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TZL-1D型同同步步发发电电机机可可控控硅硅励励磁磁装装置置说明书永州市智达自动控制设备有限公司通过IS09001:2000质量体系认证永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-1-一、概述1.1用途TZL-1D型发电机励磁装置适用于中、小型水轮发电机作为自动调节励磁的电源装置。担负着发电机调压（单机或空载）、调节无功负荷（并网）的任务，能满足发电机单机或并网运行的要求。本系列励磁装置也可用于同等容量的汽轮发电机和柴油发电机。各项性能达到或超过国标GB10585-89《中、小型同步发电机励磁系统基本技术要求》、GB7409-87《大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件》及部标SD299-88《大、中型水轮发电机静止励磁系统及装置技术条件》规定的指标。1.2使用条件1.2.1周围的环境温度和湿度：环境温度：-20℃—+45℃；相对湿度：月平均湿度不大于90%；日平均湿度不大于95%。1.2.2海拔高度：不超过3000m。1.2.3空气相对湿度（平均值）不大于85％。1.2.4无剧烈振动的场所。1.2.5周围空气中无导电易爆尘埃和腐蚀性气体的场所。1.2.6装置安装的垂直倾斜度：不超过5%。1.3主要功能及特点1.3.1励磁调节器采用ZDDER-1型数控调节器，该调节器采用专用集成电路控制，提高性能的同时也提高了稳定性和可靠性。1.3.2采用数定电路给定，克服机械式电位器易磨损、易老化的缺点。1.3.3采用交直流混合采样技术，具有采样精度高、采样速度快、频率特性好等优点，确保良好的动态、静态调节品质。1.3.4具备电压跟踪功能，起励后自动将发电机电压从零递升至预置值或保证发电机机端电压与系统电压一致（发电机频率要控制在一定范围内）。1.3.5设置双相调差电路，调差率大小可通过面板上DIP开关设定。1.3.6给定电压采用数码显示，并用LED发光管直观显示控制电压的大小。1.3.7具备有手动停机灭磁（截止或逆变）功能。1.3.8具备过电压保护功能，过压时调节器输出无源接点作用于灭磁开关跳闸。1.3.9具备励磁过流保护功能，过流时调节器输出无源接点作用于灭磁开关跳闸。1.3.10具备PT断线保护功能。1.3.11设有工作电源、触发脉冲、快熔监视电路，直观地指示工作状态,故障时输出无源接点至电站音响信号系统。永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-2-1.3.12励磁主回路为大功率三相半控桥式整流。1.3.13整流硅元件并联阻容元件以吸收换相过电压。1.3.14整流硅元件串联快速熔断器作为过电流保护。1.3.15整流桥交直流侧接有大容量氧化锌避雷器作过电压保护。1.3.16采用外接直流电源起励，接线简单，起励速度快。1.4主要技术指标1.4.1空载电压整定范围：30%～130%。1.4.2稳态电压调整率：优于0.5%。1.4.3调差率：≥±10%，分档可调。1.4.4频率特性：优于0.25%。1.4.5动态调节特性：超调量≤8～10%，调节时间≤3秒，振荡次数≤3次。1.4.6强励倍数≥1.6倍，强励时限：18秒。1.4.7在1.1倍额定励磁电流下能连续长期运行。1.5引用标准1.5.1GB10585-89《中、小型同步发电机励磁系统基本技术要求》1.5.2GB7409-87《大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件》1.5.3SD299-88《大、中型水轮发电机静止励磁系统及装置技术条件》1.5.4GB3797-89《电控设备》第二部分：装有电子器件的电控设备1.5.5GB4720《电气传动控制设备》第一部分：低压电器电控设备1.5.6JB/DQ3368-88《中、小型水轮发电机励磁装置产品质量分等》二、励磁装置系统原理2.1系统组成TZL-1D型励磁系统包括主回路、自动励磁调节器以及操作保护信号回路三大组成部分。主回路组成：励磁变压器（LB）、可控硅三相整流电路、灭磁开关、灭磁电阻等。操作保护信号回路组成：起励回路、灭磁开关操作回路、保护回路、信号回路。2.2自动励磁调节基本原理本励磁系统采用自并激励磁方式，励磁功率取自发电机本身。发电机机端电压通励磁过流磁变压器降压，经可控硅三相整流电路整流，向发电机励磁线圈提供一个可控的直流电流，此直流电流的大小由自动励磁调节器控制。在这里自动励永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-3-磁调节器作为励磁系统的控制元件，而可控硅三相整流电路则作为励磁系统的执行元件。发电机单机运行时，发电机端电压在负荷变化时必须维持基本不变（当然机组的频率变化要控制在一定范围内），维持这一电压稳定是由励磁系统完成的：如果发电机负荷减小，由于电枢反应作用减小，机端电压会升高，经过自动励磁调节器检测运算后，令输出的触发脉冲后移，即控制角α增大，α的增大令整流输出减小，励磁电流的减小令发电机电压相应降低，回到原来的水平；反之，负荷增大使机端电压降低时，通过自动励磁调节器的作用，励磁电流增大，令机端电压上升，再回到原来的水平。在实际的运行当中，以上的调节过程是反复不断地进行着，从一种稳态向另一稳态的调节过程是很快的。励磁系统不断地改变励磁电流的大小，使发电机电压维持稳定。发电机并网运行时，其电压、频率是取决于电网的，这时由励磁系统来调节发电机无功电流的大小。若增大励磁电流，由于是并网运行，发电机电压不因励磁电流上升而升高，这时发电机只能向电网多供给无功电流，才能使端电压维持与电网电压平衡；反之，减小励磁电流，则发电机向电网少供无功。2.3励磁调节器功能说明2.3.1数定给定八位可置数二进制可逆计数器与DA转换电路为本单元的基本电路。给定电路有自动和手动复位清零、置数功能：开机合灭磁开关及发电机出口开关跳闸（甩负荷）后，自动置数，置数值（3.15V）对应起励升压后的机端电压（本机设定为90%额定电压）。可通过调节器面板上的增磁、减磁按键或远方（集控台、监控系统等）无源接点调节给定电压的大小以调节发动机电压或发电机的无功负荷。给定电压（Ug）由调节器面板上的数字电压表直观显示。停机时按下调节器面板上的灭磁按键（必须在确认解列完毕后才能操作此按钮），数字电位器复位（0.9V），可控硅整流输出截止或逆变，发电机电压降为0（或残压值）。注：并网运行时禁止进行灭磁操作！增减磁操作时，调节器面板上相应的指示灯点亮。数字电位器具有输出电压上、下限限位功能，当给定电压上升至4.8V时，上限指示灯点亮，调节器闭锁增磁操作；当给定电压下降至1.0V时，下限指示灯点亮，调节器闭锁减磁操作。2.3.2自动调整发电机电压信号（100V）自调节器背板端子引入，经降压变换取样后得到发电机反馈电压（UF）。发电机A、C相电流信号自调节器背板端子引入，经调差电路得到反映发电机无功电流大小的信号。调差系数由调节器面板上的拨码开关进行设置。自动调整单元检测机端电压和无功电流的变化，与给定电压（Ug）进行比较放大，再经综合运算得到控制电压（Uk）。控制电压（Uk）的大小由面板上的指示灯进行显示。永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-4-2.3.3触发脉冲采用触发专用单片集成电路，自动调整单元来的控制电压Uk送到本单元，根据Uk的大小自动调整输出脉冲的相位，以控制可控硅的导通角。同步电压信号（UT）从励磁变压器副边取得，自调节器背板端子引入。同步电压保证触发脉冲与主回路电压保持同步对应的关系。触发脉冲可通过面板上的脉冲指示灯进行监视，脉冲正常时指示灯闪烁，脉冲消失指示灯熄灭；如任一相脉冲消失，该相脉冲指示灯熄灭，同时脉冲消失指示灯点亮，调节器输出脉冲消失故障信号。2.3.4系统电压跟踪系统电压信号（100V）自调节器背板端子引入。电压跟踪功能由调节器面板上的跟踪按键来控制投入或退出。如选择投入，可按下跟踪按键（按键上的指示灯点亮），机组起励升压到80%的额定电压后，系统跟踪自动投入（面板上的跟踪指示灯点亮），将发电机电压自动升压到与电网电压一致，满足并网压差要求。电网无压时跟踪会自动退出。跟踪按键复归为跟踪退出（按键上的指示灯熄灭），此时需手动调节发电机电压。注：发电机的频率必须控制在46～55Hz内，频率过低会引起励磁过流！2.3.5过电压保护励磁调节器内置发电机过电压保护，动作值为1.3倍额定电压。过电压动作输出无源接点作用于灭磁开关跳闸。2.3.6励磁过流保护励磁调节器内置励磁过流保护，动作值为1.8倍额定励磁电流。励磁过流动作输出无源接点作用于灭磁开关跳闸。2.3.7PT断线保护当发电机电压输入信号出现断线故障时，调节器自动将同步电压（UT）取代发电机反馈电压（UF），励磁系统输出不变。同时调节器输出PT断线故障信号。出现PT断线信号时，应尽快停机检查修复。2.3.8快速熔断器监视任一相快速熔断器（KR1～3）熔断后，相应熔断报警器的接点接通（此信号自调节器背板端子引入），调节器面板上相应快熔监视灯点亮，同时调节器输出快熔熔断故障信号。注：出现快熔熔断信号时必须立即停机检查修复。2.3.9工作电源稳压电源是自动励磁调节器的工作电源，它的可靠工作是系统工作稳定、可靠的保证。为此采用两套电源：一套由厂用交流电源供电，经电源变压器（DYB）降压至22V后自调节器背板端子引入；一套由厂用直流供电，经开关电源（E）变换为DC24V后自调节器背板端子引入。两套电源以热备用的形式在调节器内部并接，只要两套电源不同时出故障，装置便可照常正常工作。调节器面板上设有内部工作电源监视灯，可由此监视调节器内电源模块的工作状态。永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-5-三、产品的安装要求3.1励磁装置励磁装置可以安置在发电机层与其他屏柜并列，也可以安装在中控室。按照图纸要求引入和引出主回路电缆及操作、保护、信号、起励等电源和引线。装置应尽量水平安装，固定要牢靠。屏架要可靠接地。3.2励磁变压器（LB）励磁变压器接在发电机出口，安装位置由用户考虑，但必须要安装在便于散热和观察的位置，安装前应进行极性、组别检查，接线组别为Y/d-11。接线时要注意相序。变压器外壳要可靠接地。3.3机端电压互感器（PT）用户自备设备。接线组别为Y/Y-12或V/V-12，互感器原边接发电机机端，副边100Vac三相电压（A621、B621、C621）引入励磁装置，相序要正确，而且必须与励磁变压器一一对应。安装前要进行变比和极性试验。3.4机端电流互感器（3CTa、3CTc）用户自备设备。用于测量发电机电流，供励磁系统调差用，调差电流互感器分别接于A、C相，不能随便换相。安装前要作变比和极性检查，极性不能接反，否则会引起调差极性变反。3.5交流厂用电源380V交流厂用电源（A、B、C、N）引入柜内的相序应与图纸相符。相序不符会导致风机风向的改变以及调试变压器副边相位的变化。3.6合闸电源合闸电源+HM、-HM由X8端子的第1位和第3位引入。起励电源与合闸电源共用，接线时请注意电压极性连接导线不得小于6mm2。3.7操作控制电源操作控制电源+KM、-KM由X3端子的第25位和第27位引入，接线时请注意电压极性。永州市智达自动控制设备有限公司TZL-1D同步发电机可控硅励磁装置-6-四、励磁装置的开环调试励磁装置经运输后，在投入运行前必须进行开环试验；定期检修或事故后都必须做开环试验，检查装置是否正常，以确保装置能投入正常运行。4.1开环试验前的准备4.1.1断开励磁电源开关QS。4.1.2灭磁开关FMK处于分闸状态。4.1.3示波器探头接直流输出侧以便观察直流输出波形。4.1.4调试运行选择开关SA1置“调试”位置。4.1.5断开调节器电源开关SW1、SW2。4.1.6合厂用电源开关ZK1送入厂用电源。4.2开环试验4.2.1合调节器的交流电源开关SW1，检查电源变压器（DYB）输出是否正常（20V左右）。调节器面板上的电源监视灯点亮，脉冲指示灯闪烁。同时，调节器自动置数，给定电压数字表头应点亮显示置数值（3.15V）。控制电压及励磁电压应在10％以下