ABB-UN5000勵(lì)磁系統(tǒng)專題

系統(tǒng)設(shè)備介紹運(yùn)行操作性能要求UN5000勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)清單運(yùn)行方式保護(hù)及邏輯回路隱極同步發(fā)電機(jī)

轉(zhuǎn)子下線大電流集電環(huán)

電刷就地控制屏

LCP正常運(yùn)行中的LCP狀態(tài)維護(hù)操作面板(手持屏)

UNS0874多功能手持屏用于調(diào)試和維護(hù)。具有就地操作、參數(shù)設(shè)定和應(yīng)用程序編程功能?？娠@示勵(lì)磁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓）、設(shè)定參數(shù)。還具有實(shí)時(shí)報(bào)警和故障記錄管理功能。

該手持屏有16個(gè)觸摸鍵和一個(gè)4×20字符的液晶顯示屏，類似于一個(gè)袖珍計(jì)算器。它通過(guò)串行接口RS485與勵(lì)磁裝置相連接，數(shù)據(jù)傳輸速率為9600位/秒。手持屏的電源通過(guò)串行電纜提供，其本身不需電池。

手持屏與AVR雙通道之間的通訊是通過(guò)公共接口實(shí)現(xiàn)的。兩通道由各自的ID識(shí)別號(hào)區(qū)分，不需要重新連接電纜，就可以自由選擇與任一通道進(jìn)行通訊。

CMT是一個(gè)非常便捷的軟件工具，它可以安裝在個(gè)人電腦中，用于設(shè)備的調(diào)試和維護(hù)。它的主要功能：

1、就地控制面板功能

2、趨勢(shì)圖功能

3、故障錄波功能

4、顯示和刪除內(nèi)部故障記錄功能

5、軟件框圖實(shí)時(shí)顯示功能

6、編程功能

7、參數(shù)修改、裝載和磁盤保存功能

8、以文件形式保存當(dāng)前設(shè)定和圖形記錄功能調(diào)試維護(hù)工具（CMT）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)AVR勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用數(shù)字微機(jī)型，AVR中裝設(shè)無(wú)功功率、功率因數(shù)等自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)有過(guò)勵(lì)磁限制、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、低勵(lì)磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)和PT斷線閉鎖保護(hù)等單元；其附加功能包括轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子溫度測(cè)量、串口通訊模塊、跨接器、DSP智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。采用兩路完全相同且獨(dú)立的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運(yùn)行，兩路通道間能相互自動(dòng)跟蹤，當(dāng)一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)無(wú)擾切換到另一通道運(yùn)行。手動(dòng)、自動(dòng)電路應(yīng)能相互自動(dòng)跟蹤；當(dāng)自動(dòng)回路故障時(shí)能自動(dòng)無(wú)擾切換到手動(dòng)。CT、PT均為兩路獨(dú)立的輸入回路。通電前的檢查勵(lì)磁系統(tǒng)投入之前，必須保證所需要的全部電源已經(jīng)送電，必須保證能安全啟動(dòng)。必須進(jìn)行下述的檢查：系統(tǒng)的維護(hù)工作已完成。控制和電源柜已準(zhǔn)備好待運(yùn)行并且適當(dāng)?shù)乇绘i定。發(fā)電機(jī)輸出空載，到勵(lì)磁變壓器及勵(lì)磁柜的輸入/輸出電纜斷開(臨時(shí)接地線拆除)。滅磁開關(guān)的控制電源及調(diào)節(jié)器電源已送電。沒有報(bào)警和故障信息產(chǎn)生。勵(lì)磁系統(tǒng)切換到遠(yuǎn)方控制方式。勵(lì)磁系統(tǒng)切換到自動(dòng)運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(檢查顯示儀表上的轉(zhuǎn)速)。通電順序動(dòng)作顯示控制1勵(lì)磁開關(guān)合上指示燈ON亮勵(lì)磁開關(guān)已合上2勵(lì)磁系統(tǒng)投入指示燈ON亮在5－20秒內(nèi)建壓

發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行3勵(lì)磁系統(tǒng)準(zhǔn)備低負(fù)載運(yùn)行。使用上升/下降鍵可以將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到電網(wǎng)電壓。發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到設(shè)定點(diǎn)。4當(dāng)電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓同步時(shí)，閉合發(fā)電機(jī)的主電路開關(guān)。發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率接近于零。

發(fā)電機(jī)低負(fù)載運(yùn)行5使用上升/下降鍵設(shè)定發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率到期望的運(yùn)行極限以內(nèi)。調(diào)整發(fā)電機(jī)的電壓，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一定的無(wú)功功率。運(yùn)行期間應(yīng)當(dāng)進(jìn)行下述的定期檢查：a) 在控制室中無(wú)限制器動(dòng)作。工作調(diào)節(jié)器的設(shè)定點(diǎn)沒有達(dá)到極限設(shè)定值。通道之間是平衡的，并且通道切換已準(zhǔn)備就緒。勵(lì)磁電流、發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率是穩(wěn)定的。b) 在勵(lì)磁柜中:無(wú)報(bào)警動(dòng)作。無(wú)非正常的噪音。停機(jī)順序動(dòng)作顯示控制6發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列：

-通過(guò)發(fā)電機(jī)電壓設(shè)定點(diǎn)來(lái)減小無(wú)功功率。

–通過(guò)透平調(diào)節(jié)器減小有功功率。–斷開發(fā)電機(jī)主電路開關(guān)7&8勵(lì)磁系統(tǒng)退出，勵(lì)磁開關(guān)斷開指示燈OFF亮發(fā)電機(jī)電壓在幾秒鐘內(nèi)下降到零。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)與滅磁起勵(lì)開始時(shí)，發(fā)電機(jī)的起勵(lì)能量來(lái)自發(fā)電機(jī)殘壓。當(dāng)可控硅的輸入電壓升到10V～20V時(shí)，可控硅整流橋和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就投入正常工作，由AVR控制進(jìn)行軟起勵(lì)過(guò)程。如果因長(zhǎng)期停機(jī)等原因造成發(fā)電機(jī)的殘壓不能滿足起勵(lì)要求時(shí)，采用220VDC電源起勵(lì)方式，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓上升到規(guī)定值時(shí)，起勵(lì)回路自動(dòng)脫開。自動(dòng)滅磁裝置裝在勵(lì)磁回路直流側(cè)。滅磁開關(guān)的額定參數(shù)按勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)工況（機(jī)端電壓為80%額定電壓時(shí)，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)2倍額定勵(lì)磁電壓）選擇。滅磁開關(guān)型號(hào)為HPB60M－81S額定電壓1000V，開斷電壓3000V，設(shè)計(jì)開斷電壓1900V，短路電流開斷能力100KA以上。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)性能當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和電流不超過(guò)其額定勵(lì)磁電流和電壓的1.1倍時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)能連續(xù)運(yùn)行。勵(lì)磁系統(tǒng)具有短時(shí)過(guò)載能力，勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)不小于2（靜止勵(lì)磁系統(tǒng)即使定子電壓降到80%額定值時(shí)），允許強(qiáng)勵(lì)時(shí)間為20秒。勵(lì)磁系統(tǒng)具備高起始響應(yīng)特性，在0.05秒內(nèi)勵(lì)磁電壓增長(zhǎng)值達(dá)到頂值電壓和額定電壓差值的95%。勵(lì)磁系統(tǒng)響應(yīng)比（V）即電壓上升速度，不低于3.58倍/秒勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)壓范圍：發(fā)電機(jī)空載時(shí)能在20-110%額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)，整定電壓的分辨率不大于額定電壓的0.2%。發(fā)電機(jī)空載時(shí)手動(dòng)調(diào)壓范圍為10%-130%UN。如果勵(lì)磁電源采用6300V的廠用電時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)的范圍可以從0%－130%，可滿足發(fā)電機(jī)零起升壓試驗(yàn)的要求。功率整流裝置的一個(gè)功率柜退出運(yùn)行時(shí)滿足發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)和1.1倍額定勵(lì)磁電流運(yùn)行的要求。當(dāng)有2個(gè)功率柜退出運(yùn)行時(shí)，能提供發(fā)電機(jī)額定工況所需的勵(lì)磁容量。整流裝置的每個(gè)功率元件都設(shè)有快速熔斷器保護(hù)，以便及時(shí)切除短路故障元件。并可檢測(cè)熔斷器熔斷并給出信號(hào)。整流裝置冷卻風(fēng)機(jī)有100%的備用容量，在風(fēng)壓或風(fēng)量不足時(shí)，備用風(fēng)機(jī)應(yīng)能自動(dòng)投入。整流裝置的通風(fēng)電源設(shè)有兩路，并可自動(dòng)切換。任一臺(tái)整流柜故障或冷卻電源故障，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。技術(shù)數(shù)據(jù)清單1.勵(lì)磁系統(tǒng)類型UNITROL5000型號(hào)Q5S-O/U251-S6000生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電壓(at100%Ugn)1000V頂值電流(for20s)8775A響應(yīng)時(shí)間<0.1s啟勵(lì)方式DC220V額定功耗(不包括勵(lì)磁變壓器)68kW防護(hù)等級(jí)IP542.勵(lì)磁變壓器類型油浸變壓器型號(hào)生產(chǎn)廠家瑞士或德國(guó)額定容量≥7500kVA相數(shù)3接線組別Dy5額定頻率50Hz額定電壓：高壓側(cè)22kV低壓側(cè)835V短路比>6%高壓側(cè)能夠承受1.3倍發(fā)電機(jī)額定電壓的時(shí)間1min.能夠承受2倍額定電流的時(shí)間20s防護(hù)等級(jí)IP23冷卻方式AN絕緣沖擊耐受電壓(BIL)170kV工頻耐壓70kV(1min)

Partialdischarge<10Pc絕緣等級(jí)A尺寸(LxWxH)(mm)重量(Kg)噪音水平70dB

3.整流橋型號(hào)UNL13300生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd最大輸出電壓(V)1000V最大輸出電流(A)(for20s)8775A整流橋每臂可控硅數(shù)目1整流橋數(shù)目5整流橋的額定電流(A)2300A整流橋的反向電壓(V)4300V防護(hù)等級(jí)IP54尺寸(LxWxH)(mm)大約5000x1000x2200mm重量(Kg)大約5000kg過(guò)電壓保護(hù)a.在交流側(cè)緩沖器b.在直流測(cè)卸放裝置4.自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)型號(hào)UNITROL5000生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd調(diào)節(jié)模式PID+PSS響應(yīng)比20ms調(diào)節(jié)精度<0.5%AVR調(diào)節(jié)整定范圍20%~110%Ugn手動(dòng)電流調(diào)節(jié)器整定范圍0%~110%Ifn運(yùn)行方式和冗余2AVR+2FCR+2BFCR防護(hù)等級(jí)IP54尺寸(LxWxH)(mm)大約800x1000x2200mm重量(Kg)大約600Kg5.滅磁和轉(zhuǎn)子保護(hù)a.磁場(chǎng)開關(guān)類型高速單斷口直流斷路器型號(hào)HPB60M-81S制造商ABB額定電流6000A額定電壓1'000V最大開斷電流100kA斷口數(shù)目1操作電壓(跳閘和合閘線圈)DC220V額定電壓下合閘能量Max.9.3A,2sec分閘額定能量Max.1.33A,2sec.跳閘設(shè)備2(redundant)b.放電電阻材料SiC類型非線性型號(hào)HIER464797單個(gè)能量1MJ每臂并聯(lián)數(shù)目5每臂串聯(lián)數(shù)目1支路數(shù)目5額定載荷5MJc.轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)類型CROWBAR型號(hào)HUEL412321,disk-type額定容量5MJ電阻器材料SiCBOD電壓4~7timesUfnd.尺寸(LxWxH)(mm)大約1000x1000x2200mme.防護(hù)等級(jí)IP54f.重量(Kg)大約1000Kg帶有緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)主通道1和主通道2之間的切換這種勵(lì)磁系統(tǒng)具有兩個(gè)完全獨(dú)立的調(diào)節(jié)器和控制通道(通道1及通道2)。兩個(gè)通道完全相同，因此可以自由地選擇通道1或通道2作為工作通道。備用的通道(不工作的通道)總是自動(dòng)地跟蹤工作通道。基本上，除了下述情況以外，通道的切換可以在任何時(shí)間進(jìn)行：如果工作通道檢測(cè)到故障，將自動(dòng)地緊急切換到第二個(gè)通道。而后，直到故障修復(fù)才可能再切回到故障通道。如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動(dòng)切換是不可能的。若一個(gè)通道發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓同時(shí)也發(fā)生動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。然而，立即自動(dòng)切換到不工作的通道，此不工作的通道不應(yīng)當(dāng)跟隨發(fā)電機(jī)電壓的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對(duì)緩慢地跟隨發(fā)電機(jī)電壓，并具有一段延時(shí)。應(yīng)當(dāng)考慮到從工作通道向不工作通道的手動(dòng)切換時(shí)相應(yīng)的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機(jī)的電壓變化，則切換具有一個(gè)短的延時(shí)。這種方法在每一種場(chǎng)合都能達(dá)到無(wú)擾動(dòng)切換。主通道自動(dòng)/手動(dòng)方式之間的切換這種勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn)是每個(gè)主通道都有一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)器(自動(dòng)方式)和一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)器(手動(dòng)方式)。在自動(dòng)方式中，發(fā)電機(jī)電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生恒定的電壓。另一方面，在手動(dòng)方式中，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁(磁場(chǎng)電流)保持恒定，隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁(磁場(chǎng)電流的設(shè)定點(diǎn))必須手動(dòng)調(diào)整，以使發(fā)電機(jī)電壓不變?；旧?，由于不工作的調(diào)節(jié)器總是跟隨工作調(diào)節(jié)器，所以在任何時(shí)間運(yùn)行方式之間的切換都是可能的。切換至緊急備用通道

除兩個(gè)主通道之外，勵(lì)磁系統(tǒng)還附加了兩個(gè)緊急備用通道。與主通道的手動(dòng)方式相類似的緊急備用通道，裝有一個(gè)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器。除了勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過(guò)電壓保護(hù)和獨(dú)立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過(guò)電壓保護(hù)插件起后備保護(hù)作用。緊急備用通道的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器的作用與主通道的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器是相同的。也就是緊急備用通道僅僅是調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓。緊急備用通道的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器自動(dòng)地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動(dòng)地進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。從主通道向緊急備用通道的手動(dòng)切換只能由被授權(quán)的特殊操作人員進(jìn)行。兩個(gè)調(diào)節(jié)器的跟隨調(diào)整使其能夠切回到主通道?？缃悠饔|發(fā)板觸發(fā)單元UNS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個(gè)獨(dú)立的放電可控硅觸發(fā)回路。

發(fā)電機(jī)的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開關(guān)的跳閘線圈同時(shí)接通。

設(shè)有一個(gè)電壓監(jiān)測(cè)回路，在勵(lì)磁電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)它會(huì)自動(dòng)觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨(dú)立的過(guò)電壓保護(hù)裝置，可保護(hù)可控硅和磁場(chǎng)繞組免受危險(xiǎn)過(guò)電壓尖峰的沖擊。失磁保護(hù)（P/Q）發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在超出其穩(wěn)定極限時(shí)，失勵(lì)保護(hù)動(dòng)作，跳發(fā)電機(jī)。利用功率圓圖上的五個(gè)點(diǎn)設(shè)定保護(hù)曲線。保護(hù)曲線與P/Q限制器的限制曲線相似。但P/Q保護(hù)曲線在P/Q限制曲線基礎(chǔ)上左移5％到10％。由于同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定極限與機(jī)端電壓有關(guān)，P/Q保護(hù)曲線也與發(fā)電機(jī)端電壓成比例校正。發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)保護(hù)曲線時(shí)，觸發(fā)定時(shí)器，經(jīng)過(guò)可整定的延時(shí)后發(fā)出跳發(fā)電機(jī)命令。定時(shí)器延時(shí)啟動(dòng)信號(hào)也可用于報(bào)警。過(guò)激磁保護(hù)（V/Hz觸發(fā)器）用于防止同步發(fā)電機(jī)和變壓器過(guò)磁通。過(guò)激磁保護(hù)首先根據(jù)發(fā)電機(jī)頻率和設(shè)定值計(jì)算出當(dāng)前的機(jī)端電壓允許值，如果發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓超過(guò)允許值，就會(huì)觸發(fā)定時(shí)器延時(shí)。在延時(shí)結(jié)束前，如果電壓仍沒有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號(hào)。定子電流限制器原理框圖定子電流限制器該限制器用于防止發(fā)電機(jī)定子過(guò)熱，在過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)側(cè)均有效。其工作原理與最大勵(lì)磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個(gè)確定的最大定子電流限制值，當(dāng)時(shí)間趨于零時(shí)，限制值理論上可趨于無(wú)限大（Imax＝∞），通過(guò)適當(dāng)?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能△Emax的反時(shí)限特性。定子電流限制器分欠勵(lì)側(cè)和過(guò)勵(lì)側(cè)兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)時(shí)，欠勵(lì)側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過(guò)檢測(cè)負(fù)載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)）動(dòng)作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機(jī)的有功電流分量。如果發(fā)電機(jī)的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動(dòng)作，限制器會(huì)自動(dòng)將發(fā)電機(jī)無(wú)功功率調(diào)整為零。最大勵(lì)磁電流限制器和最小勵(lì)磁電流限制器最大勵(lì)磁電流限制器用于防止轉(zhuǎn)子回路過(guò)熱，它設(shè)計(jì)具有反時(shí)限特性。限制器有兩個(gè)限制值：一個(gè)是強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制器，另一個(gè)是連續(xù)運(yùn)行允許的過(guò)熱限制值。與過(guò)熱限制值關(guān)聯(lián)的兩個(gè)控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時(shí)間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時(shí)間。同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中（無(wú)限制器動(dòng)作），最大勵(lì)磁電流限制器的限制值是強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時(shí)提供強(qiáng)勵(lì)頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強(qiáng)行勵(lì)磁來(lái)排除故障時(shí)，如果勵(lì)磁電流的實(shí)際值超過(guò)過(guò)熱限制值，調(diào)節(jié)器就會(huì)起動(dòng)一個(gè)剩余功率積分器，將電流偏差值△i2（其中△i＝Ifield－Itherm）對(duì)時(shí)間積分，其結(jié)果正比于勵(lì)磁繞組的加熱能量。如果勵(lì)磁電流持續(xù)高于過(guò)熱限