4月25日，廣州抽水蓄能電站（以下簡稱「廣蓄電站」）最後一台機組--3號機組勵磁系統、發電機變壓器組保護（以下簡稱「發變組保護」）順利透過國產化更新改造後的7天試執行檢驗，各項數據指標均優於前。這標誌著南網儲能檢修試驗分公司歷時5年的廣蓄電站全廠勵磁系統、A廠發變組保護共計12套裝置的國產化升級改造工作取得圓滿收官。
因需而動，立誌消除裝置存在的「頑癥痼疾」
廣蓄電站是中國自行設計和施工的首座高水頭、大容量抽水蓄能電站，有著國家抽水蓄能行業的「黃埔軍校」的美譽。電站分A、B兩廠安裝8台30萬千瓦抽水蓄能機組，1993年12月首台機組投入商業執行，迄今已有31年的執行歷史。
▲ 廣蓄電站水庫航拍。
抽水蓄能電站中的勵磁系統和發變組保護，都屬抽水蓄能機組的核心控制系統，其中勵磁系統承擔著電壓和無功功率的調節任務；發變組保護時刻監視機組執行狀態，異常時采取相應的安全保護措施，保障發電機組主裝置的安全。它們直接影響機組發電的可靠性和電網執行的穩定性。如果把整個抽水蓄能機組比喻成人體，勵磁系統和發變組保護就相當於是神經系統和免疫系統，直接影響人體行走的穩定和人體運轉的安全。
廣蓄電站A廠勵磁系統於1993年投運，以廣蓄#3機勵磁系統為例，至今已執行31年，采用法國艾爾斯通公司早期半導體積體電路勵磁系統。其冗余設計不足，不滿 N-1要求，且投運以來多次出現過通道切換不成功導致強勵現象、勵磁直流和交流開關故障、可控矽熔斷器故障等裝置異常。此外，隨著裝置逐年老化，備品備件已停產無法進行采購。B廠勵磁系統於1999年投運，已執行20年，為德國西門子THRIPOL勵磁系統。投運以來常出現觸發設定錯誤、通訊故障、面板當機等問題，其控制系統已明顯呈現老化，故障率逐漸升高，裝置可靠性逐年降低，超過了廠家的產品設計年限。
廣蓄電站A廠4台發變組保護於2010年至2012年間改造完成投入執行，投運至今均不同程度存在保護裝置老化、執行不可靠等問題。根據國家能源局防止電力生產事故的二十五項重點要求，所有220kV及以上錄波器均應接入一次裝置的模擬量與開關量，目前A廠發變組故障錄波器未接入一次裝置的開關量，需與發變組保護一同改造。發變組保護及錄波未配置保信子站，按照南方電網現行規範要求，需在本次改造時增設。
鑒於存在的諸多不足，2019年10月南網儲能修試分公司黨委果斷決定對廣蓄電站全廠8台機組勵磁系統、A廠發變組保護進行整體更換，成立以技術、技能專家為骨幹的計畫改造組開展國產化升級改造工作，將其更換為新型、成熟、執行穩定可靠的勵磁和保護系統，提高機組穩定性和減少維護工作量。「本計畫改造工程量大、持續周期長、拆接線復雜、風險高。以一台機組發變組保護改造為例，工作範圍涉及中控室到A廠發變組保護、勵磁、監控、直流、主變、GCB控制櫃、廠用電、GIS櫃等40余個盤櫃，敷設和抽取電纜在400根以上，現場執行二次措施200余項，解接線在4000根以上，全部保護定值需重新整定校核」，改造計畫總負責人、修試公司電氣二次檢修部副總經理陳強介紹。
面難而進，打破改造實踐面臨的堵點卡點
「抽水蓄能機組工況復雜，勵磁系統與其它系統的互動訊號各不相同，這為改造過程增大了難度。同時，此前還沒有國產化抽蓄機組勵磁系統改造經驗可以借鑒。」回想起首台次勵磁系統改造時的情景，計畫負責人聶航、朱明崗說。為此，改造工作群組多次與廠家、設計院就現有勵磁系統存在的問題進行探討研究，將問題前置，盡可能在設計前期發現並解決問題。在裝置監造過程中，計畫組針對控制邏輯、制造工藝、裝置選型等問題，提出修改性意見249項。在出廠驗收階段，改造工作群組大膽嘗試、謹慎求證，梳理國內電廠勵磁系統故障案例441個，相關論文、專利50余篇，為該勵磁系統改造工作做足準備。
而在發變組保護方面，原阿海琺保護裝置內部工況判別邏輯、開入開出訊號與國產化保護裝置存在巨大差異。4台機組發變組保護改造期間新敷設電纜多達1280根，敷設長度達到45000公尺、解除舊電纜線芯39200根、拆除舊電纜1140根。改造過程中必須確認保護裝置的每一條跳閘回路和控制回路作用，決不能因為錯接、漏接任何一個回路端子導致保護裝置誤動或拒動。
▲ 工作負責人文銘、朱明崗在進行廣蓄A廠#3發變組保護裝置采樣數據記錄工作。
發變組保護改造計畫負責人文銘說：「在深刻認識、理解這個問題的基礎上，改造計畫組在每台機組發變組保護改造工作均連續在生產一線奮鬥40天，累計4批次共計160余天紮根一線，足跡遍布廠房內各個角落，紮實有效地推進改造期間各項工作，突破了改造遇到的各種堵點、卡點。」
▲ 計畫負責人朱明崗在現場給電氣一次檢修部新員工開展勵磁系統培訓。
「工作群組成員每晚都會開展復盤會議，討論總結當日工作遇到的困難並記錄在冊。改造工作結束後，計畫組已經整理出200余條的經驗總結，並固化形成標準作業檔。」成員閆文斌告訴記者，他記錄了厚厚的一套勵磁學習筆記，這些都為今後類似的改造工作留下了寶貴資料。
向新而行，推動裝置產能的持續提升
據修試公司電氣二次檢修部總經理李德華介紹，5年裝置更新改造的歷程也是新質生產力鍛造的過程，廣蓄電站全廠勵磁系統和A廠發變組保護國產化升級改造後，系統執行可靠，機組非計劃停運時間減少，提高了機組可利用率，據初步測算，每年間接創效近千萬元。
廣蓄電站執行30多年來累計發電超726億千瓦時，安全啟停超過25萬次，節約標煤消耗約892萬噸，相應減少二氧化碳排放約3274萬噸。其中，對港累計送電超過129億千瓦時，相當於香港3個月的全社會用電量。
▲ 廣蓄電站7號機組開展了全國首台「芯片級」自主可控勵磁系統研發，2023年初成功投運並透過科技成果鑒定，核心技術達到國際領先水平。
據不完全統計，近年來，廣蓄電站8台機組裝置改造比例超50%，其中核心關鍵保護及控制系統裝置改造率超80%，二次裝置改造的國產化比例超90%。「我們不僅高品質完成了廣蓄電站8台機組勵磁系統和A廠4台機組發變組保護改造任務，還重點在7號機組開展了全國首台‘芯片級’自主可控勵磁系統研發，2023年初成功投運並透過科技成果鑒定，核心技術達到國際領先水平，自改造以來，裝置整體執行穩定可靠，繼電保護正確動作率保持100%」，陳強說。
展望電站未來，改造計畫團隊成員們信心滿滿：「本次改造，裝置從裏到外，不論是外觀還是效能都得到全面的提升，可以說是既有‘顏值’又有‘內涵’。廣蓄電站重新煥發新時代活力，將更好的為粵港澳大灣區提供源源不斷澎湃的綠色電能！」
文丨馬宗鵬 黃昉 朱明崗
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責編丨李慧穎
