山東鄒縣1000MW要點

1、鄒縣發(fā)電廠1000mw機組勵磁系統(tǒng)介紹摘要：本文介紹了我廠的1000mwl組勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理及各項限制保護功能關(guān)鍵詞：四期勵磁系統(tǒng) 介紹我廠四期1000mw機組勵磁系統(tǒng)采用機端自并勵勵磁方式，勵磁調(diào)節(jié)器為瑞士 abb公司生產(chǎn)的unitrol 5000微機型勵磁調(diào)節(jié)器。一：發(fā)電機勵磁系統(tǒng)組成及參數(shù)1.1 發(fā)電機為東方電機廠(日立公司)生產(chǎn)的三相同步汽輪發(fā)電機，發(fā)電機的主要參數(shù)如下:型號tflqq-kd極 數(shù)2額定容量&1120mw定子線圈接法yy額定功率1000mw定子繞組絕緣等級f級額定功率因數(shù)cos (f) n0.9 (滯后)定于鐵芯絕緣等級f級1100mw（與7機 vwo最大連續(xù)輸

2、出容量匹配下)轉(zhuǎn)子繞組絕緣等級f級額定電壓27000v冷卻型式水氫氫額定電流23949a額定勵磁電壓501v額定轉(zhuǎn)速3000r/min額定勵磁電流5272a頻率50hz仝載勵磁電壓166 v相 數(shù)3空載勵磁電流1822 a1.2發(fā)電機采用機端自并勵靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，由發(fā)電機機端通過勵磁變壓器取得勵磁電源，送至可控硅整流器。勵磁系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：(1)三臺單相干式變壓器，由德國abb公司生產(chǎn)，設(shè)備主要參數(shù)為:型號resibloc冷卻方式an/af容量3x 2700kva卜阻抗電壓11%額定電壓27/0.961kv絕緣等級lv/hvf額定電流173.2/4866a溫升80 k頻率50hz(2) ab

3、b公司生產(chǎn)的unitrol 5000型自動電壓調(diào)節(jié)器(avr)柜一套。雙自動通道，兩個通道 完全相同，每個通道都有自動和手動控制方式。(3)可控硅整流器由四個整流橋組成。型號為unl1430每臺整流橋的額定電流 i en=3500adc整流橋采用雙風機冗余冷卻方式。整流橋控制角范圍為15。150。整流橋最高溫度設(shè)定為70。c,當溫度高于60。c報警。溫度高于70。c時整流橋退出運行。當兩個整流橋故障 時，閉鎖強勵；三個整流橋故障時，整流系統(tǒng)故障，發(fā)信號給發(fā)變組保護屏，機組全停。(4)滅磁開關(guān)采用 hpb60 m110 d3 1800 e82 s 5000a 2000v 型高速直流斷路器。滅磁開

4、關(guān)在直流側(cè)。整個勵磁系統(tǒng)圖如圖 1:1ww1ruwi, 80 bib-uaryi. whmt rim bjioeeof coftthteh cbpuiru 笛同國ttr】ht國face bo uiih1 4wur.，r4e 西 tarrttl * b crromi mte grrnjun& fs fielq bjb oowleh hd ftft 5皿*篌皿叫wte 國四國 ihterfiiae ldgm. cctitfel pjul tomlkfl ijdt bdm kmh bhm. htdiradi nq-av ojtwun 工 ittgff/cseiffnu omwmiyjiiw auaf

5、teh 曲口王p#el必】5大? ummp-abbji tc|tltllem 9m y|m的 doc. |ivmt a3 pvq e3bhsa05500emd1q2圖1鄒縣發(fā)電廠四期工程勵磁系統(tǒng)圖3二、調(diào)節(jié)器的主要監(jiān)測保護功能簡介(1)具有反時限特性的最大磁場電流限制器最大磁場電流限制器用于防止轉(zhuǎn)子回路過熱。它主要有兩個不同的設(shè)定值，一個是強勵頂值電流限制值，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限制值。過熱限制附加兩個控制參數(shù)分別代表轉(zhuǎn)子過熱和冷卻的等效時間。從以上內(nèi)容可以列出下述基本的設(shè)定值：強勵頂值電流限制值 imax 1/2過熱限制值itherm 1/2轉(zhuǎn)子的等效過熱時間常數(shù)tequiv轉(zhuǎn)子的等效

6、冷卻時間常數(shù)tcooling有了這些設(shè)定值，最大磁場電流限制器就能夠計算勵磁繞組最大允許的熱能aemax。該限制器的參數(shù)設(shè)定值和功能框圖如圖2所示。圖2最大和最小磁場電流限制器最小勵磁電流限制主要用于水輪發(fā)電機組深度進相，故在此汽輪發(fā)電機組退出最小勵磁 電流限制。工作原理：在同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器在起作用），最大磁場電流限制器的有效的控制點是強勵頂值電流限制值i max。這說明avr無論何時需要時都能達到強勵頂值電流。現(xiàn)在假定，出現(xiàn)了某一個系統(tǒng)故障，為了消除故障需要強勵，只要勵磁電流的實際值超出過熱限 制值，那么調(diào)節(jié)器就會起動一個過剩電力積分器，它將該電流偏差值ai2 （其中ai

7、= i即-i therm）積分，這個積分的結(jié)果與勵磁繞組的熱能成正比。如果勵磁電流高于過熱限 制值一定時間，那么積分器的輸出值/ ai 2dt= a e將會增加。積分器的輸出值一超過aernax：最大磁場電流限制器的限制值將被從i max減小到i therm。通過一個過熱探測器可以探測到這種條件。如果勵磁電流降到它的正常值（在 i therm值以下），那么積分器的輸出將開始隨著冷卻 時間常數(shù)tcooling降低。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)了另一個故障，強勵電流在冷卻時間結(jié)束之前再次高于i therm,那么在這個強勵電流下所允許的時間顯然比第一個故障中的時間短，因為將會較早地達到aemax值。如果冷卻時間已

8、經(jīng)結(jié)束（重新設(shè)定）了，那么限制器將僅允許勵磁場電流在強勵允許時間段 中保持在頂值水平。過熱限制值i therm可受到外部信號的影響，如代表發(fā)電機冷卻空氣溫度的信號。該信號被 附加到過熱限制值 i therm .上。最大磁場電流限制器在兩種不同情況下的限制特性如圖3所示。圖3:最大磁場電流限制器的限制特if prospective if max情況二：if prospective|f therm由下述表達式給出熱限制器的激活時間：t = (imax1/2 -0.9) 2/(if -0.9) 2 x tequiv過勵限制的整定過勵限制：我廠四期工程勵磁系統(tǒng)參數(shù)：強勵頂值電流倍數(shù)2.0允許強勵時間2

9、0s。 定值取110%ien, 180%ien最大值延時10秒。限制器動作時間1s,拉回到限制線110%ien。保護動作方程：(refx iemax p.u-0.9refx ieth )2 丁c- t = _- _2 m time iemax sel(ie bu-0.9refx ieth)2一 一名稱參數(shù)備注1301 ref1 ieth110% ifn最大連續(xù)勵磁電流11302 ref2 ieth100% ifn最大連續(xù)勵磁電流2(未使用)1303 ref1 iemax180% ifn頂值勵磁電流11304 ref2 iemax100% ifn頂值勵磁電流2(未使用)1305 time iem

10、ax sel10.0s強勵時間1306 tc ie red max-th1.00s勵磁電流從頂值到最大連續(xù)運行值的時間常數(shù)4.過勵保護:.限制線10%延時2秒保護動作。名稱參數(shù)備注902 start ie monitor10%勵磁電流限制實際值與監(jiān)視器特性之間的裕度 ， 以額定勵磁電流ifn的百分數(shù)表示.如果勵磁電 流超過該裕度，勵磁過流監(jiān)視動作.903 dly ie monitoring2.0s過流監(jiān)視器的啟動延時.延時結(jié)束發(fā)勵磁過流1段報警信號oc1_exc_curr (10905),指示勵磁電流限制器在所設(shè)延時內(nèi)未能奏效，切換到手動控制。(2) p/q限制器p/q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限

11、制器，用于防止發(fā)電機進入不穩(wěn)定運行區(qū)域。可以用五個無功功率值對應五個有功功率水平(p=0% p=25% p=50% p=75% p=100%來設(shè)定限制曲線。限制曲線與發(fā)電機的電壓水平有關(guān)，發(fā)電機電壓變化時，限制特性隨之偏移。p/q-limterug actualpq-limter hindi on far llg=1iqhfpp、 0.25p：0.75p; 匚而jiq actualiq correction 書ug)圖4 p/q限制p/q限制的整定低勵限制的動作曲線是按照發(fā)電機不同有功功率靜穩(wěn)極限及發(fā)電機端部發(fā)熱條件確定的。由系統(tǒng)靜穩(wěn)條件確定進相能力曲線時，應根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式的系統(tǒng)等值電抗

12、，且不考慮其他發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器的作用，確定該勵磁系統(tǒng)的低勵限制動作曲線。2006年6月9日，中調(diào)保護科提供的系統(tǒng)參數(shù)：母線正序阻抗零序阻抗基準容量220kvx1e =0.19(0.37)x0e =0.28(0.48)1000mva500kvx1e =0.06(0.12)x0e =0.11(0.21)1000mva注：括號內(nèi)對應最小運行方式。主變的阻抗為18%基準容量為1140mva11201120最大聯(lián)系阻抗為 xs=18%x 1140+12%6x 501=3006v up發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電壓保護定值設(shè)定為3200v。（7）實際值監(jiān)測（pt故障探查）對pt故障的檢測是通過對測量的發(fā)電機端電壓與

13、勵磁變壓器副邊電壓進行比較來實現(xiàn) 的。如果這兩個電壓的差值超過了預先調(diào)整的臨界值（發(fā)電機額定端電壓的15%）,那么邏輯控制器將會起動切換：將會從出現(xiàn)錯誤的通道（如果它處于工作狀態(tài)）的自動模式切換到備用通道的自動模式。如果，兩組pt都出現(xiàn)故障，那么就會切換到手動模式三：手動控制手動控制模式主要用于調(diào)試（如在設(shè)的投運或維護過程中），或者是作為在avr故障時（如 pt故障）的備用控制模式。當手動控制模式下運行時，unitrolr500以同步發(fā)電機的勵磁電流作為反饋量進行調(diào)節(jié)。手動控制模式的給定功能與avr控制模式的給定功能相同。手動給定值的上限為110% ifn,在它勵的情況下下限為0%ifn,在自

14、并勵的情況下下限為34.4%ifn。在手動模式下運行時，磁場電流的給定值可以通過增、減命令來控制。做完發(fā)電機的進相試驗后發(fā)電機的手動控制 方式下的低勵限制曲線整定如下表：發(fā)電機有功整定值2109: ref0 ie(p) lim22.8%(ifn)2110: ref25 ie(p) lim30.7%(ifn)2111: ref50 ie(p) lim46.8%(ifn)2112: ref75 ie(p) lim58.8%(ifn)2113: ref100 ie(p) lim77%(ifn)為了避免在手動模式下突然甩負荷引起的過電壓，手動模式具有自動返回空載的功能。在發(fā)電機斷路器跳閘的情況下，一個

15、脈沖信號傳送給調(diào)節(jié)器，使手動給定值立即恢復到預定值，該預定值一般與同步發(fā)電機空載勵磁電流的90%相對應。自動跟蹤控制器保證了從自動模式向手動模式切換時無擾動，如果手動方式與自動方式的控制電壓偏差超過 5%將閉鎖切換。在自動模式下運行時，自動模式和手動模式的控制信號之差超過0.2%,將啟動自動跟蹤功能。四：起勵unitrol5000正常能夠從殘壓起勵。在起勵過程中，在可控硅整流器的輸入端僅需要約10v20v的電壓即可正常工作。如果電壓低于10v20v,可控硅整流器就會被連續(xù)地觸發(fā)（二極管工作模式）以達到該值。然而，如果在幾秒內(nèi)殘壓起勵失敗，則起動備用起勵回路。這個備用回路設(shè)計用于達到所需要的10

16、v20v電壓。機端電壓達到發(fā)電機電壓的30%寸，備用起勵回路自動退出，立即開始軟起勵過程并建壓到預定的電壓水平。整個起勵過程和順序控制是通過avr件實現(xiàn)的。當機端電壓達到發(fā)電機額定電壓的30%寸，整流橋已能接管勵磁控制，起勵自動退出100ms后，軟起勵過程開始并將發(fā)電機電壓升到預定水平。整個起勵過程的控制和監(jiān)測都是 由avr軟件實現(xiàn)的。為此設(shè)定:名稱參數(shù)備注304 flash off level30%發(fā)電機電壓達到30%時，備用起勵開關(guān)斷開，開始軟啟勵305 flash max time5.0s合起勵開關(guān)后的最大起勵時間為5s,如果5s未達到30%發(fā)電機電壓會發(fā)出起勵失敗信號，并切除滅磁開關(guān)3

17、11 t fireall flash9.0s可控硅整流器在被連續(xù)地觸發(fā)（二極管工作模式）的最大時間）整個起勵過程最長為14s,如大于此時間將啟動系統(tǒng)跳閘1915 softstarramp15.0s15.0s從30強定電壓升到100痢定電壓將有15秒時間1903 preset1 ref avr100%avr給定值的預設(shè)值五：滅磁滅磁回路主要由磁場斷路器q02、滅磁電阻r02 （sic非線性電阻，容量為， 6m，、和晶閘管跨接器f02 （以及相關(guān)的觸發(fā)元件）組成。勵磁切除時首先逆變，然后閉鎖脈沖。六：調(diào)節(jié)器的pid參數(shù)設(shè)置參數(shù)名稱代號單位數(shù)值校正方式串聯(lián)校正靜態(tài)放大倍數(shù)krpu500電壓檢測時間常

18、數(shù)tr秒0.02超前滯后時間常數(shù)tc2秒0.1超前滯后時間常數(shù)tb2秒0.1超前滯后時間常數(shù)tc1秒1超前滯后時間常數(shù)tb1秒5.556可控硅最小限制角amin度15可控硅最大限制角amax度150是否采用余弦移相原理余弦移相15qf5n-1000-2-27型汽輪發(fā)電機技術(shù)數(shù)據(jù)匯總表q7672tole 1 120. oomm 3.00q1e”7. doom 0. 9ff0 5mpii 23, mflafield current calculated by ieee methodcurve as limited by field heatingolfive 6 livited by armatu

19、re heati楣curve cd united by armature co展 eh) heating附圖1容量曲線192fhf ij20.000k 3 oochin1 kw。好clsafa 23 mmfo 曲rbh w凱m bt ieee kihodl lie 拗b： n ldad sawmc： 7mmnwus 畫mce0： sawia at rath）曜 w$, rated pfe sawiw at mted w *1 flff im熊方臣札段野有限公司第 moi ma ji二：二2ku ijzo oookva loottain-1 27,ooot q 蛾 ：二r 53f* 239黑二二iztlpu =11州.嘛ma_ fiej oufflent calcvlatd m ieee fthoo-a ， t=r t t-. 1 - r !=s iol9 irf，* 一，一 -0.95 pf 1lqrf-0.站印 府圖3 v形雌東方電機收除*阻公詡六、 unitrol 5000 微機型勵磁調(diào)節(jié)器運行特點：1、 unitrol 5000 微機型勵磁調(diào)節(jié)器是一個全冗余系統(tǒng)，包括基本控制，所有附加控制，限制器和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等，采用自動雙通道配置，每個自動通道包括一個手動通道，保證故障情