自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

1、 1 前言 彭城電廠1號機(jī)組發(fā)電機(jī)為上海電機(jī)廠引進(jìn)美國西屋公司生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的改進(jìn)優(yōu)化型QFSN-300-2型水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)，容量為300MW，采用高起始響應(yīng)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為中國電力科學(xué)研究院生產(chǎn)的WKKL-1B型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程第47條要求，發(fā)電機(jī)能否進(jìn)相運(yùn)行應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定，制造廠無規(guī)定的應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。試驗(yàn)前中國電力科學(xué)研究院對試驗(yàn)的工況進(jìn)行了靜態(tài)穩(wěn)定的估算，并經(jīng)彭城電廠及江蘇省電力調(diào)度中心認(rèn)可，最后確定了進(jìn)相試驗(yàn)工況。試驗(yàn)由中國電力科學(xué)研究院負(fù)責(zé)，現(xiàn)場指揮操作由彭城電廠負(fù)責(zé)；進(jìn)相試驗(yàn)于2002年3月9日10日進(jìn)行。彭城電廠1號發(fā)電機(jī)主要參數(shù)如下：型 號：

2、QFSN-300-2額定容量：300MW額定電壓：20000V額定電流：10189A額定勵(lì)磁電壓：302V額定勵(lì)磁電流：2510A額定功率因數(shù)：0.85額定轉(zhuǎn)速：3000rpm額定氫壓：0.31Mpa額定冷氫溫度：46勵(lì)磁機(jī)額定勵(lì)磁電壓：16V勵(lì)磁機(jī)額定勵(lì)磁電流：147AXd 1.86 Xd 0.223 Xd 0.16Tdo 8.15S Td 0.91S Td 0.041S2 試驗(yàn)?zāi)康?.1 由于超高壓、長距離輸電線路的日益增多，線路充電功率給電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來一系列問題，在線路輕載時(shí)，母線及線路電壓過高的問題尤為嚴(yán)重。采用發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行吸收過剩無功，降低母線電壓是解決母線及線路電壓過高

3、問題的一種方法。但由于發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)對系統(tǒng)穩(wěn)定和其端部發(fā)熱等有不良影響，所以需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)進(jìn)相試驗(yàn)，核定進(jìn)相運(yùn)行范圍，并獲取在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)220KV母線及廠用電壓變化的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。22 通過進(jìn)相試驗(yàn)，驗(yàn)證低勵(lì)及繼電保護(hù)的正確性。指出在保護(hù)、監(jiān)測方面存在的問題。3 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的限制因素彭城電廠工程設(shè)計(jì)裝機(jī)為2臺300MW機(jī)組，兩條220KV母線為雙母帶旁路接線方式。彭城電廠與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，機(jī)組在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，如果電網(wǎng)有大的擾動，進(jìn)相機(jī)組不會對主網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定構(gòu)成威脅。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)主要受發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)件溫升和靜穩(wěn)極限等的限制。3.1 發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)極限的限制發(fā)電機(jī)在不同有功負(fù)荷下所能吸收的無功最大值

4、，隨發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷的改變而改變，因此首先計(jì)算在某些特殊運(yùn)行點(diǎn)的進(jìn)相無功值，以及進(jìn)相狀態(tài)下最大功率角值，進(jìn)而推廣到其它情況。等值電路圖如下：Eq I Uf Uxt Xd Xb X由等值電路圖，其中Eq為發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢，Xd為發(fā)電機(jī)同步電抗，Uf為發(fā)電機(jī)端電壓，Xb為主變電抗，X為線路電抗，Uxt為系統(tǒng)電壓。由于彭城電廠母線出線較多，系統(tǒng)電壓不易確定，且歸算下來的線路電抗X也比較小，所以本次計(jì)算可近似的將220KV母線電壓作為系統(tǒng)電壓，主變電抗Xb做為系統(tǒng)電抗Xxt。通過一系列的計(jì)算可求出進(jìn)相時(shí)功角的限制值：從汽輪發(fā)電機(jī)功率關(guān)系式：可以看到發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，進(jìn)相深度增加，發(fā)電機(jī)Eq降低，Uxt相應(yīng)

5、的有所下降。為了保持有功P不變，而角的增大使發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定度降低，根據(jù)靜穩(wěn)定判據(jù)dp/d0,也就是功角90范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)具備靜穩(wěn)定能力，為了獲得一定的靜穩(wěn)定儲備，一般采用按功率限制的辦法，如靜穩(wěn)定極限按發(fā)電機(jī)的額定有功0.1Pe計(jì)算，估算得功角=70，為靜穩(wěn)定限制值。此時(shí)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定儲備系數(shù)K=1.06,可有6%的靜穩(wěn)定儲備。因此我們在試驗(yàn)中監(jiān)視功角應(yīng)不超過65，作為防止發(fā)電機(jī)失穩(wěn)條件。根據(jù)計(jì)算最大進(jìn)相無功不得超過150Mvar。3.2 受定子端部發(fā)熱的限制發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，定子邊段鐵芯和端部結(jié)構(gòu)件的發(fā)熱會增高，甚至?xí)^其允許溫度限額，這也是限制發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的因素。這是因?yàn)椋?dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)相

6、運(yùn)行時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子繞組端部的漏磁場疊加，造成發(fā)電機(jī)端部的合成磁密增高，并對定子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在邊段鐵芯和結(jié)構(gòu)件中引起損耗，并且損耗值與軸向磁密的平方成正比，所以此時(shí)會引起邊段鐵芯和端部結(jié)構(gòu)件壓板，銅屏蔽等發(fā)熱增加，對發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，從而限制了發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行深度。發(fā)電機(jī)邊段鐵芯和端部結(jié)構(gòu)件的溫度限額如下：定子鐵芯軛部：120定子鐵芯齒部：120定子鐵芯端部：120定子槽內(nèi)線圈：90定子線圈出水：81定子線圈進(jìn)水：50冷氫：46出油：70軸瓦：90磁屏蔽和銅屏蔽及壓指：50時(shí)發(fā)均流越限信號 誤強(qiáng)勵(lì)檢測及保護(hù)，僅切除故障柜，另一柜自動帶滿負(fù)荷運(yùn)行 強(qiáng)勵(lì)電壓限制，失脈沖檢測 過流限制保

7、護(hù)，最大電流保護(hù) 低勵(lì)限制及保護(hù) PT熔絲熔斷保護(hù)、V/HZ限制的保護(hù) 設(shè)有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS模塊 主機(jī)板上裝有自復(fù)歸功能，大大增強(qiáng)了調(diào)節(jié)器的抗干擾能力 完善的自檢功能及雙協(xié)調(diào)功能 最大瞬時(shí)勵(lì)磁電流限制 發(fā)電機(jī)磁場接地檢測，用于檢測發(fā)電機(jī)勵(lì)磁組的對地絕緣情況 勵(lì)磁機(jī)磁場接地檢測 為滿足氣輪發(fā)電機(jī)DEH接口的需要，WKKL1B型設(shè)有專門的小繼電器板，供接口用 發(fā)電機(jī)定子斷水保護(hù) 主要型號： WKKL1型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機(jī)，雙通道雙柜型 WKKL11型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機(jī)，雙通道四柜型 WKKL1A型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機(jī)帶DEH接口，雙通道雙柜型 WKKL1A1型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機(jī)帶DEH接口，雙通道四柜型 WKKL1B型適用于300600MW具有無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，雙通道雙