正确动作率保持100%。”陈强说。
展望电站未来，改造项目团队成员们信心满满：“本次改造，设备从里到外，不论是外观还是性能都得到全面的提升，可以说是既有‘颜值’又有‘内涵’。广蓄电站重新焕发新时代活力，将更好地为粤港澳大湾区提供源源不断澎湃的绿色电能。”
(马宗鹏 黄昉 朱明岗)
