武漢洪山電工30MW汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)方案_圖文

1、 30MW汽輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)技術(shù)方案供方:武漢洪山電工科技股份有限公司地址:武漢東湖高新華中科技大學(xué)科技園時間:二零一一年十一月聯(lián)系:葉明志139*30MW汽輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議目錄一、概述 (5二、引用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 (5三、系統(tǒng)配置方案 (73.1發(fā)電機技術(shù)參數(shù) (73.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置 (73.3供貨范圍 (83.3.1備品備件及專用工具 (83.3.2 重要部件一覽表 (93.4我公司產(chǎn)品的技術(shù)特點簡介 (103.4.1 勵磁系統(tǒng)的高可靠性分析 (103.4.2 調(diào)節(jié)柜特點 (113.4.3 功率滅磁柜 (123.4.4 滅磁部分特點 (123.4.5 裝配工藝特點 (12四、ZL-

2、088勵磁系統(tǒng)性能保證 (13五、勵磁系統(tǒng)性能參數(shù)描述 (155.1一般技術(shù)條件 (155.1.1 環(huán)境條件 (155.1.2 供電電源 (155.1.3 勵磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) (155.2微機勵磁控制柜 (165.2.1 調(diào)節(jié)性能 (165.2.2調(diào)節(jié)器主要特點 (175.2.3 勵磁監(jiān)控單元 (185.2.4 勵磁系統(tǒng)雙通道 (195.2.5 控制及調(diào)節(jié)功能 (20HEST武漢洪山電工科技有限公司2電話:027-*30MW汽輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議5.2.6 功率加頻率型PSS控制器 (215.3可控硅功率整流裝置 (235.3.1 概述 (235.3.2 功率單元技術(shù)指標(biāo) (245.3.3

3、 整流裝置技術(shù)性能 (245.4滅磁及過壓保護裝置 (265.4.1 簡述 (265.4.3滅磁方式的選擇 (275.4.4滅磁及過電壓保護方案 (315.4.5磁場斷路器的選擇 (325.4.6滅磁電阻的選擇 (335.4.7 轉(zhuǎn)子過壓保護 (355.6勵磁變壓器 (355.6.1 概述 (355.6.2 技術(shù)指標(biāo) (365.7勵磁系統(tǒng)控制及信號 (375.7.1 勵磁系統(tǒng)所設(shè)置的保護 (375.7.2 勵磁系統(tǒng)所設(shè)置的信號 (385.8柜體結(jié)構(gòu) (395.8.1柜內(nèi)接線具體要求 (395.8.2銘牌和標(biāo)志 (405.8.3工藝具體要求 (405.9功率加頻率型PSS控制器 (405.9.1

4、 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 (415.9.2我公司PSS實現(xiàn)方式 (415.9.3 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器性能特點 (425.9.4 我公司PSS2A模型 (455.9.5華北電力科學(xué)研究院PSS測試報告 (475.9.6 PSS投運業(yè)績 (58七、技術(shù)文件、圖紙的提交 (60HEST武漢洪山電工科技有限公司3電話:027-*30MW汽輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議八、勵磁檢驗、試驗 (618.1外觀檢查 (618.2電氣試驗項目 (61HEST武漢洪山電工科技有限公司4電話:027-*30MW汽輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議一、概述1.1本技術(shù)方案書規(guī)定了1*30MW發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的設(shè)計、制造、檢驗、試

5、驗、技術(shù)資料、驗收、供貨及運輸、現(xiàn)場調(diào)試、售后服務(wù)等各項工作。1.2 洪山電工所提供產(chǎn)品為符合需方要求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。1.3 洪山電工所提供產(chǎn)品為電力部和原國電公司推薦使用的產(chǎn)品。1.4供方所提供產(chǎn)品為性能穩(wěn)定,運行可靠,廣泛應(yīng)用在全國各大中小型電廠并受到用戶好評的產(chǎn)品。二、引用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范武漢洪山電工提供的勵磁系統(tǒng)涉及的技術(shù)條件均符合國家和電力行業(yè)以下最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如果標(biāo)準(zhǔn)之間有差異,以較高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。1.機構(gòu)、協(xié)會和其他組織名稱縮寫(1中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB(2前中國電力工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) DL(3前中國水利電力部標(biāo)準(zhǔn) SD(4中國水利部標(biāo)準(zhǔn) SL(5中國機械電子工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) JB(6國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn) IE

6、C(7國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISOGB1497 低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)GB4728 電氣簡圖用圖形符號GB7159 電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則GB/T7409.1-1997 同步電機勵磁系統(tǒng)定義GB/T7409.2-1997 同步電機勵磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)研究用模型GB/T7409.3-1997 同步電機勵磁系統(tǒng)大、中型同步電機勵磁系統(tǒng)技術(shù)要求GB/T10585 中小型同步電機勵磁系統(tǒng)基本技術(shù)要求GB/T17626 電磁兼容試驗和測量技術(shù)HEST武漢洪山電工科技有限公司5電話:027-*GB1094.1GB1094.5 電力變壓器GB6450 干式電力變壓器GB/T17211 干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則GB/T

7、10228-1997 干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GBJ148-1990 電力變壓器、油浸電抗器、互感器施工及驗收規(guī)范GB50150-1991 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)GB1208-1997 電流互感器GB1207-1997 電壓互感器DL/T583-2006 大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件DL/T490-92 大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置安裝、驗收規(guī)程DL/T489-92 大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置試驗規(guī)程DL/T491-1999 大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置運行、檢修規(guī)程DL/T725-2000 電力用電流互感器訂貨技術(shù)條件DL/

8、T726-2000 電力用電壓互感器訂貨技術(shù)條件國際電工委員會IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)三、系統(tǒng)配置方案3.1 發(fā)電機技術(shù)參數(shù)發(fā)電機機組參數(shù)(勵磁電壓、勵磁電流參數(shù)為根據(jù)我公司已投運類似電站的估算值: 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置根據(jù)30MW發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的特點,提出ZL-088全數(shù)字化的微機勵磁方式系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用二柜結(jié)構(gòu),由HWJT-09CS型勵磁調(diào)節(jié)屏、功率屏、滅磁屏組成;勵磁系統(tǒng)控制、監(jiān)控、整流、起勵、滅磁、過壓保護、直流電壓、電流變送器整流等裝置分置其中。單套配置表 3.3 供貨范圍 3.3.2 重要部件一覽表 3.4 我公司產(chǎn)品的技術(shù)特點簡介3.4.1 勵磁系統(tǒng)的高可靠性分析PID和PSS全面符合國

9、標(biāo)和行標(biāo)要求應(yīng)華北電網(wǎng)公司要求,我公司微機勵磁調(diào)節(jié)器的PID、PSS模型及相關(guān)保護和限制功能在華北電科院全面通過了目前國際上最先進(jìn)的RTDS(實時數(shù)字仿真系統(tǒng)構(gòu)建的300MW自并激勵磁及三機勵磁兩種方式的單機對無窮大系統(tǒng)、以及單機對20臺機群系統(tǒng)的模型辨識和比對測試,各項技術(shù)指標(biāo)及PSS穩(wěn)定補償性能滿足或優(yōu)于國標(biāo)和行標(biāo)技術(shù)要求。DSP主處理器:采用32位定點DSP TMS320F2812,外頻為25MHz晶振,主頻為125MHz,可升級到150MHZ。主要功能:A/D采樣采用交流采樣輸入、豐富的輸入輸出量接口、完善的通訊口功能、脈沖輸出專用模塊;其專業(yè)性,可靠性穩(wěn)定性相當(dāng)高,在勵磁控制應(yīng)用上屬

10、國內(nèi)領(lǐng)先。可靠性設(shè)計理念:“高可靠性是勵磁產(chǎn)品生命線”。我公司生產(chǎn)的勵磁系統(tǒng)各元件均有充分裕度。電子元件采用軍級或工業(yè)級元件,并經(jīng)過嚴(yán)格的老化篩選。失效設(shè)計產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)參照了MIL-HDBK217C的標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)勵磁設(shè)備中的半導(dǎo)體器件、電阻、電容、電感及變壓器等元器件在各種運行方式下的溫度和電應(yīng)力的工況,分析其基本失效率、失效機理,選擇基本失效率的數(shù)學(xué)模型,據(jù)此精心設(shè)計。減額使用設(shè)計我公司在勵磁產(chǎn)品設(shè)計中采用了三點式減額曲線原則。選取最佳減額區(qū),元器件在這個區(qū)域工作不會引起可靠性的降低,這個區(qū)域也是可靠性與費用之比的最佳區(qū)域。電磁兼容性和抗干擾能力我公司的微機勵磁調(diào)節(jié)器通過國家級試驗室的電磁

11、兼容性檢驗。3.4.2 調(diào)節(jié)柜特點簡潔專業(yè)是提高可靠性的重要手段:設(shè)計的專用性、保證了控制單元的最小化,表現(xiàn)為控制的專用性.專用硬件平臺,自行研制設(shè)計專用的微機勵磁控制系統(tǒng):不存在因“通用性-功能全面、適用范圍寬”隱藏的“可靠性降低和底層軟件不可控”等隱患;專業(yè)性硬件平臺在重要且實時性要求很高的勵磁控制系統(tǒng)中更合適。智能化的附加控制功能,提高設(shè)備運行效率的必要手段:勵磁控制的基本功能由運行穩(wěn)定、抗干擾性強、可靠性高的專用控制器(前臺來實現(xiàn);可實現(xiàn)友好全面的界面顯示、多規(guī)格的通訊功能、勵磁系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的智能監(jiān)控、試驗錄波、事件順序紀(jì)錄(故障錄波、靜態(tài)實驗仿真等智能化的附加控制功能。完全電氣隔離智能

12、檢測監(jiān)控單元,友好人機界面:兼顧系統(tǒng)的可靠性又實現(xiàn)了系統(tǒng)功能的智能化。檢測監(jiān)控單元與勵磁主控單元完全電氣隔離,不參與勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié),不影響勵磁系統(tǒng)的及時性和可靠性。雙輸入信號(功率加頻率PSS功能(可選擇:我公司微機勵磁采用PSS2A模型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器,已通過RDTS仿真測試,0.12Hz范圍內(nèi)補償性能良好,無單功率反饋型PSS的“反調(diào)”問題。完全獨立隔離,完全冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計:雙微機通道,完獨立的電源供電系統(tǒng),保證調(diào)節(jié)控制裝置供電的可靠性。3.4.3 功率滅磁柜功率散熱部分每個功率橋六只可控硅平面布置,采用敞開式安裝布置方式,大大提高了停風(fēng)運行能力。均流設(shè)計通過可控硅檢測和安裝工藝的提高,通過

13、參數(shù)的匹配、合理的裝配工藝及良好的散熱(可控硅為負(fù)溫度器件,即可以保證正常運行情況下均流系數(shù)不小于0.85。獨立的風(fēng)機電源、雙電源控制單元每個風(fēng)機電源設(shè)有獨立的雙電源。雙電源取一路取自廠用電源,一路取自勵磁變,兩路電源互為為備用,調(diào)節(jié)器自動選擇工作電源,并能無擾動切換。低噪聲高效免維護風(fēng)機冷卻風(fēng)機采用德國原裝進(jìn)口的S4D400低噪聲高效免維護風(fēng)機,其使用壽命大于50000小時。在柜旁1米處感受到的噪音水平小于65dB。3.4.4 滅磁部分特點滅磁其實就是一種故障情況下的重要保護,在特殊狀態(tài)下對主機設(shè)備(發(fā)電機定轉(zhuǎn)子、變壓器及高壓電纜提供可靠的保護!我公司在滅磁及過電壓保護裝置的容量、方案及特殊

14、故障下的保護等方面有以下考慮:滑差保護:我公司設(shè)計的滅磁及過電壓保護回路可以使滅磁電阻(YMR并接于轉(zhuǎn)子兩端,限制轉(zhuǎn)子兩端的正相過電壓,并吸收過電壓能量;機組滑差運行過程中,滅磁電阻會吸收異步運行是轉(zhuǎn)子儲能保護發(fā)電機轉(zhuǎn)子。滅磁:運用交流滅磁,采用ABB E1B/EMS-800系列開關(guān)+非線性電阻滅磁方式。3.4.5 裝配工藝特點采用目前國際上通用柜型,美觀大方。面板的防護等級符合IEC529及GB4208-93標(biāo)準(zhǔn)。采用絲印工藝標(biāo)識。四、ZL-088勵磁系統(tǒng)性能保證1.勵磁系統(tǒng)滿足發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、同期(手動準(zhǔn)同期、自動準(zhǔn)同期、進(jìn)相運行等要求。2.勵磁系統(tǒng)滿足發(fā)電機最大額定容量的要求。3

15、.勵磁系統(tǒng)能滿足發(fā)電機各種工況的運行要求,當(dāng)發(fā)電機端正序電壓為額定值的80%時,還能提供不小于2倍額定勵磁電壓,持續(xù)時間不小于20秒。4.勵磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)為2,勵磁系統(tǒng)頂值電流倍數(shù)為2,勵磁系統(tǒng)在輸出頂值電流情況下,允許持續(xù)時間不小于20S。5.勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間上升不大于0.08s;下降不大于0.15s。6.在下述廠用電電源電壓及頻率偏差范圍內(nèi),勵磁系統(tǒng)能長期連續(xù)正常工作:1交流380/220V系統(tǒng)電壓偏差范圍為額定值的-20%+15%,頻率偏差范圍為-3HZ+2HZ。2直流220V系統(tǒng),電壓偏差范圍為額定值的-20%+10%。7.發(fā)電機空載運行時,頻率變化1%,勵磁系統(tǒng)保證發(fā)電機端電

16、壓波動不大于額定值±0.15%。8.勵磁系統(tǒng)在機端電源頻率為45Hz75.5Hz范圍內(nèi),維持正確工作。9.勵磁裝置采用殘壓起勵模式,配置有交直流電源輔助起勵。直流起勵回路有封閉二極管,起勵回路有起勵后自動退出和起勵不成功的保護電路。起勵電流限制在10%空載勵磁電流之內(nèi)。10.勵磁系統(tǒng)裝設(shè)有過電流過電壓保護及勵磁繞組回路過電壓保護裝置,電壓互感器斷線保護;電源消失及斷線保護。11.勵磁系統(tǒng)保證當(dāng)發(fā)電機勵磁電流和電壓為發(fā)電機額定負(fù)荷下勵磁電流和電壓的1.1倍時,能長期連續(xù)運行。12.勵磁系統(tǒng)保證在勵磁電流小于1.1倍額定勵磁電流長期運行時,勵磁繞組機兩端電壓的最大瞬時值不超過出廠試驗時該

17、繞組對地耐壓試驗電壓幅值的30%。13.在其他任何情況下,勵磁繞組兩端過電壓的瞬時值不超過出廠試驗時繞組對地耐壓試驗電壓幅值的70%。14.勵磁系統(tǒng)滿足在發(fā)電機保證充電容量不小于15Mvar的情況下對11KV線路初始充電要求。充電時電壓調(diào)整范圍為30%100%發(fā)電機額定電壓。15.勵磁系統(tǒng)能現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制,可手動也可自動調(diào)節(jié),送至計算機監(jiān)控系統(tǒng)的直流模擬量為,送至計算機監(jiān)控系統(tǒng)的直流模擬量為420mA,勵磁系統(tǒng)配備與計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口的軟件和硬件,接口采用RS485串行口通訊口。16.勵磁系統(tǒng)中與勵磁繞組直接或經(jīng)整流器相連的電器設(shè)備或組件,勵磁系統(tǒng)中各器件出廠試驗電壓為10倍額定勵磁電壓,最低

18、不小于1500V。對操作直流電源220V回路試驗電壓為2500V。對廠用系統(tǒng)380/220V回路,出廠試驗電壓為3800V。其他出廠試驗電壓按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。17.在穩(wěn)定負(fù)載狀態(tài)下,能維持發(fā)電機定子電壓無擺動,在發(fā)電機最大容量范圍內(nèi),機端電壓調(diào)節(jié)精度不低于0.5%。18.保證機端電壓調(diào)差率整定范圍不小于±15%,并按0.01%的檔距分檔,調(diào)差特性有良好的線性度。19.在發(fā)電機空載運行狀態(tài)下,頻率值每變化1%,勵磁調(diào)節(jié)器保證發(fā)電機電壓變化值不大于額定值的±0.15%。20.自動勵磁調(diào)節(jié)器能在發(fā)電機額定電壓的10%110%范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定、平滑調(diào)節(jié)。21.手動電壓調(diào)節(jié)范圍為空載額定

19、電壓的5%130%范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定、平滑地調(diào)節(jié)。22.空載狀態(tài)下,給定電壓的變化速率為每秒不大于空載電壓的1%/s,不小于額定電壓的0.3%/s。23.發(fā)電機空載運行,轉(zhuǎn)速在0.951.5倍額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),突然投入勵磁,使發(fā)電機機端電壓從零上升至額定值時,電壓超調(diào)量不大于額定電壓的3%,振蕩次數(shù)不超過2次,調(diào)節(jié)時間不大于3s。24.發(fā)電機突然甩額定有功、無功負(fù)荷時,其電壓超調(diào)量不大于額定電壓的5%,振蕩次數(shù)不超過3次,調(diào)節(jié)時間不大于3s。25.發(fā)電機空載運行在額定電壓下突增階躍響應(yīng)±10%,其電壓超調(diào)量不大于額定電壓的5%,調(diào)節(jié)時間不大于3s。26.采用交流采樣技術(shù),能真實、全面、快速

20、地測量發(fā)電機和勵磁裝置的狀態(tài)。27.勵磁系統(tǒng)在受到現(xiàn)場任何電氣操作、雷電、靜電及無線電收發(fā)訊機等電磁干擾時不發(fā)生誤調(diào)、失調(diào)、誤動、拒動等情況。28.裝置支持?jǐn)?shù)字操作和監(jiān)視。29.容錯技術(shù)和自診斷處理,在線故障自診斷功能能夠及時發(fā)出有關(guān)信號,自動采取措施避免和減少故障影響。五、勵磁系統(tǒng)性能參數(shù)描述5.1 一般技術(shù)條件5.1.1 環(huán)境條件安裝地點:室內(nèi);環(huán)境溫度:-20+45;海拔高度:2000米;地震設(shè)防烈度:級;無線電干擾:電磁干擾(EMI1V/m ;電磁兼容性(EMC10V/m 5.1.2 供電電源交流電壓偏差-20%+15%,電壓不對稱不超過5%,頻率偏差±5%直流電壓偏差-20

21、%+10%。5.1.3 勵磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)制造廠洪山電工勵磁方式靜止式自并激勵磁系統(tǒng)勵磁強勵電壓2倍額定勵磁強勵電流2倍額定勵磁系統(tǒng)平均故障間隔時間(MTBF不小于50000h勵磁系統(tǒng)年強行退出比(FOR小于0.04%勵磁裝置平均故障時間<2小時/年.勵磁系統(tǒng)的可使用率>99.9%.退役前使用年限30年非線性電阻使用壽命>15年勵磁電源變壓器的使用壽命 >20年電磁兼容性能能承受三級抗擾度試驗5.2 微機勵磁控制柜5.2.1 調(diào)節(jié)性能調(diào)節(jié)器型號 HWJT-09CS調(diào)節(jié)柜外部尺寸(高×寬×深 2260×800×800mm通道設(shè)置雙(自

22、動/手動通道調(diào)節(jié)器給定方式I/O接點脈寬方式或串行通訊調(diào)節(jié)器電源型式高頻開關(guān)電源調(diào)節(jié)器微機機型工業(yè)控制MPU系統(tǒng)調(diào)節(jié)器供電電源雙電源,交直流并列供電微處理器性能CPU字長32位外頻/內(nèi)頻25/125MHzA/D分辨率2-16D/A分辨率2-16參數(shù)顯示位數(shù) 6位調(diào)節(jié)器性能自動通道”電壓調(diào)節(jié)速度 0.5%額定電壓/s“自動通道”電壓調(diào)節(jié)精度 0.1%“手動通道”電流(電壓變化速度 0.5%額定勵磁電流(電壓/s “手動通道”電流(電壓調(diào)節(jié)精度 0.2%恒無功功率調(diào)節(jié)精度優(yōu)于1.0%額定無功恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)精度優(yōu)于1.0%保證發(fā)電機機端靜差率不大于0.2%調(diào)差范圍及分檔±15%,0.01%

23、頻率值變化1%,機端電壓變化值 <±0.15%環(huán)境溫度在-10+45內(nèi),機端電壓變化值 <±0.15%余弦移相角度 10150度控制方式 P、PI、PD、PID +PSS或線性EOC控制方式階躍階躍量可以在線調(diào)整,范圍1%20%之間,步長0.1%。空載階躍:階躍量5%10%超調(diào)量 <5%階躍量振蕩次數(shù) <3次調(diào)節(jié)時間 <3s100%零起升壓:超調(diào)量<3%額定電壓振蕩次數(shù)<2次調(diào)節(jié)時間<2s甩額定負(fù)荷:電壓超調(diào)量 <5%額定電壓振蕩次數(shù) <3次調(diào)節(jié)時間 <3s手動勵磁調(diào)節(jié)通道電流調(diào)節(jié)范圍 5%130%額定容量電

24、磁兼容性能能承受三級抗擾度試驗通訊接口串行、CAN等現(xiàn)場總線完全獨立的32位微機自動/手動調(diào)節(jié)通道;長期積累的容錯控制專家系統(tǒng);通過國家三級抗擾度電磁兼容(EMC性能測試;PID+PSS控制,自動模式調(diào)節(jié)規(guī)律P、PI、PID可選;功率加頻率型PSS,無反調(diào),能夠有效地抑制各種低頻振蕩;數(shù)字余弦移相技術(shù),移相角度10150度;交流采樣,數(shù)字濾波,電壓測量單元的時間常數(shù)小于20ms;采用高性能開關(guān)電源,適用于勵磁系統(tǒng)在線尖峰,中頻波形畸變,電壓擾動范圍大時可靠工作,且交直流可互換使用;遠(yuǎn)方/現(xiàn)地選擇調(diào)節(jié)控制,互鎖除滅磁開關(guān)跳閘外的軟硬件控制信號;遠(yuǎn)方控制可接受無源節(jié)點信號,也可接受數(shù)據(jù)(電壓、無功

25、、功率因數(shù)設(shè)定控制;雙通道獨立并聯(lián)工作,任意通道均可為主工作通道,備用通道智能跟蹤主通道,無擾切換;自動停機(并網(wǎng)自動減無功到零,解裂回空載電壓或滅磁功能(軟硬件開關(guān);恒無功/恒功率因數(shù)功能(軟硬件開關(guān),遠(yuǎn)程/現(xiàn)地設(shè)置目標(biāo)值;高可靠液晶觸摸屏;零起升壓自動跟蹤系統(tǒng)電壓;硬件模塊化,可以方便升級和擴展;軟件標(biāo)準(zhǔn)化,外部特性向上兼容,可以升級和擴充;各項技術(shù)指標(biāo)滿足或優(yōu)于國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.2.3 勵磁監(jiān)控單元1自動調(diào)節(jié)通道按機端電壓偏差與無功功率調(diào)差進(jìn)行綜合之后自動調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)規(guī)律為PI或PID;手動調(diào)節(jié)通道按勵磁電流偏差進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。2兩套調(diào)節(jié)通道可相互跟蹤并保持調(diào)節(jié)輸出一致,在工作通道發(fā)生故障

26、時自動切換至備用通道,并保證實現(xiàn)通道切換無擾動。3各通道之間能進(jìn)行手動切換。為保證手動切換無擾動,對相互之間的跟蹤進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)調(diào)節(jié)輸出不一致時對待切換通道進(jìn)行閉鎖。待切換通道的調(diào)節(jié)輸出可以用手動操作方式進(jìn)行調(diào)整。4所有通道的勵磁電壓或勵磁電流整定均以軟件方式實現(xiàn),整定的變化速度可在0.3%/s至1%/s之間進(jìn)行調(diào)整。調(diào)差系數(shù)也用軟件方式改變,且可在線修改。在調(diào)節(jié)規(guī)律固定在一種方式時調(diào)節(jié)參數(shù)可以軟件的方式進(jìn)行修改。上述所有調(diào)節(jié)參數(shù)的人工修改設(shè)置口令來加以保護。5當(dāng)調(diào)節(jié)器以絕對值方式接受電站發(fā)電機機端的電壓整定信號時,調(diào)節(jié)器的控制管理機能將整定絕對值轉(zhuǎn)換成脈沖串,其脈寬和周期符合整定速度的要求。6

27、機組停機過程完成后,各個調(diào)節(jié)通道的整定值能自動恢復(fù)到初始狀態(tài)。7機組開機時,各個調(diào)節(jié)通道的初始整定值能自動跟蹤高壓母線電壓以方便準(zhǔn)同期并網(wǎng),機組并網(wǎng)后自動閉鎖該功能。8通道切換可靠,通道切換環(huán)節(jié)的可靠性指標(biāo)高于單個通道。9人機聯(lián)系通過觸摸屏和控制管理機實現(xiàn)。觸摸屏選用彩色LCD,屏幕尺寸7",通過觸摸屏實現(xiàn)以下主要功能:開機前顯示當(dāng)前運行通道號、磁場斷路器位置信號、整流功率柜投入情況、勵磁變壓器溫度、轉(zhuǎn)子溫度、整定初始值等。開機后除顯示上述信息外,還可顯示發(fā)電機有功功率、無功功率、定子電流、定子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓以及發(fā)電機內(nèi)功角等參數(shù)。事故故障信號顯示。調(diào)節(jié)參數(shù)顯示及修改。歷史

28、資料存儲及故障追憶。調(diào)節(jié)器具有與電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信的接口電路,交換的信息包括上行運行信息和下行控制信息。下行信息主要有電壓整定值、整定方式、成組或單機運行方式;上行信息主要有勵磁系統(tǒng)運行方式、運行狀態(tài)以及事故故障信號等。通信規(guī)約滿足鎖兒頭電站監(jiān)控系統(tǒng)的要求,投標(biāo)人負(fù)責(zé)向電站監(jiān)控系統(tǒng)承包人提供通信協(xié)議及內(nèi)容,具體信息內(nèi)容在設(shè)計聯(lián)絡(luò)會上協(xié)商確定。10勵磁調(diào)節(jié)器還具有故障自診斷功能,自診斷功能能將故障點準(zhǔn)確定位到具體板件。5.2.4 勵磁系統(tǒng)雙通道 雙通道自動跟蹤功能及自動切換原理圖目前采用的控制系統(tǒng)在系統(tǒng)冗余方面通常為雙通道互為備用,但在備用方式上通常需區(qū)分冷備用及熱備用兩種方式。所謂冷備

29、用,是指在正常運行方式下,系統(tǒng)中只有一個通道在輸出,另一通道跟蹤主通道運行;只有在運行通道故障的情況下,系統(tǒng)通過切換裝置將運行通道退出,同時將備用通道投入運行。通常也稱該方式為主/備冗余方式。該方式的關(guān)鍵技術(shù)在切換方面,切換過程需可靠,同時備用通道需長期跟蹤工作通道的運行,獨立于雙通道的判斷及切換電路是該方式的不足之處,往往易造成切換問題,即從主通道切換至備用通道常常切換不過來。雙通道微機勵磁調(diào)節(jié)器標(biāo)準(zhǔn)配置采用的是雙通道互為熱備用方式雙通道并聯(lián)運行方式。該方式的最大特點是:在正常運行的方式下,雙通道同時輸出。出現(xiàn)某通道故障,控制系統(tǒng)通過其自身的軟、硬件診斷系統(tǒng)(WATCHDOG 及相互通訊,自

30、動地將故障通道退出。該方式的優(yōu)點在于從根本上避免了主/備方式下的切換及判斷所帶來的一系列問題,系統(tǒng)的可靠性要高。根據(jù)用戶要求或在特殊勵磁方式下,也可采用主從備用方式。5.2.5 控制及調(diào)節(jié)功能5.2.5.1 PID 控制數(shù)字PID 技術(shù)是將測量到的發(fā)電機電壓與給定值求差,再經(jīng)線性放大,再進(jìn)入超前滯后校準(zhǔn)環(huán)節(jié),使系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)能力,保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度并使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。K LLP pssFG U I ST S T ST S T k U U SU +手動控制是一種備用控制方式,當(dāng)自動控制故障時自動切換到手動運行。手動控制在調(diào)試和故障時會用到。手動控制以發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流作反饋量,經(jīng)過PI 校正后輸出控

31、制量。 手動控制和自動控制互相自動跟蹤。 恒機端電壓閉環(huán)運行方式; 恒轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)運行方式;恒無功閉環(huán)運行方式;恒定觸發(fā)角運行;恒功率因數(shù)運行方式;系統(tǒng)電壓跟蹤方式。為保持多臺機組并聯(lián)運行,實現(xiàn)機組之間無功的穩(wěn)定分配,調(diào)節(jié)器設(shè)置正調(diào)差功能;另一方面為縮短單元接線機組與系統(tǒng)的電氣距離,補償主變的阻抗壓降,設(shè)置負(fù)調(diào)差功能;實際運行時根據(jù)發(fā)電機主接線方式選擇,范圍為±15%,整定步長為0.01%。手動零起升壓,自動零起升壓,自動軟起升壓。手動零起升壓是指發(fā)電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后,手動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器給定電壓,實現(xiàn)機端電壓逐漸升壓。該方式是在調(diào)節(jié)器首次進(jìn)行升壓試驗或定子短路試驗等情況下使用。自動零起升

32、壓是指系統(tǒng)收到開機命令后,自動將機端電壓升到95%100%額定值,該方式作為發(fā)電機正常運行的升壓方式。自動軟起升壓是指系統(tǒng)收到開機命令后,首先將機端電壓升到20%額定值,然后由調(diào)節(jié)器逐漸增加給定值使機端電壓達(dá)到額定。該方式是為了滿足在有些特殊情況下零起升壓要求。5.2.6 功率加頻率型PSS控制器PSS控制器是大型發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的一個標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊,它的作用是輔助控制勵磁輸出,以抑制發(fā)電機的低頻振蕩,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS的輸入一般有發(fā)電機的電功率、機組的軸速度和端電壓的頻率。但使用最多、最普遍的還是發(fā)電機的電功率。使用電功率作為輸入信號的最主要的缺點是無功功率的“反調(diào)”

33、問題,即在機組正常增減原動機功率輸入時,發(fā)電機的無功功率會有比較大的、不能允許的減少或增加。我國現(xiàn)正在實行各大區(qū)聯(lián)網(wǎng),經(jīng)權(quán)威科研院所的大量仿真計算和現(xiàn)場調(diào)試,區(qū)域電網(wǎng)之間存在0.10.3Hz的低頻振蕩模式,采用單一電功率為輸入信號的PSS,在采用滿足對0.12.0Hz頻率范圍內(nèi)的低頻振蕩提供正阻尼的參數(shù)后,往往會使“反調(diào)”現(xiàn)象變得嚴(yán)重。我公司在研發(fā)HWJT-09CS勵磁調(diào)節(jié)器的軟件時,參考IEEE PSS2A模型、國內(nèi)科研院所以及高校的理論研究成果,研制了雙輸入信號(功率加頻率PSS,經(jīng)過動模試驗RTDS對比測試和現(xiàn)場試驗,效果理想。勵磁調(diào)節(jié)器通過交流采樣發(fā)電機PT、CT的電壓電流值,可快速精

34、確的測量出轉(zhuǎn)子的角頻率或機端電壓的電頻率f及電功率信號Pe。在擾動發(fā)生時,根據(jù)有功偏差P和轉(zhuǎn)速偏差的大小,經(jīng)過PSS校正環(huán)節(jié),計算出PSS輸出值并疊加在調(diào)節(jié)器PID環(huán)節(jié)的輸出上。通過相關(guān)校正方法,在較寬的頻率范圍內(nèi)向發(fā)電機提供一個阻尼低頻振蕩的附加力矩,動態(tài)地改變機組電磁功率輸出,增加功率阻尼系數(shù),從而有效地抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩,提高機組的靜穩(wěn)特性。PSS數(shù)學(xué)模型符合IEEE Std. 421-2A的規(guī)定,其詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型如圖所示。 特別地,該模型可以代表如下所述的兩種截然不同的雙輸入穩(wěn)定器的實現(xiàn)方式:在系統(tǒng)振蕩的頻率范圍內(nèi),穩(wěn)定器起電氣功率輸入穩(wěn)定器的作用。它們用轉(zhuǎn)速或頻率作為輸入以產(chǎn)生等

35、值的機械功率信號,使總信號對機械功率的變化不敏感。穩(wěn)定器使用轉(zhuǎn)速(或頻率和電氣功率的綜合信號。這類系統(tǒng)通常直接使用轉(zhuǎn)速信號(即沒有相位超前補償環(huán)節(jié),增加一個電氣功率的比例環(huán)節(jié)以取得滿意的(對穩(wěn)定信號的整形。同一模型用于上述兩種雙輸入穩(wěn)定器,當(dāng)取得相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定作用時,模型的參數(shù)可能大不相同。對于每一輸入,兩級隔直(Tw1至Tw4可能和傳感器時間常數(shù)、積分時間常數(shù)(T6、T7一起表示。對于第一種雙輸入的穩(wěn)定器Ks3一般為1,K2為T7/2H,這里H是同步電機的轉(zhuǎn)動慣量,Vsi1一般代表速度或頻率,Vsi2是功率信號。指數(shù)N(最大為4的整數(shù)和M(最大為2的整數(shù),代表“斜坡跟蹤”或簡單的濾波特性。相位補

36、償功能由兩級超前-滯后或滯后-超前模塊(T1至T4提供。5.3 可控硅功率整流裝置5.3.1 概述隨著大功率高耐壓硅整流元件的出現(xiàn),在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中,現(xiàn)多采用可控硅整流器,將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源,給發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組提供勵磁電流。本方案功率滅磁裝置;晶閘管采用強迫風(fēng)冷卻,鋁材散熱器,采用敞開式;裝置更能適應(yīng)惡劣環(huán)境條件。并且功率滅磁柜配置低噪聲風(fēng)機在正常工況條件下自動啟動風(fēng)機,滿足運行條件下的要求。(1可控硅元件在滿負(fù)荷運行溫度下及阻斷期間,其額定反峰電壓不小于勵磁變壓器二次側(cè)最大峰值電壓的2.5倍。(2每一個可控硅支路配一個限流熔斷器。如果在一個可控硅元件故障時,斷開此支路,避免其它可

37、控硅元件及熔斷器受到損壞。(3可控硅設(shè)暫態(tài)過壓保護設(shè)備,以使整流器免受交直流系統(tǒng)的暫態(tài)過壓的損壞。(4 優(yōu)選參數(shù)性能相匹配的硅晶閘管元件,使整流器并聯(lián)運行的各支路之間均流系數(shù)不低于0.9,均壓系數(shù)不低于0.9.(5可控硅元件及熔斷器為組件,并具有互換性。(6在整流裝置的交、直流側(cè)均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的過流、過壓保護,并相互配合協(xié)調(diào)。每個硅晶閘管元件均應(yīng)并聯(lián)RC回路,以抑制硅晶閘管換相過電壓。(7整流裝置各并聯(lián)橋路均裝于一個整流功率柜內(nèi),為保證可靠性,晶閘管整流元件采用板式安裝,晶閘管整流元件及其保護元件都置于風(fēng)道內(nèi)。為便于檢修,每個并聯(lián)支路共陽極三個硅晶閘管整流元件和共陰極三個硅晶閘管整流元件及其保護

38、元件分別采用箱式結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝。整流功率柜采用強迫風(fēng)冷,每個整流柜設(shè)置國外專業(yè)公司制造并原裝進(jìn)口的低噪聲、免維護風(fēng)機,其使用壽命要求大于50000小時。在柜旁1米處感受到的噪音水平不超過65dB,風(fēng)機能長期無故障運行,風(fēng)路為底部進(jìn)風(fēng)頂部排風(fēng)方式,風(fēng)機設(shè)計考慮維修方便和快速更換。(8 在額定負(fù)載運行溫度下,晶閘管在阻斷時承受反向峰值電壓的能力不小于2.75倍的勵磁變壓器低壓側(cè)峰值電壓。(9整流功率柜設(shè)置硅晶閘管元件、快速熔斷器故障指示燈。為便于檢修,每個整流功率柜在交流側(cè)及直流側(cè)都設(shè)置具有足夠承受負(fù)載能力的隔離刀閘。5.3.2 功率單元技術(shù)指標(biāo)功率滅磁柜尺寸(高×寬×深 22

39、60×800×600mm晶閘管整流橋數(shù)量 2晶閘管整流橋并聯(lián)支路數(shù) 2晶閘管元件廠家及型號 KP2000V/600A晶閘管元件額定正向平均電流 600晶閘管元件反向峰值電壓 2000V晶閘管允許結(jié)溫125晶閘管整流橋支臂串聯(lián)快速熔斷器參數(shù) 600V/700A噪音水平65dB整流橋的強勵能力 2倍額定,大于20s整流橋冷卻方式強迫風(fēng)冷5.3.3 整流裝置技術(shù)性能通過對可控硅參數(shù)的匹配及配線工藝使得正常運行情況下均流系數(shù)不小于0.9,非正常情況下通過調(diào)節(jié)器控制、調(diào)節(jié)實現(xiàn)動態(tài)均流,也能保證理想的均流效果。需要特別指出的是,元件的管壓降與元件的發(fā)熱相關(guān),當(dāng)采用相同條件的優(yōu)良散熱器后

40、,元件的均流會有更好的效果。當(dāng)風(fēng)機停運后,整流橋輸出能力如下表: 元件設(shè)置快速熔斷器過流保護,當(dāng)快速熔斷器過流熔斷,發(fā)出報警信號。5.3.3.4交、直流過電壓保護HGL系列整流裝置的過壓保護,如下圖所示 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng),產(chǎn)生過電壓的原因,主要有如下四種:大氣過電壓;操作過電壓,如自同期并網(wǎng)、過流繼電器動作、快速熔斷器熔斷等引起;發(fā)電機失步、相間短路、相對地短路時在勵磁繞組中產(chǎn)生的過電壓;換相過電壓,整流元件交替地導(dǎo)通和截止所引起的過電壓。產(chǎn)生過電壓的物理本質(zhì),是由于電路中積累的電磁能量消散不掉。要保護元件免受過電壓的沖擊,其實質(zhì)就是要減少加在元件上的電磁能量。采取的措施是吸收這些能量和降

41、低能量消散速度。壓敏電阻RVac主要用于吸收交流側(cè)過電壓,壓敏電阻RV用于吸收直流側(cè)的過電壓,R1C1R6C6構(gòu)成了元件上的過電壓吸收電路。在大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中,由于勵磁電壓高、勵磁電流大,所產(chǎn)生的過電壓能量大,則再裝設(shè)吸收ABB技術(shù)的吸收網(wǎng)絡(luò),通過橋臂RC吸收和吸收網(wǎng)絡(luò)可吸收可控硅換相時來自勵磁變的雜散磁場能量,保證可控硅換相過電壓保護器在電源直流側(cè)將尖峰率限制在1.5倍以下。吸收網(wǎng)絡(luò)可安裝在功率柜或滅磁柜中?？煽毓柽x取參數(shù)時,考慮了在惡劣條件(單只可控硅2倍強勵下仍留有的裕量,保證在任何正常工況下的可靠運行。可控硅整流橋的觸發(fā)脈沖由勵磁調(diào)節(jié)器直接形成,脈沖產(chǎn)生和脈沖放大部分均設(shè)置脈沖檢測

42、回路,當(dāng)脈沖出現(xiàn)丟失或異常時,能迅速進(jìn)行報警,同時切除故障脈沖。脈沖變壓器將調(diào)節(jié)器控制部分與功率主回路隔離,我公司自行研制的脈沖變壓器,工頻耐壓達(dá)1.5萬伏/1分鐘。能可靠安全觸發(fā)可控硅。脈沖變壓器絕緣電壓為陽極電壓的10倍。5.4 滅磁及過壓保護裝置滅磁斷路器型號 E1B/EMS-800滅磁斷路器廠家 ABB斷口數(shù)量 4斷口額定電壓 1000V額定電流 800A操作電壓 DC220V最大合閘電流 <5A5.4.1 簡述武漢洪山電工科技有限公司是我國較早從事發(fā)電機滅磁系統(tǒng)研究的單位之一,公司的技術(shù)總工、我國著名的勵磁專家章賢教授早在1983年,對水輪發(fā)電機組的滅磁進(jìn)行了較深入的研究。19

43、84年對葛州壩電廠175MW發(fā)電機組滅磁系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),我公司首次采用了“氧化鋅非線性電阻”滅磁,解決了經(jīng)常燒毀滅磁開關(guān)的故障,該攻關(guān)項目獲得了水利水電部科技進(jìn)步二等獎及國家科技進(jìn)步三等獎。滅磁方式:發(fā)電機正常非電氣事故停機采用可控硅整流器的逆變方式進(jìn)行滅磁;發(fā)電機電氣事故停機時采用勵磁回路斷路器加非線性電阻方式進(jìn)行滅磁。逆變滅磁連續(xù)、穩(wěn)定、不發(fā)生顛覆。(逆變滅磁:利用三相全控橋的逆變工作狀態(tài)。可控硅移相觸發(fā)脈沖控制角由<90O的整流狀態(tài)突然后退到>90O某一適當(dāng)角度,此時勵磁電源改變極性,以反電勢形式加于勵磁繞組,使轉(zhuǎn)子電流迅速衰減到零的滅磁過程。滅磁系統(tǒng)的功能包括:1 正常停機操

44、作采用逆變滅磁的方式,磁場斷路器不動作,這樣可以減少磁場斷路器的操作,提高發(fā)電機事故滅磁的可靠性;2 在事故緊急停機滅磁情況下,由繼電保護啟動磁場斷路器跳閘,實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場儲能的快速釋放滅磁。3 磁場斷路器分閘移能滅磁要滿足所有事故工況,實現(xiàn)安全、快速滅磁。4磁場滅磁及轉(zhuǎn)子過電壓時,非線性放電阻將自動接入。在任何需要滅磁的工況下包括空載誤強勵,滅磁裝置都能可靠滅磁。5當(dāng)發(fā)電機在105%過電壓下,定子三相短路且跳開勵磁回路之后,滅磁電阻能在1秒內(nèi)將儲存于發(fā)電機磁場的能量放出,使最大勵磁電流值下降到額定勵磁電流值10%。6勵磁回路斷路器額定值,保證在105%額定電壓和額定負(fù)荷時的勵磁電流下,定子三相

45、短路后,滅磁回路閉合瞬間發(fā)生在非線性滅磁電阻兩端電壓的225%。考慮到發(fā)電機滅磁保護,其保護范圍包括:發(fā)電機組本體故障,包括定子相間短路、匝間短路以及繞組端部短路等;發(fā)電機出口短路;發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障(包括勵磁變壓器故障、發(fā)電機滑環(huán)短路、轉(zhuǎn)子繞組短路與勵磁主回路其它部分短路、組件故障以及發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器故障等,滅磁保護同時還可作為主變壓器故障的后備保護。由此可見,滅磁系統(tǒng)的設(shè)計原則包括:1 高度可靠,能夠在包含機端短路、空載失控誤強勵等危險工況下安全可靠滅磁,滅磁過程無危險過電壓產(chǎn)生,確保發(fā)電機本體安全;2 具有快速性,在發(fā)生嚴(yán)重事故情況下能夠安全迅速熄滅發(fā)電機內(nèi)部磁場,減小事故范圍;3 對合

46、閘和分閘回路完整性的監(jiān)視功能及具有機械和電氣防跳措施;4 滅磁組件(磁場斷路器、滅磁電阻等選擇技術(shù)成熟、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的產(chǎn)品,同等條件下,滅磁系統(tǒng)組件選擇簡單可靠,便于維護、檢修;5 滅磁組件具有自身故障快速退出功能,在發(fā)生故障時,能夠迅速自動退出運行,不影響主發(fā)電機組繼續(xù)安全運行;6磁場斷路器具有兩路電氣完全獨立的雙跳閘線圈,能可靠動作。滅磁是在發(fā)電機組內(nèi)部發(fā)生故障時,在轉(zhuǎn)子絕緣允許的條件下,盡快地將發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中的磁場能量減弱到盡可能小的過程。1984年由章賢教授、方思立教授、馬國農(nóng)教授、朱方教授提出了并聯(lián)滅磁的方案,主要是采用磁場斷路器和滅磁電阻并聯(lián)移能滅磁方式。目前移能滅磁的快速可靠性

47、已經(jīng)得到一致公認(rèn),而實現(xiàn)移能滅磁的關(guān)鍵是開斷電壓(開關(guān)弧壓必須大于滅磁電阻最大殘壓與勵磁電源最高電壓之和。隨著發(fā)電機容量的不斷增大,電力系統(tǒng)穩(wěn)定對快速強勵要求的提高,對開關(guān)開斷電壓的要求越來越高。而目前國內(nèi)外高弧壓、高可靠性的直流磁場斷路器選用比較困難。另外如果采用大容量高弧壓的強力開關(guān),這樣既增加了技術(shù)難度又增加了設(shè)備造價。同時,在強力開關(guān)開斷時產(chǎn)生的過高電壓會對勵磁變壓器、可控硅整流裝置、轉(zhuǎn)子絕緣造成損傷。針對以上情況,提出了交流電壓滅磁方式。交流電壓滅磁技術(shù)在各大型機組上已有較多應(yīng)用,自2000年5月15日在白山電廠300MW的2#機組進(jìn)行了交流電壓滅磁的現(xiàn)場工業(yè)試驗并同時投入機組運行至

48、今,全國已有近30臺機組應(yīng)用了交流電壓滅磁技術(shù),運行情況良好。交流電壓滅磁的基本原理交流電壓滅磁就是在滅磁時需要切除勵磁電源的可控硅觸發(fā)脈沖(簡稱切脈沖,然后跳滅磁開關(guān)。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子是具有儲能的大電感,其釋能的時間常數(shù)為幾秒量級,切脈沖后,它相當(dāng)于一直流恒流源,也就是使勵磁電源的可控硅始終有兩只導(dǎo)通、四只關(guān)斷;由于可控硅觸發(fā)脈沖被切除,四只關(guān)斷的可控硅管不會再導(dǎo)通,但因轉(zhuǎn)子的直流恒流源作用,兩只導(dǎo)通的可控硅始終導(dǎo)通,且不可控;又因該直流恒流源的輸出為單方向直流,兩只導(dǎo)通的可控硅在此僅相當(dāng)于導(dǎo)體。這就使得在與勵磁電源輸入端相連接的三相支路中有兩相電流流過,一相無電流,在此過程中,三相勵磁變壓器

49、只相當(dāng)于單相交流電壓源,其輸出僅為單相正弦波電壓,此時,勵磁電源相當(dāng)于一交流恒流源,拉脈沖以后的電路圖可以等效為如下圖所示。 這樣電流回路由于上述單相交流恒壓源與轉(zhuǎn)子形成的直流恒流源串聯(lián)而形成閉合回路。當(dāng)滅磁開關(guān)開斷時,就使得開關(guān)的斷口處產(chǎn)生弧壓。利用上述開關(guān)斷開時的弧壓和勵磁變壓器所輸出的單相交流電壓的迭加,當(dāng)滿足條件UK±UzUR時,轉(zhuǎn)子電流全部切換到ZnO中,隨即使開關(guān)斷口點熄弧開關(guān)開斷成功,將發(fā)電機轉(zhuǎn)子儲存的磁能經(jīng)ZnO釋放,完成快速滅磁。實際運行情況交流滅磁技術(shù)已在國內(nèi)外許多電站中有廣泛的應(yīng)用,運行情況良好。如,四川色爾古水電站(3X50MW發(fā)電機額定勵磁電壓(Ufe=46

50、4V與三峽700MW 機組參數(shù)接近, 1#3#機組運用了交流滅磁技術(shù),于2009年成功投運,至今運行良好。 中水色爾古電站(3X50MW勵磁系統(tǒng)設(shè)備 越南Sepok4電廠勵磁系統(tǒng)設(shè)備 交流電壓滅磁時轉(zhuǎn)子電壓波形圖 直接跳滅磁開關(guān)移能滅磁時轉(zhuǎn)子電壓波形從兩圖的比較中可以看到,交流電壓滅磁的換流速度比普通的開關(guān)移能滅磁速度更快,錄波開始1.34s之后,脈沖被封住,封脈沖后約20ms磁場開關(guān)分閘,磁場開關(guān)分閘之后,不到10ms即換流成功;而直接跳滅磁開關(guān),錄波開始1.174ms后轉(zhuǎn)子電壓開始減小,表明磁場開關(guān)分閘,到約1.208s換流成功,時間超過30ms。交流電壓滅磁時,磁場開關(guān)的燃弧時間更短,弧

51、電壓也更低,電弧能量就更小,對磁場開關(guān)觸頭的損傷更小。隨著交流負(fù)電壓滅磁理論的提出、論證,以及經(jīng)過實驗室、現(xiàn)場的試驗及投運和成功,驗證了交流電壓滅磁技術(shù)理論的可行性;證明在大型同步發(fā)電機自并勵系統(tǒng)中運用交流電壓滅磁技術(shù),各種工況下都可以使非線性滅磁電阻可靠滅磁;交流電壓滅磁解決了大型同步發(fā)電機自并勵系統(tǒng)滅磁的技術(shù)難題;同時利用交流電壓滅磁技術(shù)可以降低開關(guān)的技術(shù)要求,減少開關(guān)的造價。故此,運用交流滅磁,采用專業(yè)磁場斷路器+非線性滅磁方式,故障跳閘滅磁時同時切除勵磁電源的可控硅觸發(fā)脈沖(簡稱切脈沖,然后跳滅磁開關(guān)。洪山電工交流滅磁技術(shù)的典型業(yè)績表 發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)需要滅磁及過電壓保護的工況有多種,最

52、常見的有:1滅磁過電壓過電壓的時間短,持續(xù)時間不長,能量較大且集中。2換相過電壓可控硅換相尖峰過電壓的時間極短,能量小,但頻率高,可能會導(dǎo)致可控硅損壞、機組誤強勵、誤失磁等故障,故需采取保護措施。3異步過電壓由于發(fā)電機非全相或異步運行而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)過電壓,此種過電壓能量極大,破壞力極強,且時間無法預(yù)測。這種運行狀況出現(xiàn)較少,但危害很大,應(yīng)引起重視。一個完備的保護方案必須能夠?qū)ι鲜龈鞣N過電壓進(jìn)行有效的吸收和保護,所以,針對上述各種過電壓,我們的設(shè)計方案如下:轉(zhuǎn)子直流側(cè)配置磁場斷路器(滅磁開關(guān)+非線性滅磁及過壓保護電阻的模式。原理圖如下: 滅磁電阻采用非線性電阻上兩圖中Ur為磁場斷路器,R101

53、為滅磁電阻,R為功率橋過電壓保護電阻。R101電阻主要用于滅磁,吸收轉(zhuǎn)子磁場能量,同時兼作為轉(zhuǎn)子的過電壓保護電阻,與R串接的VD二極管構(gòu)成滅磁和過電壓保護回路跨接器,正常運行情況下,二極管處于阻斷狀態(tài),R101電阻不存在電壓,荷電率很低,大大延長了電阻的使用壽命;當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組兩端出現(xiàn)高于整定電壓值或接收到有效的滅磁信號時,二極管處于正向?qū)ㄓ糜趯崿F(xiàn)滅磁和限制轉(zhuǎn)子過電壓。R主要用于功率橋過電壓吸收及保護,并聯(lián)到可控硅直流橋直流側(cè),當(dāng)滅磁開關(guān)跳開后,實現(xiàn)限壓吸收和保護。磁場斷路器根據(jù)如下要求選擇:磁場斷路器滿足機組額定勵磁電壓、額定勵磁電流下長期工作;勵磁系統(tǒng)直流主回路設(shè)1臺空氣開斷型、帶滅弧裝置的

54、快速直流磁場斷路器;磁場斷路器采用電氣上獨立的跳閘線圈,保證可靠動作,操作機構(gòu)能電動和手動,帶防跳措施,操作電壓為直流220V;磁場斷路器最低弧壓大于非線性電阻的殘壓;磁場斷路器的額定電流不小于發(fā)電機額定負(fù)荷時勵磁電流的1.2倍,并能在最大磁場電壓、發(fā)電機端三相短路或空載誤強勵情況下能成功地斷開發(fā)電機磁場電流及可靠地投入滅磁電阻對發(fā)電機進(jìn)行滅磁;在最大磁場電壓下,斷路器能分?jǐn)噢D(zhuǎn)子正、負(fù)極回路短路電流;斷路器操作機構(gòu)能電動和手動,并帶有防跳措施,操作電壓為直流220V。斷路器觸頭的型式易于檢修和更換,斷路器的操作機構(gòu)易于接近、檢修。磁場斷路器最小斷流能力不大于額定勵磁電流的6%,最大分?jǐn)嚯娏鞑恍?/p>

55、于額定勵磁電流的300%,最大分?jǐn)嚯妷捍笥趶妱顣r發(fā)電機勵磁繞組的頂值電壓。勵磁回路斷路器額定耐壓值,至少是在105%額定電壓和額定負(fù)荷時的勵磁電流下三相短路后,滅磁回路閉合瞬間發(fā)生在非線性滅磁電阻兩端電壓的225%。磁場斷路器在首次故障檢修前的動作次數(shù)不小于15000次跳/合閘操作,使用壽命不小于30000次跳/合閘操作。滅磁開可通過現(xiàn)地、遠(yuǎn)方實現(xiàn)分、合閘,也可通過發(fā)電機保護裝置自動跳閘。磁場斷路器參數(shù) 滅磁電阻選用ZnO非線性電阻,滅磁能容滿足機組在各種工況運行條件下滅磁要求。滅磁電阻特性曲線:壓敏電阻的非線性特性可以用下式描述:U=CI式中:U為壓敏電阻的電壓,I為通過壓敏電組的電流,為非

56、線性系數(shù),C為比例系數(shù)。顯然,越小,壓敏電阻的壓敏特性越好。 壓敏電阻伏安特性從式中可以看出, 值越小,I的變化對U值影響就越小,亦即非線性特性越好。本技術(shù)方案中,滅磁電阻選用ZnO非線性電阻,氧化鋅的伏安特性如下圖所示。 氧化鋅非線性電阻典型特性曲線非線性電阻選擇技術(shù)要求1根據(jù)招標(biāo)文件及國標(biāo)大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件關(guān)于采用非線性電阻的滅磁裝置的相關(guān)技術(shù)要求:2滅磁電阻應(yīng)采用ZnO非線性電阻。在包括帶機端三相短路滅磁的最嚴(yán)重滅磁工況下,需要非線性電阻承受的耗能容量不超過其工作能容量的80%,在20%的非線性電阻組件退出運行時,應(yīng)仍能滿足滅磁設(shè)備的要求。非線性電阻應(yīng)能在盡可能短的時間內(nèi)釋放磁場能量,滅磁過程中,勵磁繞組反向電壓不低于勵磁繞組出廠對地耐受試驗電壓幅值的30%,不高于勵磁繞組出廠對地耐受試驗電壓幅值的50%。當(dāng)發(fā)電機在105%過電壓下定子三相短路而