水泥纯低温余热发电电气知识介绍

水泥纯低温余热发电电气知识介绍水泥纯低温余热发电电气部分一、电气主接线的结构与特点二、发电机并列对总降的影响及采取的措施三、余热发电高压电气设备的配置四、发电机的励磁系统五、发电机的同期并列运行六、发电机继电保护的应用及运行一、电气主接线的结构与特点水泥余热发电电气主接线的特点余热发电站发出的电力是并网不上网，自发自用的，即发电机发出的电能，通过电缆与本企业总降压变电所的6kV母线相并列，这实际上是发电机与电网并列后，减少从电网吸收有功功率。并网前：通过总降的52F开关柜将总降的电能输送至52P、52H开关柜，向站用变压器供电，供电站启动辅机设备。并网后：通过52G、52P及52F开关柜将发电机的电能输送到总降的某段母线上；同时通过52G、52H开关柜，向站用变压器供电，供电站辅机设备运行。主接线的特点：电站的受电与馈电共用一条线路水泥余热发电电气主接线图2#主变联络开关总降余热发电T/G厂房电力室52B1M52B2M52B3M52H干式变MCC2YH3YH4YHG隔离柜出线小室FSR252P52G110kV进线1#主变6kVⅠ段6kV馈线110kV进线52F6kVⅡ段FSR16kV馈线水泥余热发电电气主接线的特点9100kW机组的总降一般属于单段母线，不需要变压器并列运行；18000kW的机组一般需要总降两台变压器并列运行后，再与总降6kV母线并列运行。同时18000kW的机组冷却水泵设置为三台高压水泵，在T/G厂房电力室增加了三台开关柜。二、发电机并列对总降的影响及采取的措施变压器的并列运行当发电机功率较大时，在一段母线上运行就难以满足这一要求。因此，唯一的办法是将两段母线并列运行，即两台变压器并列运行，是解决大功率发电机不向电网输送功率的唯一途径。变压器并列运行的条件①电压比相同②联结组别相同③短路阻抗相等断路器开断容量问题采取的措施一、在发电机出口安装大容量高速开关装置FSR2当发电机出口端或其附近发生短路故障时，短路电流的幅值大，从短路开始到电流第一次过零经历的时间长（大约需要20-150ms），这会给发电机造成很大的危害，同时对其保护设备有更高的要求。用FSR保护发电机出口端短路故障，具有很好的保护作用，因为在短路电流最大值未通过发电机时，熔断器已切除了故障，保证无故障部分正常运行，大大地提高了系统的供电质量。断路器开断容量问题采取的措施二、在两段母线间安装大容量高速开关装置FSR1FSR应用于供电线路中，若线路中带有敏感用户，可防止线路短路电压降而引起敏感用户失控，一条6kV母线馈出线线路短路后，大容量高速开关装置断开，其他线路继续供电。FSR2和6kV母联串联使用，将两台变压器并联，既提高了供电可靠性，降低变压器短路阻抗引起的电压降，又有利于实现变压器的经济运行。大容量高速开关装置的构成大容量高速开关装置由桥体FS、高压限流熔断器FU、非线性电阻FR及测控单元组成，如图所示，简称FSR。测控单元DLCTFSFUFRCT大容量高速开关装置的构成•桥体：桥体与高压限流熔断器、非线性电阻并联运行。桥体内包含爆炸装置和载流导体，正常时从桥体中流过的电流为从高压限流熔断器中流过的电流的几十倍，短路时，测控单元发出的脉冲信号点燃爆炸装置，在0.15ms-0.2ms后载流导体从中部断开，在爆炸冲击力的作用下，分开的载流导体向六个方向卷曲，形成隔离断口，将电流转移至高压限流熔断器。•高压限流熔断器：高压限流熔断器具有限流性和快速性。当桥体断开后全部短路电流转移到高压限流熔断器，熔断器在第一个大半波内短路电流还未来得及升起就完成汽化、击穿、间隙产生电弧和熄灭电弧，限制并强制性地切断短路电流（t﹤2ms），使电流达不到预期的短路电流峰值。高压限流熔断器产生的弧压可以通过非线性电阻加以限制，通过与桥体在阻值上的配合，解决高压限流熔断器容量不足的问题，提高整个装置的应用范围。大容量高速开关装置的构成•非线性电阻：高能氧化锌非线性电阻具有非线性伏安特性，同时能够抑制瞬时过电压，在高压限流熔断器熔断时产生的弧压，使氧化锌非线性电阻导通吸收电感中储存的磁能及电源注入的能量，氧化锌非线性电阻导通，使高压限流熔断器顺利熄弧。同时氧化锌电阻良好的非线性特性，可以把开断时的过电压限制在2.5倍额定相电压之内，使电器设备不再受到大电流的冲击。•测控单元：测控单元是一个电子逻辑控制器，随时检测系统电流瞬时值i和电流变化率di/dt，一旦有短路故障发生，当i和di/dt大于整定值时，电子逻辑控制器会向桥体中的爆炸装置发出脉冲点火信号。检测电流变化率的功能由一空心电流互感器实现，避免了带铁芯电流互感器因为磁饱和而引起波形失真，同时又可将测量控制线路与主电路隔离。三、余热发电高压电气设备的配置高压开关柜的配置52F：在总降6kV母线下设置的一台与电站联络的开关柜；52P：在电站侧设置的一台与总降联络的开关柜；52G：发电机的同期并列开关柜，与52P柜串联；52H：并联在52P与52G开关柜之间，作为站用变压器的上位开关；2YH：系统侧电压互感器柜，作为测量及保护用；3YH、4YH：发电机机断侧电压互感器柜，作为测量及保护用；52S：隔离柜，发电机同期开关前的设备发生故障时，以此柜做明显断开点；FSR1：在6kV两段母线之间设置的快速开关柜，防止母线馈线线路短路；FSR2：在发电机出口设置的快速开关柜，防止发电机出口端或其附近发生短路。电流互感器的配置同期并列开关52G柜到发电机中性点共设置四组（12只）电流互感器和一组零序电流互感器，在52G柜、隔离柜、发电机出口及发电机中性点各安装一组电流互感器，零序电流互感器安装在隔离柜内。根据保护、测量及计量的要求，每只电流互感器都有两组二次线圈，其准确级各不相同。具体配置如图所示：电流互感器的配置2LH1LHG～4LH3LH3YH4YH6LH5LH隔离柜LH8LH7LH52G2YH6kV发电机差动保护发电机后备保护电流信号变送励磁调节发电机差动保护计量发电机零序保护可选做计量备用高压电气设备的联锁52F投入：6kV进线柜断路器闭合→52F可投入52P投入：52F闭合→52P可投入52G投入：6kV进线柜断路器闭合→52F闭合→52P闭合→同期合闸→52G可投入52F解列：柜面分闸，或FSR动作，或接入系统故障52P解列：柜面分闸，或52F解列52G解列：52F解列，或52P解列，或52H解列，或发电机综合保护动作，或接入系统解列信号，或励磁屏分闸信号，或DCS、DEH分闸信号。汽轮发电机一、汽轮发电机的构造汽轮发电机主要由发电机的定子、转子及机座构成。汽轮发电机的定子发电机的定子是由导磁的铁芯和导电的定子绕组组成。铁芯是用0.35-0.5mm硅钢片叠压而成，直径小的发电机定子，由整张硅钢片冲制叠成，直径大的发电机铁芯，则由硅钢片冲成扇形，然后拼成一个整圆叠成。每片硅钢片的两面都涂有绝缘漆，以减少铁芯的蜗流损耗。铁心用压板压紧，焊接固定在机座上。三相绕组采用多股双玻璃丝包线绕制成形的，槽内直线部分采用360°编织换位以减少附加损耗，对地绝缘采用云母带连续包扎并经防晕处理模压成形，绕组端部藉玻璃布板支架及涤玻绳扎紧固定于机座两端，其出线头安放在励磁机端，线圈鼻端连接采用银焊。汽轮发电机汽轮发电机的机座采用钢板焊接结构，吊攀位于机座两侧的中部，断盖采用铸铁结构，为防止油污及灰尘进入电机内部，端盖上设有高压气封装置，端盖的端面和两侧面设有视察窗，底盖采用钢板焊接，端盖和底盖内均设有灭火水管装置。发电机转子转子是汽轮发电机的非常关键的一部分。它的作用就是要产生磁场，以便转子旋转时，在定子的绕组中感应交流电动势，同时将轴上输入的机械功率转换为电磁功率。转子上主要有导电的励磁绕组和导磁的铁心所组成，转子两端各装有桨式风扇。汽轮发电机转子分凸极式和隐极式两种。一般来说，两极汽轮发电机转子为隐极式，两极以上转速较低的汽轮发电机转子为凸极式。汽轮发电机交流无刷励磁机在无刷无环励磁的发电机转子上，还有同轴的主励磁机，副励磁机和整流盘。主励磁机是一台三相同步发电机，其磁场静止、电枢旋转，取消了电刷和滑环，所以称为无刷励磁机。副励磁机是一台单相同步永磁发电机，磁极是随轴旋转的，定子线圈是静止固定的，其电机引出线引至主励磁机机座侧面的出线盒内，在出线盒内备有熔断器作为副励磁机过载保护用。励磁机的转轴通过法兰与发电机大轴连接在一起。主励磁机和副励磁机设计在同一个闭路管道通风壳体内，它的进风、出风全通到励磁机底架，然后再通到发电机进风口处。汽轮发电机发电机的结构模型汽轮发电机汽轮发电机的工作原理能量转换：热能→动能→机械能→电能当汽轮机拖动发电机转子以3000r/min恒定转速旋转时，转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布的磁场（称为转子磁场），转子磁场随轴一起旋转、每转一周，磁极的磁力线顺序切割定子每相绕组的导体，在三相定子绕组内感应出三相交流电动势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服转子的电磁制动转矩而作功。永磁发电机励磁绕组、励磁机电枢绕组及整流盘实物图整流盘实物图励磁机、整流盘、发电机接线图主励磁机磁场绕组转子部分快速熔断器正整流环负整流环同步发电机定子绕组整流二极管同步发电机磁场绕组BCA汽轮发电机的配置汽轮发电机的型号说明QFWL-18-2型汽轮发电机为隐极式三相同步发电机，它与汽轮机直接偶合传动，组成燃汽蒸汽联合循环余热发电机组。其中18000kW发电机型号意义如下：QF—————表示空冷汽轮发电机W—————表示无刷励磁L—————表示用于联合循环18—————表示18兆瓦，有功功率的兆瓦数2—————表示2极，转子级数发电机的额定转速为3000r/min，频率为50HZ，发电机采用密闭循环通风系统，并装有空气冷却器来冷却空气，发电机的旋转方向从汽轮机端看为顺时针方向。汽轮发电机的主要参数设计容量参数名称6480kW(宁国一线)9100kW12000kW15000kW18000kW27000kW30500kW型号TIC-AFTQFW2-12-2QFWL-18-2QFW-33-2容量MVA8.11522.538.8功率kW6480120001800033000额定电压kV6.36.36.36.3额定电流A742137520623558频率HZ50505050励磁电流A404242355.2480功率因数0.8滞后0.8滞后0.8滞后0.85滞后额定转速r/min1500300030003000极数4222生产厂家日本明电舍公司南京汽轮电机集团南京汽轮电机集团南京汽轮电机集团四、发电机的励磁系统发电机的励磁系统（一）一、同步发电机励磁的基本要求同步发电机发出电能时，除原动机供给动能外，还需要有励磁系统来建立磁场。同步电动机、变压器、输电线路以及用户的用电设备要消耗无功功率。如果无功功率供给不足，就很难维持电力系统的电压水平。发电机既是有功电源，又是无功电源，而同步发电机发出的无功功率的大小，取决于励磁电流的大小。励磁系统对发出无功功率，维持系统电压水平是至关重要的。因此，励磁系统应能满足以下基本要求：1、励磁系统不应受外部电网的影响；2、励磁系统本身的运行应该是稳定的；3、励磁系统应能保证一定的励磁顶值电压，并且要有一定的励磁增长速度。发电机的励磁系统二、同步发电机的励磁方式发电机励磁方式的种类很多，常采用的有直流发电机供电、交流励磁机供电和无励磁机的励磁方式。我们集团公司所用发电机的励磁方式全部为交流无刷励磁，励磁调节装置采用的是南汽集团生产的数字式双通道励磁调节器(DVR-2000)，宁国一线应用的装置是日本明电舍的AVR，宁国三线应用的装置是南汽集团的DVR-2000A，其它基地应用的是南汽集团的DVR-2000B。发电机的励磁系统励磁系统的工作过程当发电机在汽轮机的拖动下旋转到3000r/min时，永磁发电机PMG发出的电压应有220V、40