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1000MW发电机励磁系统调节器作用

时间:2016-06-13 07:48 来源:电工之家

1000MW发电机励磁系统调节器作用
一、励磁系统其主要分为四个部分:
(1)励磁变压器; (2)励磁调节器(AVR)(3)可控硅整流器 ; (4)起励和灭磁单元; 励磁模块(A10,A20)中有:
(a)控制板(COB):负责所有的调节和控制功能,还包括可控硅的脉冲产生。
每一块 COB 包括以下功能:
自动电压调节器(自动控制), 励磁电流调节器(手动控制) ,具有时间可调的软启动功能, 自动运行通道和自动备用通道之间的自动跟踪, 自动和手动通道的双向自动跟踪, 恒无功或恒功率因素的控制, PSS 电力系统稳定器,
(b)测量单元板(MUB):用于测量电机定子侧信号。它直接测量发电机的三相电压和电流, 并通过这些量计算出其它信号:如 P、Q、f 等,同时提供了强电参数和测量信号之间的电气 隔离。
(c)扩展门极控制板(EGC) :作为双通道配置的后备通道使用。EGC 连同 COB、MUB 一起安装 在同一个金属箱中,但在结构上是独立的。
EGC 具有下列功能:
励磁电流调节, 通道跟踪,以便在 COB 故障时实现平稳切换 ,备用瞬时过电流保护继电器, 备用反时限过电流继电器 ,直流侧短路保护
(d)快速输入输出界面卡(FIO):用于模拟和控制信号的连接.包括:
16 位输入,带光耦合器,额定 24VDC ,控制输入电源来自内部 电源模块。 18 个输出继电器,带转换触点,用于状态显示和报警。 4 个多目的模拟输出10V ,4 个多目的模拟输出10V 或20mA。2 个模拟输入用于励磁变压器温度测量, 1 个模拟输入用于 CROWBAR 的电流。
(e)电力信号界面卡(PSI)
控制模块(COB)和励磁系统实际测量值之间的带电气隔离的一个接口, 包括励磁电流和电 压的测量,可控硅整流桥输入电流和电压的 3 相测量。
(f)CIN: 整流桥接口板;
主要功能是向门极驱动板 GDI 发送用于触发三相全控桥的序列脉冲。 用于监控整流桥的所有电子部件。其主要作用是监控风机、温度和熔丝。 在每台整流桥的正、负输出连接处都配有电流传感器。根据这些输入值,CIN 可自动调 节各可控硅的电流,从而实现并联桥的均流。 整流桥的实际状态显示在柜门的整流桥显示面板 CDP 上。
(g) GDI: 门极驱动器 :将脉冲放大到晶闸管触发所必须的水平。
(h)多功能手持屏 SPA 用于调试和维护。具有就地操作、参数设定和应用程序编程功能。 可显示励磁系统的数据(如发电机机端电压、励磁电流和励磁电压) 、设定参数。还具有实 时报警和故障记录管理功能。该手持屏有 16 个触摸键和一个 4×20 字符的液晶显示屏,类 似于一个袖珍计算器。 它通过串行接口 RS485 与励磁装置相连接, 数据传输速率为 9600 位/ 秒。手持屏的电源通过串行电缆提供,其本身不需电池。手持屏与 AVR 双通道之间的通讯是 通过公共接口实现的。两通道由各自的 ID 识别号区分,不需要重新连接电缆,就可以自由 选择与任一通道进行通讯。
二、励磁系统的起励:
1000MW发电机励磁系统调节器作用
正常情况下,发电机的残压用于起励是足够的。发电机转子有剩磁存在,一般情况 下 UN5000 可以实现残压起励。
当励磁投入后,可控硅桥立即被触发,只要可控硅输入端有 10-20V 的电源电压,门极 控制单元就能有效地控制可控硅桥。备用起励回路(-R03,-V03,-Q03) ,用它励方式 建立这一电压。备用起励电源取自 380V 交流系统。如果残压低于 10V 不足以建立发电 机电压时,经过一定时间的延迟,起励装置就会投入:起励开关自动闭合,向磁场绕组 通流,定子建压开始。
2 段结构(1 段报警,2 段跳机) ,每段定值和延时可单 独调整。保护为叠加交流电压测量导纳电桥式,CK1 和 CK2 为隔直耦合电容,CR 为发电机励 磁回路对地等效电容,隔直电容 CK1 和 CK2 和励磁回路等效电容 CR 串联,接于交流电桥的 测量臂。主要原理:继电器采用惠斯顿电桥原理,有两个电容建立测量桥的平衡,一个接在 正极和地之间,另一个连接在负极和地之间,以测量转子绕组对地绝缘电导作为判据,与转 子绕组的对地电容无关。 当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警, 当绝缘电阻继续下降至 一定值时,保护即动作切除发电机组。
(2)励磁调节器(AVR)采用数字微机型, AVR 中装设无功功率、(电工之家https://www.dgzj.com)功率因数等自动调节功 能。励磁调节器设有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、电力系统稳定器、V/H 限制及 转子过电压保护和 PT 断线闭锁保护等单元;其附加功能包括转子一点接地保护、转子温度 测量、串口通讯模块、跨接器、DSP 智能均流、轴电压毛刺吸收装置等。
三、励磁系统保护
(1)ABB 公司的 UN5000 型励磁系统中带有电桥式转子接地保护装置,他们对转子接地保护 的设计思想是: 当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警, 当绝缘电阻继续下降至一定值时,保护即动作切除发电机组, 以防止发生两点接导致灾难性事故。 转子接地保护装置 UNS 3020 是一个独立的保护继电器。 它用作发电机整个转子回路 (包括功率可控硅和励磁变压器二次 侧)的接地故障保护。它的特点是:2 段结构(1 段报警,2 段跳机) ,每段定值和延时可单 独调整。保护为叠加交流电压测量导纳电桥式,CK1 和 CK2 为隔直耦合电容,CR 为发电机励 磁回路对地等效电容,隔直电容 CK1 和 CK2 和励磁回路等效电容 CR 串联,接于交流电桥的 测量臂。主要原理:继电器采用惠斯顿电桥原理,有两个电容建立测量桥的平衡,一个接在 正极和地之间,另一个连接在负极和地之间,以测量转子绕组对地绝缘电导作为判据,与转 子绕组的对地电容无关。 当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警, 当绝缘电阻继续下降至 一定值时,保护即动作切除发电机组。
(2)励磁调节器(AVR)采用数字微机型, AVR 中装设无功功率、功率因数等自动调节功 能。励磁调节器设有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、电力系统稳定器、V/H 限制及 转子过电压保护和 PT 断线闭锁保护等单元;其附加功能包括转子一点接地保护、转子温度 测量、串口通讯模块、跨接器、DSP 智能均流、轴电压毛刺吸收装置等。
四、励磁系统灭磁
当保护继电器检出发电机内部故障时, 为保护发电机, 必须安全迅速地将储存在磁场中的能 量泄放。灭磁功能由灭磁开关,跨接器 Crowbar 和灭磁电阻实现。 灭磁开关设计用于在任 何故障情况下安全切断励磁电流。 灭磁开关开断后, 还在励磁变压器和磁场绕组之间形成明 确的电气隔离。 自动灭磁装置装在励磁回路直流侧。 灭磁开关的额定参数按励磁系统强励, 灭磁开关型号为 AEG GERAPLD 8007 LBK 2×2 INE(额定电流):8000A Ui:(开断电压) 2000V UNE(额定电压):2000V INSS(开断电流):50KA TNC: 31.5ms
1) 、灭磁作用:当发电机内部、引出线、厂高变等发生故障时,虽然保护装置动作迅速 切除故障,但励磁电流产生的感应电动势会继续维持故障电流,为了迅速排除故障,减 小其损坏程度,必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放(实验表明,只要剩磁电压 小于 500V,电弧变不能维持一般剩磁电压不大于 100-300V)即把励磁绕组的电流建立 的磁场迅速降低到最小。
2) 、灭磁要求:a.灭磁时间尽可能的短(发电机端电压由额定值 Un 降至 5% Un 所需的时 间称灭磁时间)b.励磁绕组两端的过电压不超过允许值(通过跨接器来实现过压保护的 要求) 。
3) 、灭磁方式:按励磁系统的不同,主要有自然灭磁和逆变灭磁(对采用可控硅整流方 式的励磁系统用如自并励励磁) 。
灭磁方式有:
(1)恒值电阻灭磁:灭磁开关动作后, 其常闭触点首先闭合,将放电电阻并接在发电机绕组两端,然后常开触点断开,将转子 绕组与直流励磁电源断开。 这时, 转子电流将由放电电阻续流, 不致产生危险的过电压。 之后,转子电流在由转子绕组和放电电阻构成的回路中自行衰减到零,完成灭磁过程。 其特点为:转子绕组两端的电压等于转子电流与放电电阻的乘积。放电电阻值可按转子 电压小于或等于转子电压容许值的原则来选定;灭磁过程时间较长
(2)非线性电阻灭磁:用非线性电阻代替恒值电阻,可以加快灭磁过程,当转子电流 大时,其阻值小,当转子电流小时,其阻值又变大,使电流电阻两者乘积变化不大,并 始终小于或等于转子电压容许值。其特点为:灭磁速度快,接近于理想灭磁曲线。由于 非线性电阻在额定励磁电压和强励电压下,其阻值很大,流过电阻的漏电流很小,因此 可以直接并接于转子绕组的两端,既作为灭磁电阻又作为过电压保护器件,还简化了接 线和控制回路。
(3)灭弧栅灭磁:灭弧栅中的电弧电阻实质上也是一种非线性电阻,当燃弧时,其两 端电压与电流大小无关,基本维持一定值不变。当熄弧时,其阻值为无穷大,反电动势 Us 愈大,则转子过电压愈高,灭磁过程也愈快。为防止灭弧栅中的电弧在其电流下降到
零前同时熄灭而引起过电压,故在每一栅片上并联一段电阻。其特点:接近理想灭磁。 缺点是转子电流较小时不能很快断弧 。
(4)逆变灭磁:利用三相全控桥的逆变工作状态,控制角从小于 90°的整流运行状态 突然后退到大于 90°的某一适当角度, 此时励磁电源改变极性, 以反电动势的形式加于 励磁绕组,使转子电流迅速衰减到零的灭磁方法 。其特点:能将转子储能迅速地反馈 到三相全控桥的交流侧电源中去,不需放电电阻或灭弧栅,简便实用;灭磁可靠;灭磁 时间相对较长,但过电压倍数很低。
调节器灭磁回路由灭磁开关,跨接器 Crowbar 和灭磁电阻组成。 其中灭磁电阻用于实现发电机的快速灭磁。
a、非线性电阻R02(共五个)并联固定接在发电机励磁绕组回路中,不受直流回路中 的灭磁开关控制。励磁电流的衰减过程取决于灭磁电阻的特性。非线形电阻的灭磁特性 比线性的好,励磁电流的衰减比较快。
b 、当灭磁开关断开时,通过触发跨接器的可控硅将励磁电流瞬时导入灭磁回路。灭磁 过程开始,灭磁开关触头可以无负荷断开。
c 、发电机正常运行时,跨接器的可控硅不导通,非线性电阻上不通过电流;灭磁开关 跳开后,跨接器的可控硅接受触发脉冲导通,将励磁电流瞬时导入灭磁回路,直至磁场 能量释放完。
d 、跨接器作为励磁绕组和可控硅整流器过电压保护。逆变灭磁是将能量释放在励磁变 低压绕组上,逆变灭磁在灭磁开关分闸时间内完成的,一般是在毫秒内完成。磁场开关 跳开后通过非线性电阻实现灭磁,灭磁时间较短 2-3S 左右。
1000MW发电机励磁系统调节器作用

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