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

1、 30MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)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(shí)間:二零一一年十一月聯(lián)系:葉明志139*30MW汽輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)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(jī)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(diǎn)簡(jiǎn)介 (103.4.1 勵(lì)磁系統(tǒng)的高可靠性分析 (103.4.2 調(diào)節(jié)柜特點(diǎn) (113.4.3 功率滅磁柜 (123.4.4 滅磁部分特點(diǎn) (123.4.5 裝配工藝特點(diǎn) (12四、ZL-

2、088勵(lì)磁系統(tǒng)性能保證 (13五、勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) (155.2微機(jī)勵(lì)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(diǎn) (175.2.3 勵(lì)磁監(jiān)控單元 (185.2.4 勵(lì)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(jī)組勵(lì)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(guò)壓保護(hù)裝置 (265.4.1 簡(jiǎn)述 (265.4.3滅磁方式的選擇 (275.4.4滅磁及過(guò)電壓保護(hù)方案 (315.4.5磁場(chǎng)斷路器的選擇 (325.4.6滅磁電阻的選擇 (335.4.7 轉(zhuǎn)子過(guò)壓保護(hù) (355.6勵(lì)磁變壓器 (355.6.1 概述 (355.6.2 技術(shù)指標(biāo) (365.7勵(lì)磁系統(tǒng)控制及信號(hào) (375.7.1 勵(lì)磁系統(tǒng)所設(shè)置的保護(hù) (375.7.2 勵(lì)磁系統(tǒng)所設(shè)置的信號(hào) (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(shí)現(xiàn)方式 (415.9.3 PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器性能特點(diǎn) (425.9.4 我公司PSS2A模型 (455.9.5華北電力科學(xué)研究院PSS測(cè)試報(bào)告 (475.9.6 PSS投運(yùn)業(yè)績(jī) (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(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議八、勵(lì)磁檢驗(yàn)、試驗(yàn) (618.1外觀檢查 (618.2電氣試驗(yàn)項(xiàng)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(jī)組勵(lì)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(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、試

5、驗(yàn)、技術(shù)資料、驗(yàn)收、供貨及運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、售后服務(wù)等各項(xiàng)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(guó)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(yùn)行可靠,廣泛應(yīng)用在全國(guó)各大中小型電廠并受到用戶好評(píng)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(lì)磁系統(tǒng)涉及的技術(shù)條件均符合國(guó)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(jī)構(gòu)、協(xié)會(huì)和其他組織名稱縮寫(1中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB(2前中國(guó)電力工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) DL(3前中國(guó)水利電力部標(biāo)準(zhǔn) SD(4中國(guó)水利部標(biāo)準(zhǔn) SL(5中國(guó)機(jī)械電子工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) JB(6國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) IE

6、C(7國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISOGB1497 低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)GB4728 電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)GB7159 電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則GB/T7409.1-1997 同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)定義GB/T7409.2-1997 同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)研究用模型GB/T7409.3-1997 同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)大、中型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求GB/T10585 中小型同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本技術(shù)要求GB/T17626 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)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(yàn)收規(guī)范GB50150-1991 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)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(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件DL/T490-92 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置安裝、驗(yàn)收規(guī)程DL/T489-92 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置試驗(yàn)規(guī)程DL/T491-1999 大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置運(yùn)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(guó)際電工委員會(huì)IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)三、系統(tǒng)配置方案3.1 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)發(fā)電機(jī)機(jī)組參數(shù)(勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流參數(shù)為根據(jù)我公司已投運(yùn)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(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn),提出ZL-088全數(shù)字化的微機(jī)勵(lì)磁方式系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用二柜結(jié)構(gòu),由HWJT-09CS型勵(lì)磁調(diào)節(jié)屏、功率屏、滅磁屏組成;勵(lì)磁系統(tǒng)控制、監(jiān)控、整流、起勵(lì)、滅磁、過(guò)壓保護(hù)、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(diǎn)簡(jiǎn)介3.4.1 勵(lì)磁系統(tǒng)的高可靠性分析PID和PSS全面符合國(guó)

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(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的PID、PSS模型及相關(guān)保護(hù)和限制功能在華北電科院全面通過(guò)了目前國(guó)際上最先進(jìn)的RTDS(實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)構(gòu)建的300MW自并激勵(lì)磁及三機(jī)勵(lì)磁兩種方式的單機(jī)對(duì)無(wú)窮大系統(tǒng)、以及單機(jī)對(duì)20臺(tái)機(jī)群系統(tǒng)的模型辨識(shí)和比對(duì)測(cè)試,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及PSS穩(wěn)定補(bǔ)償性能滿足或優(yōu)于國(guó)標(biāo)和行標(biāo)技術(shù)要求。DSP主處理器:采用32位定點(diǎn)DSP TMS320F2812,外頻為25MHz晶振,主頻為125MHz,可升級(jí)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(lì)磁控制應(yīng)用上屬

10、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先?？煽啃栽O(shè)計(jì)理念:“高可靠性是勵(lì)磁產(chǎn)品生命線”。我公司生產(chǎn)的勵(lì)磁系統(tǒng)各元件均有充分裕度。電子元件采用軍級(jí)或工業(yè)級(jí)元件,并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的老化篩選。失效設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)參照了MIL-HDBK217C的標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)勵(lì)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(yùn)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(jī)理,選擇基本失效率的數(shù)學(xué)模型,據(jù)此精心設(shè)計(jì)。減額使用設(shè)計(jì)我公司在勵(lì)磁產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用了三點(diǎn)式減額曲線原則。選取最佳減額區(qū),元器件在這個(gè)區(qū)域工作不會(huì)引起可靠性的降低,這個(gè)區(qū)域也是可靠性與費(fèi)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(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)國(guó)家級(jí)試驗(yàn)室的電磁

11、兼容性檢驗(yàn)。3.4.2 調(diào)節(jié)柜特點(diǎn)簡(jiǎn)潔專業(yè)是提高可靠性的重要手段:設(shè)計(jì)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(tái),自行研制設(shè)計(jì)專用的微機(jī)勵(lì)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(tái)在重要且實(shí)時(shí)性要求很高的勵(lì)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(yùn)行效率的必要手段:勵(lì)磁控制的基本功能由運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高的專用控制器(前臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn);可實(shí)現(xiàn)友好全面的界面顯示、多規(guī)格的通訊功能、勵(lì)磁系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的智能監(jiān)控、試驗(yàn)錄波、事件順序紀(jì)錄(故障錄波、靜態(tài)實(shí)驗(yàn)仿真等智能化的附加控制功能。完全電氣隔離智能

12、檢測(cè)監(jiān)控單元,友好人機(jī)界面:兼顧系統(tǒng)的可靠性又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能的智能化。檢測(cè)監(jiān)控單元與勵(lì)磁主控單元完全電氣隔離,不參與勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié),不影響勵(lì)磁系統(tǒng)的及時(shí)性和可靠性。雙輸入信號(hào)(功率加頻率PSS功能(可選擇:我公司微機(jī)勵(lì)磁采用PSS2A模型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器,已通過(guò)RDTS仿真測(cè)試,0.12Hz范圍內(nèi)補(bǔ)償性能良好,無(wú)單功率反饋型PSS的“反調(diào)”問(wèn)題。完全獨(dú)立隔離,完全冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):雙微機(jī)通道,完獨(dú)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(gè)功率橋六只可控硅平面布置,采用敞開(kāi)式安裝布置方式,大大提高了停風(fēng)運(yùn)行能力。均流設(shè)計(jì)通過(guò)可控硅檢測(cè)和安裝工藝的提高,通過(guò)

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(yùn)行情況下均流系數(shù)不小于0.85。獨(dú)立的風(fēng)機(jī)電源、雙電源控制單元每個(gè)風(fēng)機(jī)電源設(shè)有獨(dú)立的雙電源。雙電源取一路取自廠用電源,一路取自勵(lì)磁變,兩路電源互為為備用,調(diào)節(jié)器自動(dòng)選擇工作電源,并能無(wú)擾動(dòng)切換。低噪聲高效免維護(hù)風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)采用德國(guó)原裝進(jìn)口的S4D400低噪聲高效免維護(hù)風(fēng)機(jī),其使用壽命大于50000小時(shí)。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(diǎn)滅磁其實(shí)就是一種故障情況下的重要保護(hù),在特殊狀態(tài)下對(duì)主機(jī)設(shè)備(發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子、變壓器及高壓電纜提供可靠的保護(hù)!我公司在滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置的容量、方案及特殊

14、故障下的保護(hù)等方面有以下考慮:滑差保護(hù):我公司設(shè)計(jì)的滅磁及過(guò)電壓保護(hù)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(guò)電壓,并吸收過(guò)電壓能量;機(jī)組滑差運(yùn)行過(guò)程中,滅磁電阻會(huì)吸收異步運(yùn)行是轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。滅磁:運(yùn)用交流滅磁,采用ABB E1B/EMS-800系列開(kāi)關(guān)+非線性電阻滅磁方式。3.4.5 裝配工藝特點(diǎn)采用目前國(guó)際上通用柜型,美觀大方。面板的防護(hù)等級(jí)符合IEC529及GB4208-93標(biāo)準(zhǔn)。采用絲印工藝標(biāo)識(shí)。四、ZL-088勵(lì)磁系統(tǒng)性能保證1.勵(lì)磁系統(tǒng)滿足發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、同期(手動(dòng)準(zhǔn)同期、自動(dòng)準(zhǔn)同期、進(jìn)相運(yùn)行等要求。2.勵(lì)磁系統(tǒng)滿足發(fā)電機(jī)最大額定容量的要求。3

15、.勵(lì)磁系統(tǒng)能滿足發(fā)電機(jī)各種工況的運(yùn)行要求,當(dāng)發(fā)電機(jī)端正序電壓為額定值的80%時(shí),還能提供不小于2倍額定勵(lì)磁電壓,持續(xù)時(shí)間不小于20秒。4.勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓倍數(shù)為2,勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電流倍數(shù)為2,勵(lì)磁系統(tǒng)在輸出頂值電流情況下,允許持續(xù)時(shí)間不小于20S。5.勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)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(lì)磁系統(tǒng)能長(zhǎng)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(jī)空載運(yùn)行時(shí),頻率變化1%,勵(lì)磁系統(tǒng)保證發(fā)電機(jī)端電

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

17、繞組對(duì)地耐壓試驗(yàn)電壓幅值的30%。13.在其他任何情況下,勵(lì)磁繞組兩端過(guò)電壓的瞬時(shí)值不超過(guò)出廠試驗(yàn)時(shí)繞組對(duì)地耐壓試驗(yàn)電壓幅值的70%。14.勵(lì)磁系統(tǒng)滿足在發(fā)電機(jī)保證充電容量不小于15Mvar的情況下對(duì)11KV線路初始充電要求。充電時(shí)電壓調(diào)整范圍為30%100%發(fā)電機(jī)額定電壓。15.勵(lì)磁系統(tǒng)能現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制,可手動(dòng)也可自動(dòng)調(diào)節(jié),送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的直流模擬量為,送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的直流模擬量為420mA,勵(lì)磁系統(tǒng)配備與計(jì)算機(jī)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(lì)磁系統(tǒng)中與勵(lì)磁繞組直接或經(jīng)整流器相連的電器設(shè)備或組件,勵(lì)磁系統(tǒng)中各器件出廠試驗(yàn)電壓為10倍額定勵(lì)磁電壓,最低

18、不小于1500V。對(duì)操作直流電源220V回路試驗(yàn)電壓為2500V。對(duì)廠用系統(tǒng)380/220V回路,出廠試驗(yàn)電壓為3800V。其他出廠試驗(yàn)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(jī)定子電壓無(wú)擺動(dòng),在發(fā)電機(jī)最大容量范圍內(nèi),機(jī)端電壓調(diào)節(jié)精度不低于0.5%。18.保證機(jī)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(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下,頻率值每變化1%,勵(lì)磁調(diào)節(jié)器保證發(fā)電機(jī)電壓變化值不大于額定值的±0.15%。20.自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能在發(fā)電機(jī)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(dòng)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(jī)空載運(yùn)行,轉(zhuǎn)速在0.951.5倍額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),突然投入勵(lì)磁,使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從零上升至額定值時(shí),電壓超調(diào)量不大于額定電壓的3%,振蕩次數(shù)不超過(guò)2次,調(diào)節(jié)時(shí)間不大于3s。24.發(fā)電機(jī)突然甩額定有功、無(wú)功負(fù)荷時(shí),其電壓超調(diào)量不大于額定電壓的5%,振蕩次數(shù)不超過(guò)3次,調(diào)節(jié)時(shí)間不大于3s。25.發(fā)電機(jī)空載運(yùn)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(shí)間不大于3s。26.采用交流采樣技術(shù),能真實(shí)、全面、快速

20、地測(cè)量發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁裝置的狀態(tài)。27.勵(lì)磁系統(tǒng)在受到現(xiàn)場(chǎng)任何電氣操作、雷電、靜電及無(wú)線電收發(fā)訊機(jī)等電磁干擾時(shí)不發(fā)生誤調(diào)、失調(diào)、誤動(dòng)、拒動(dòng)等情況。28.裝置支持?jǐn)?shù)字操作和監(jiān)視。29.容錯(cuò)技術(shù)和自診斷處理,在線故障自診斷功能能夠及時(shí)發(fā)出有關(guān)信號(hào),自動(dòng)采取措施避免和減少故障影響。五、勵(lì)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(diǎn):室內(nèi);環(huán)境溫度:-20+45;海拔高度:2000米;地震設(shè)防烈度:級(jí);無(wú)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(duì)稱不超過(guò)5%,頻率偏差±5%直流電壓偏差-20

21、%+10%。5.1.3 勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)制造廠洪山電工勵(lì)磁方式靜止式自并激勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)電壓2倍額定勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)電流2倍額定勵(lì)磁系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間(MTBF不小于50000h勵(lì)磁系統(tǒng)年強(qiáng)行退出比(FOR小于0.04%勵(lì)磁裝置平均故障時(shí)間<2小時(shí)/年.勵(lì)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(lì)磁電源變壓器的使用壽命 >20年電磁兼容性能能承受三級(jí)抗擾度試驗(yàn)5.2 微機(jī)勵(lì)磁控制柜5.2.1 調(diào)節(jié)性能調(diào)節(jié)器型號(hào) 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(dòng)/手動(dòng)通道調(diào)節(jié)器給定方式I/O接點(diǎn)脈寬方式或串行通訊調(diào)節(jié)器電源型式高頻開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器微機(jī)機(jī)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(zhǎng)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(dòng)通道”電壓調(diào)節(jié)速度 0.5%額定電壓/s“自動(dòng)通道”電壓調(diào)節(jié)精度 0.1%“手動(dòng)通道”電流(電壓變化速度 0.5%額定勵(lì)磁電流(電壓/s “手動(dòng)通道”電流(電壓調(diào)節(jié)精度 0.2%恒無(wú)功功率調(diào)節(jié)精度優(yōu)于1.0%額定無(wú)功恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)精度優(yōu)于1.0%保證發(fā)電機(jī)機(jī)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(jī)端電壓變化值 <±0.15%環(huán)境溫度在-10+45內(nèi),機(jī)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(shí)間 <3s手動(dòng)勵(lì)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(jí)抗擾度試驗(yàn)通訊接口串行、CAN等現(xiàn)場(chǎng)總線完全獨(dú)立的32位微機(jī)自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)通道;長(zhǎng)期積累的容錯(cuò)控制專家系統(tǒng);通過(guò)國(guó)家三級(jí)抗擾度電磁兼容(EMC性能測(cè)試;PID+PSS控制,自動(dòng)模式調(diào)節(jié)規(guī)律P、PI、PID可選;功率加頻率型PSS,無(wú)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(cè)量單元的時(shí)間常數(shù)小于20ms;采用高性能開(kāi)關(guān)電源,適用于勵(lì)磁系統(tǒng)在線尖峰,中頻波形畸變,電壓擾動(dòng)范圍大時(shí)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(kāi)關(guān)跳閘外的軟硬件控制信號(hào);遠(yuǎn)方控制可接受無(wú)源節(jié)點(diǎn)信號(hào),也可接受數(shù)據(jù)(電壓、無(wú)功

25、、功率因數(shù)設(shè)定控制;雙通道獨(dú)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(wú)擾切換;自動(dòng)停機(jī)(并網(wǎng)自動(dòng)減無(wú)功到零,解裂回空載電壓或滅磁功能(軟硬件開(kāi)關(guān);恒無(wú)功/恒功率因數(shù)功能(軟硬件開(kāi)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)電壓;硬件模塊化,可以方便升級(jí)和擴(kuò)展;軟件標(biāo)準(zhǔn)化,外部特性向上兼容,可以升級(jí)和擴(kuò)充;各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足或優(yōu)于國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.2.3 勵(lì)磁監(jiān)控單元1自動(dòng)調(diào)節(jié)通道按機(jī)端電壓偏差與無(wú)功功率調(diào)差進(jìn)行綜合之后自動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)規(guī)律為PI或PID;手動(dòng)調(diào)節(jié)通道按勵(lì)磁電流偏差進(jìn)行自動(dòng)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(shí)自動(dòng)切換至備用通道,并保證實(shí)現(xiàn)通道切換無(wú)擾動(dòng)。3各通道之間能進(jìn)行手動(dòng)切換。為保證手動(dòng)切換無(wú)擾動(dòng),對(duì)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(shí)對(duì)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(dòng)操作方式進(jìn)行調(diào)整。4所有通道的勵(lì)磁電壓或勵(lì)磁電流整定均以軟件方式實(shí)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(shí)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(lái)加以保護(hù)。5當(dāng)調(diào)節(jié)器以絕對(duì)值方式接受電站發(fā)電機(jī)機(jī)端的電壓整定信號(hào)時(shí),調(diào)節(jié)器的控制管理機(jī)能將整定絕對(duì)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(jī)組停機(jī)過(guò)程完成后,各個(gè)調(diào)節(jié)通道的整定值能自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。7機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí),各個(gè)調(diào)節(jié)通道的初始整定值能自動(dòng)跟蹤高壓母線電壓以方便準(zhǔn)同期并網(wǎng),機(jī)組并網(wǎng)后自動(dòng)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(gè)通道。9人機(jī)聯(lián)系通過(guò)觸摸屏和控制管理機(jī)實(shí)現(xiàn)。觸摸屏選用彩色LCD,屏幕尺寸7",通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)以下主要功能:開(kāi)機(jī)前顯示當(dāng)前運(yùn)行通道號(hào)、磁場(chǎng)斷路器位置信號(hào)、整流功率柜投入情況、勵(lì)磁變壓器溫度、轉(zhuǎn)子溫度、整定初始值等。開(kāi)機(jī)后除顯示上述信息外,還可顯示發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)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(jī)內(nèi)功角等參數(shù)。事故故障信號(hào)顯示。調(diào)節(jié)參數(shù)顯示及修改。歷史

28、資料存儲(chǔ)及故障追憶。調(diào)節(jié)器具有與電站計(jì)算機(jī)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(yùn)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(jī)運(yùn)行方式;上行信息主要有勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行方式、運(yùn)行狀態(tài)以及事故故障信號(hào)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(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上協(xié)商確定。10勵(lì)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(diǎn)準(zhǔn)確定位到具體板件。5.2.4 勵(lì)磁系統(tǒng)雙通道 雙通道自動(dòng)跟蹤功能及自動(dòng)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(yùn)行方式下,系統(tǒng)中只有一個(gè)通道在輸出,另一通道跟蹤主通道運(yùn)行;只有在運(yùn)行通道故障的情況下,系統(tǒng)通過(guò)切換裝置將運(yùn)行通道退出,同時(shí)將備用通道投入運(yùn)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(guò)程需可靠,同時(shí)備用通道需長(zhǎng)期跟蹤工作通道的運(yùn)行,獨(dú)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(wèn)題,即從主通道切換至備用通道常常切換不過(guò)來(lái)。雙通道微機(jī)勵(lì)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(yùn)行方式。該方式的最大特點(diǎn)是:在正常運(yùn)行的方式下,雙通道同時(shí)輸出。出現(xiàn)某通道故障,控制系統(tǒng)通過(guò)其自身的軟、硬件診斷系統(tǒng)(WATCHDOG 及相互通訊,自

30、動(dòng)地將故障通道退出。該方式的優(yōu)點(diǎn)在于從根本上避免了主/備方式下的切換及判斷所帶來(lái)的一系列問(wèn)題,系統(tǒng)的可靠性要高。根據(jù)用戶要求或在特殊勵(lì)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(cè)量到的發(fā)電機(jī)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(yùn)行。K LLP pssFG U I ST S T ST S T k U U SU +手動(dòng)控制是一種備用控制方式,當(dāng)自動(dòng)控制故障時(shí)自動(dòng)切換到手動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)控制在調(diào)試和故障時(shí)會(huì)用到。手動(dòng)控制以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流作反饋量,經(jīng)過(guò)PI 校正后輸出控

31、制量。 手動(dòng)控制和自動(dòng)控制互相自動(dòng)跟蹤。 恒機(jī)端電壓閉環(huán)運(yùn)行方式; 恒轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)運(yùn)行方式;恒無(wú)功閉環(huán)運(yùn)行方式;恒定觸發(fā)角運(yùn)行;恒功率因數(shù)運(yùn)行方式;系統(tǒng)電壓跟蹤方式。為保持多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)機(jī)組之間無(wú)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(jī)組與系統(tǒng)的電氣距離,補(bǔ)償主變的阻抗壓降,設(shè)置負(fù)調(diào)差功能;實(shí)際運(yùn)行時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)主接線方式選擇,范圍為±15%,整定步長(zhǎng)為0.01%。手動(dòng)零起升壓,自動(dòng)零起升壓,自動(dòng)軟起升壓。手動(dòng)零起升壓是指發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后,手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器給定電壓,實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yàn)或定子短路試驗(yàn)等情況下使用。自動(dòng)零起升

32、壓是指系統(tǒng)收到開(kāi)機(jī)命令后,自動(dòng)將機(jī)端電壓升到95%100%額定值,該方式作為發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的升壓方式。自動(dòng)軟起升壓是指系統(tǒng)收到開(kāi)機(jī)命令后,首先將機(jī)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(jī)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(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊,它的作用是輔助控制勵(lì)磁輸出,以抑制發(fā)電機(jī)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(jī)的電功率、機(jī)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(jī)的電功率。使用電功率作為輸入信號(hào)的最主要的缺點(diǎn)是無(wú)功功率的“反調(diào)”

33、問(wèn)題,即在機(jī)組正常增減原動(dòng)機(jī)功率輸入時(shí),發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率會(huì)有比較大的、不能允許的減少或增加。我國(guó)現(xiàn)正在實(shí)行各大區(qū)聯(lián)網(wǎng),經(jīng)權(quán)威科研院所的大量仿真計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)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(hào)的PSS,在采用滿足對(duì)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(huì)使“反調(diào)”現(xiàn)象變得嚴(yán)重。我公司在研發(fā)HWJT-09CS勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件時(shí),參考IEEE PSS2A模型、國(guó)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(hào)(功率加頻率PSS,經(jīng)過(guò)動(dòng)模試驗(yàn)RTDS對(duì)比測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),效果理想。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)交流采樣發(fā)電機(jī)PT、CT的電壓電流值,可快速精

34、確的測(cè)量出轉(zhuǎn)子的角頻率或機(jī)端電壓的電頻率f及電功率信號(hào)Pe。在擾動(dòng)發(fā)生時(shí),根據(jù)有功偏差P和轉(zhuǎn)速偏差的大小,經(jīng)過(guò)PSS校正環(huán)節(jié),計(jì)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(guò)相關(guān)校正方法,在較寬的頻率范圍內(nèi)向發(fā)電機(jī)提供一個(gè)阻尼低頻振蕩的附加力矩,動(dòng)態(tài)地改變機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)械功率信號(hào),使總信號(hào)對(duì)機(jī)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(hào)。這類系統(tǒng)通常直接使用轉(zhuǎn)速信號(hào)(即沒(méi)有相位超前補(bǔ)償環(huán)節(jié),增加一個(gè)電氣功率的比例環(huán)節(jié)以取得滿意的(對(duì)穩(wěn)定信號(hào)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(shí),模型的參數(shù)可能大不相同。對(duì)于每一輸入,兩級(jí)隔直(Tw1至Tw4可能和傳感器時(shí)間常數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)(T6、T7一起表示。對(duì)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(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,Vsi1一般代表速度或頻率,Vsi2是功率信號(hào)。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(jiǎn)單的濾波特性。相位補(bǔ)

36、償功能由兩級(jí)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(jī)勵(lì)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(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流。本方案功率滅磁裝置;晶閘管采用強(qiáng)迫風(fēng)冷卻,鋁材散熱器,采用敞開(kāi)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(jī)在正常工況條件下自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī),滿足運(yùn)行條件下的要求。(1可控硅元件在滿負(fù)荷運(yùn)行溫度下及阻斷期間,其額定反峰電壓不小于勵(lì)磁變壓器二次側(cè)最大峰值電壓的2.5倍。(2每一個(gè)可控硅支路配一個(gè)限流熔斷器。如果在一個(gè)可控硅元件故障時(shí),斷開(kāi)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(guò)壓保護(hù)設(shè)備,以使整流器免受交直流系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)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(yùn)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(guò)流、過(guò)壓保護(hù),并相互配合協(xié)調(diào)。每個(gè)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(guò)電壓。(7整流裝置各并聯(lián)橋路均裝于一個(gè)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(hù)元件都置于風(fēng)道內(nèi)。為便于檢修,每個(gè)并聯(lián)支路共陽(yáng)極三個(gè)硅晶閘管整流元件和共陰極三個(gè)硅晶閘管整流元件及其保護(hù)

38、元件分別采用箱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝。整流功率柜采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,每個(gè)整流柜設(shè)置國(guó)外專業(yè)公司制造并原裝進(jìn)口的低噪聲、免維護(hù)風(fēng)機(jī),其使用壽命要求大于50000小時(shí)。在柜旁1米處感受到的噪音水平不超過(guò)65dB,風(fēng)機(jī)能長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行,風(fēng)路為底部進(jìn)風(fēng)頂部排風(fēng)方式,風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)考慮維修方便和快速更換。(8 在額定負(fù)載運(yùn)行溫度下,晶閘管在阻斷時(shí)承受反向峰值電壓的能力不小于2.75倍的勵(lì)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(gè)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(hào) 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(qiáng)勵(lì)能力 2倍額定,大于20s整流橋冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷5.3.3 整流裝置技術(shù)性能通過(guò)對(duì)可控硅參數(shù)的匹配及配線工藝使得正常運(yùn)行情況下均流系數(shù)不小于0.9,非正常情況下通過(guò)調(diào)節(jié)器控制、調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(huì)有更好的效果。當(dāng)風(fēng)機(jī)停運(yùn)后,整流橋輸出能力如下表: 元件設(shè)置快速熔斷器過(guò)流保護(hù),當(dāng)快速熔斷器過(guò)流熔斷,發(fā)出報(bào)警信號(hào)。5.3.3.4交、直流過(guò)電壓保護(hù)HGL系列整流裝置的過(guò)壓保護(hù),如下圖所示 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng),產(chǎn)生過(guò)電壓的原因,主要有如下四種:大氣過(guò)電壓;操作過(guò)電壓,如自同期并網(wǎng)、過(guò)流繼電器動(dòng)作、快速熔斷器熔斷等引起;發(fā)電機(jī)失步、相間短路、相對(duì)地短路時(shí)在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生的過(guò)電壓;換相過(guò)電壓,整流元件交替地導(dǎo)通和截止所引起的過(guò)電壓。產(chǎn)生過(guò)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(hù)元件免受過(guò)電壓的沖擊,其實(shí)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(guò)電壓,壓敏電阻RV用于吸收直流側(cè)的過(guò)電壓,R1C1R6C6構(gòu)成了元件上的過(guò)電壓吸收電路。在大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中,由于勵(lì)磁電壓高、勵(lì)磁電流大,所產(chǎn)生的過(guò)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(guò)橋臂RC吸收和吸收網(wǎng)絡(luò)可吸收可控硅換相時(shí)來(lái)自勵(lì)磁變的雜散磁場(chǎng)能量,保證可控硅換相過(guò)電壓保護(hù)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(shí),考慮了在惡劣條件(單只可控硅2倍強(qiáng)勵(lì)下仍留有的裕量,保證在任何正常工況下的可靠運(yùn)行?？煽毓枵鳂虻挠|發(fā)脈沖由勵(lì)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(cè)

42、回路,當(dāng)脈沖出現(xiàn)丟失或異常時(shí),能迅速進(jìn)行報(bào)警,同時(shí)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(wàn)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(yáng)極電壓的10倍。5.4 滅磁及過(guò)壓保護(hù)裝置滅磁斷路器型號(hào) 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(jiǎn)述武漢洪山電工科技有限公司是我國(guó)較早從事發(fā)電機(jī)滅磁系統(tǒng)研究的單位之一,公司的技術(shù)總工、我國(guó)著名的勵(lì)磁專家章賢教授早在1983年,對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的滅磁進(jìn)行了較深入的研究。19

43、84年對(duì)葛州壩電廠175MW發(fā)電機(jī)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(kāi)關(guān)的故障,該攻關(guān)項(xiàng)目獲得了水利水電部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)及國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。滅磁方式:發(fā)電機(jī)正常非電氣事故停機(jī)采用可控硅整流器的逆變方式進(jìn)行滅磁;發(fā)電機(jī)電氣事故停機(jī)時(shí)采用勵(lì)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(shí)勵(lì)磁電源改變極性,以反電勢(shì)形式加于勵(lì)磁繞組,使轉(zhuǎn)子電流迅速衰減到零的滅磁過(guò)程。滅磁系統(tǒng)的功能包括:1 正常停機(jī)操

44、作采用逆變滅磁的方式,磁場(chǎng)斷路器不動(dòng)作,這樣可以減少磁場(chǎng)斷路器的操作,提高發(fā)電機(jī)事故滅磁的可靠性;2 在事故緊急停機(jī)滅磁情況下,由繼電保護(hù)啟動(dòng)磁場(chǎng)斷路器跳閘,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)儲(chǔ)能的快速釋放滅磁。3 磁場(chǎng)斷路器分閘移能滅磁要滿足所有事故工況,實(shí)現(xiàn)安全、快速滅磁。4磁場(chǎng)滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓時(shí),非線性放電阻將自動(dòng)接入。在任何需要滅磁的工況下包括空載誤強(qiáng)勵(lì),滅磁裝置都能可靠滅磁。5當(dāng)發(fā)電機(jī)在105%過(guò)電壓下,定子三相短路且跳開(kāi)勵(lì)磁回路之后,滅磁電阻能在1秒內(nèi)將儲(chǔ)存于發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的能量放出,使最大勵(lì)磁電流值下降到額定勵(lì)磁電流值10%。6勵(lì)磁回路斷路器額定值,保證在105%額定電壓和額定負(fù)荷時(shí)的勵(lì)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%?？紤]到發(fā)電機(jī)滅磁保護(hù),其保護(hù)范圍包括:發(fā)電機(jī)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(jī)出口短路;發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障(包括勵(lì)磁變壓器故障、發(fā)電機(jī)滑環(huán)短路、轉(zhuǎn)子繞組短路與勵(lì)磁主回路其它部分短路、組件故障以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障等,滅磁保護(hù)同時(shí)還可作為主變壓器故障的后備保護(hù)。由此可見(jiàn),滅磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包括:1 高度可靠,能夠在包含機(jī)端短路、空載失控誤強(qiáng)勵(lì)等危險(xiǎn)工況下安全可靠滅磁,滅磁過(guò)程無(wú)危險(xiǎn)過(guò)電壓產(chǎn)生,確保發(fā)電機(jī)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(jī)內(nèi)部磁場(chǎng),減小事故范圍;3 對(duì)合

46、閘和分閘回路完整性的監(jiān)視功能及具有機(jī)械和電氣防跳措施;4 滅磁組件(磁場(chǎng)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(jiǎn)單可靠,便于維護(hù)、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(shí),能夠迅速自動(dòng)退出運(yùn)行,不影響主發(fā)電機(jī)組繼續(xù)安全運(yùn)行;6磁場(chǎng)斷路器具有兩路電氣完全獨(dú)立的雙跳閘線圈,能可靠動(dòng)作。滅磁是在發(fā)電機(jī)組內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),在轉(zhuǎn)子絕緣允許的條件下,盡快地將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中的磁場(chǎng)能量減弱到盡可能小的過(guò)程。1984年由章賢教授、方思立教授、馬國(guó)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)移能滅磁的關(guān)鍵是開(kāi)斷電壓(開(kāi)關(guān)弧壓必須大于滅磁電阻最大殘壓與勵(lì)磁電源最高電壓之和。隨著發(fā)電機(jī)容量的不斷增大,電力系統(tǒng)穩(wěn)定對(duì)快速?gòu)?qiáng)勵(lì)要求的提高,對(duì)開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電壓的要求越來(lái)越高。而目前國(guó)內(nèi)外高弧壓、高可靠性的直流磁場(chǎng)斷路器選用比較困難。另外如果采用大容量高弧壓的強(qiáng)力開(kāi)關(guān),這樣既增加了技術(shù)難度又增加了設(shè)備造價(jià)。同時(shí),在強(qiáng)力開(kāi)關(guān)開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的過(guò)高電壓會(huì)對(duì)勵(lì)磁變壓器、可控硅整流裝置、轉(zhuǎn)子絕緣造成損傷。針對(duì)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(jī)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(jī)組進(jìn)行了交流電壓滅磁的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)并同時(shí)投入機(jī)組運(yùn)行至

48、今,全國(guó)已有近30臺(tái)機(jī)組應(yīng)用了交流電壓滅磁技術(shù),運(yùn)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(shí)需要切除勵(lì)磁電源的可控硅觸發(fā)脈沖(簡(jiǎn)稱切脈沖,然后跳滅磁開(kāi)關(guān)。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是具有儲(chǔ)能的大電感,其釋能的時(shí)間常數(shù)為幾秒量級(jí),切脈沖后,它相當(dāng)于一直流恒流源,也就是使勵(lì)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(huì)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(lì)磁電源輸入端相連接的三相支路中有兩相電流流過(guò),一相無(wú)電流,在此過(guò)程中,三相勵(lì)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(shí),勵(lì)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(kāi)關(guān)開(kāi)斷時(shí),就使得開(kāi)關(guān)的斷口處產(chǎn)生弧壓。利用上述開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的弧壓和勵(lì)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(shí),轉(zhuǎn)子電流全部切換到ZnO中,隨即使開(kāi)關(guān)斷口點(diǎn)熄弧開(kāi)關(guān)開(kāi)斷成功,將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存的磁能經(jīng)ZnO釋放,完成快速滅磁。實(shí)際運(yùn)行情況交流滅磁技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外許多電站中有廣泛的應(yīng)用,運(yùn)行情況良好。如,四川色爾古水電站(3X50MW發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電壓(Ufe=46

50、4V與三峽700MW 機(jī)組參數(shù)接近, 1#3#機(jī)組運(yùn)用了交流滅磁技術(shù),于2009年成功投運(yùn),至今運(yùn)行良好。 中水色爾古電站(3X50MW勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備 越南Sepok4電廠勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備 交流電壓滅磁時(shí)轉(zhuǎn)子電壓波形圖 直接跳滅磁開(kāi)關(guān)移能滅磁時(shí)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(kāi)關(guān)移能滅磁速度更快,錄波開(kāi)始1.34s之后,脈沖被封住,封脈沖后約20ms磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)分閘,磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)分閘之后,不到10ms即換流成功;而直接跳滅磁開(kāi)關(guān),錄波開(kāi)始1.174ms后轉(zhuǎn)子電壓開(kāi)始減小,表明磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)分閘,到約1.208s換流成功,時(shí)間超過(guò)30ms。交流電壓滅磁時(shí),磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)的燃弧時(shí)間更短,弧

51、電壓也更低,電弧能量就更小,對(duì)磁場(chǎng)開(kāi)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(guò)實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)及投運(yùn)和成功,驗(yàn)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(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)中運(yùn)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(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)滅磁的技術(shù)難題;同時(shí)利用交流電壓滅磁技術(shù)可以降低開(kāi)關(guān)的技術(shù)要求,減少開(kāi)關(guān)的造價(jià)。故此,運(yùn)用交流滅磁,采用專業(yè)磁場(chǎng)斷路器+非線性滅磁方式,故障跳閘滅磁時(shí)同時(shí)切除勵(lì)磁電源的可控硅觸發(fā)脈沖(簡(jiǎn)稱切脈沖,然后跳滅磁開(kāi)關(guān)。洪山電工交流滅磁技術(shù)的典型業(yè)績(jī)表 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)需要滅磁及過(guò)電壓保護(hù)的工況有多種,最

52、常見(jiàn)的有:1滅磁過(guò)電壓過(guò)電壓的時(shí)間短,持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng),能量較大且集中。2換相過(guò)電壓可控硅換相尖峰過(guò)電壓的時(shí)間極短,能量小,但頻率高,可能會(huì)導(dǎo)致可控硅損壞、機(jī)組誤強(qiáng)勵(lì)、誤失磁等故障,故需采取保護(hù)措施。3異步過(guò)電壓由于發(fā)電機(jī)非全相或異步運(yùn)行而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)過(guò)電壓,此種過(guò)電壓能量極大,破壞力極強(qiáng),且時(shí)間無(wú)法預(yù)測(cè)。這種運(yùn)行狀況出現(xiàn)較少,但危害很大,應(yīng)引起重視。一個(gè)完備的保護(hù)方案必須能夠?qū)ι鲜龈鞣N過(guò)電壓進(jìn)行有效的吸收和保護(hù),所以,針對(duì)上述各種過(guò)電壓,我們的設(shè)計(jì)方案如下:轉(zhuǎn)子直流側(cè)配置磁場(chǎng)斷路器(滅磁開(kāi)關(guān)+非線性滅磁及過(guò)壓保護(hù)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(chǎng)斷路器,R101

53、為滅磁電阻,R為功率橋過(guò)電壓保護(hù)電阻。R101電阻主要用于滅磁,吸收轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)能量,同時(shí)兼作為轉(zhuǎn)子的過(guò)電壓保護(hù)電阻,與R串接的VD二極管構(gòu)成滅磁和過(guò)電壓保護(hù)回路跨接器,正常運(yùn)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(zhǎng)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(hào)時(shí),二極管處于正向?qū)ㄓ糜趯?shí)現(xiàn)滅磁和限制轉(zhuǎn)子過(guò)電壓。R主要用于功率橋過(guò)電壓吸收及保護(hù),并聯(lián)到可控硅直流橋直流側(cè),當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后,實(shí)現(xiàn)限壓吸收和保護(hù)。磁場(chǎng)斷路器根據(jù)如下要求選擇:磁場(chǎng)斷路器滿足機(jī)組額定勵(lì)磁電壓、額定勵(lì)磁電流下長(zhǎng)期工作;勵(lì)磁系統(tǒng)直流主回路設(shè)1臺(tái)空氣開(kāi)斷型、帶滅弧裝置的

54、快速直流磁場(chǎng)斷路器;磁場(chǎng)斷路器采用電氣上獨(dú)立的跳閘線圈,保證可靠動(dòng)作,操作機(jī)構(gòu)能電動(dòng)和手動(dòng),帶防跳措施,操作電壓為直流220V;磁場(chǎng)斷路器最低弧壓大于非線性電阻的殘壓;磁場(chǎng)斷路器的額定電流不小于發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷時(shí)勵(lì)磁電流的1.2倍,并能在最大磁場(chǎng)電壓、發(fā)電機(jī)端三相短路或空載誤強(qiáng)勵(lì)情況下能成功地?cái)嚅_(kāi)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流及可靠地投入滅磁電阻對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁;在最大磁場(chǎng)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(jī)構(gòu)能電動(dòng)和手動(dòng),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(jī)構(gòu)易于接近、檢修。磁場(chǎng)斷路器最小斷流能力不大于額定勵(lì)磁電流的6%,最大分?jǐn)嚯娏鞑恍?/p>

55、于額定勵(lì)磁電流的300%,最大分?jǐn)嚯妷捍笥趶?qiáng)勵(lì)時(shí)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的頂值電壓。勵(lì)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(shí)的勵(lì)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(chǎng)斷路器在首次故障檢修前的動(dòng)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(kāi)可通過(guò)現(xiàn)地、遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)分、合閘,也可通過(guò)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置自動(dòng)跳閘。磁場(chǎng)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(jī)組在各種工況運(yùn)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(guò)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(duì)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(guó)標(biāo)大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)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(jī)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(guò)其工作能容量的80%,在20%的非線性電阻組件退出運(yùn)行時(shí),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(shí)間內(nèi)釋放磁場(chǎng)能量,滅磁過(guò)程中,勵(lì)磁繞組反向電壓不低于勵(lì)磁繞組出廠對(duì)地耐受試驗(yàn)電壓幅值的30%,不高于勵(lì)磁繞組出廠對(duì)地耐受試驗(yàn)電壓幅值的50%。當(dāng)發(fā)電機(jī)在105%過(guò)電壓下定子三相短路而