三峡电厂陈小明励磁讲座-发电机励磁系统原理2

发电机励磁系统原理(2)三峡电厂陈小明[e-mail]励磁调节器原理图移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相AVR（自动）恒电压闭环自动电压调节器ECR（手动）恒电流闭环励磁电流调节器电压给定Ugref电流给定IfrefPID调节计算限制功能控制电压Uk恒无功闭环：AVR的辅助控制PSSUgactUgrefIfrefIfactIfregUregUfreg励磁调节器功能简介无功补偿（调差）强励电流限制（快速限制）过励限制（励磁电流慢速、反时限）欠励限制（P-Q）定子电流限制（过无功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（过激磁）软起励功能PSS功能电制动功能PT断线保护励磁调节器三种控制模式结构励磁系统与其他设备的关系（研究）1、发电机的关系：励磁调节机端电压和无功。有励磁才能同步运行。励磁电压和电流影响发电机转子的绝缘和发热，影响轴电压。2、厂用电关系：交流起励电源、风机电源、辅助电源，制动电源与制动开关，欠励对厂用电的影响。3、继电保护的关系：主要是与保护的配合问题(伏赫限制与过激磁保护；定子电流限制与定子过负荷保护；欠励限制与失磁保护；强励限制与转子过负荷和励磁变压器过流保护等)。其次是跳灭磁开关回路以及与出口断路器的配合问题；另外，断路器分即空载是励磁起励的条件之一，断路器位置是励磁调节器的重要开关量。4、调速器的关系：起励条件之一：转速大于90%，否则空载低频退励磁；调速器与励磁原理极为相似，可以借鉴互学。5、机组监控关系：接受的命令(增减磁，运行方式和PSS投切），送出状态和模拟量(Ugref、Ifref，Qref，Uf、If，0C)(监控记录Ugref、Ifref，Qref的好处在于分析故障）励磁系统与励磁控制系统运行1、他励试验问题及其过程：发电机空载升压和升流试验必要性和安全性问题，葛洲坝用备励的方便性和准确性问题。2、起励接触器工作问题(残压起励问题、助磁起励问题，起励接触器投入和退出问题，起励条件问题）。3、零起升流的操作问题(设Iref=10%Ifn，即20%Ug。运行中Ifact=Ifref,Ifrefi是Iref的积分输出。手动环控制量Ifreg、励磁电压环控制量Ufreg)2、自动升压问题(设Ugref=100%Ugn，运行中Ugact=Ugref，Ugref的积分输出Ugrefi、自动环控制输出量Ureg，励磁电压环控制量Ufreg）。3、关于转子电压和电流的关系Uf=If*转子电阻，关于转子温度的计算原理，关于限制环节的优先级问题。4、关于电气制动原理和条件以及工作过程，关于电气短路开关的操作问题(自动不受限，手动有先后循序(先开关后接地刀闸）。TurbineGovernorVoltageRegulatorPePSSVtItn,PG3~Turbine--VfVtrefPerefh汽轮发电机调节原理1、调节无功的方法2、调无功对有功的影响（瞬时p摆动，平均P不变）1、调节有功的方法2、调有功对无功的影响（AVR变化小，ECR变化大）励磁调差原理与应用并网产生无功冲击的分析1、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。2、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生机组并网时无功的突变，但一般不超过5%。3、由于并网前机端电压一般为100%，而系统电压不是100%，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压，此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。UgQ并网条件全控桥强励与强减按照Ud=1.35U2cosa，一般强励α=100；强减α=1500AVR与各限制器关系VREF设定值、VC测量值、VSPSS输出、VUEL欠励、VOEL过励、IFD励磁电流、VF励磁电压、比较门、PID西门子励磁调节器与各限制器关系励磁调节器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲发展形式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲发电机事故灭磁灭磁的主要目的在机组故障情况下断开灭磁开关、导通灭磁回路(a,b,c,d4)快速吸收转子能量衡量发电机灭磁性能指标有两个：灭磁速度和灭磁电压。其要求是速度快即灭磁时间短，灭磁电压不能超过转子允许电压值。最优的灭磁系统是灭磁电压较高且在灭磁过程中保持恒定，只有这样，灭磁电流才能按线性方式衰减，其灭磁时间才最短。最优的灭磁系统称为理想灭磁系统发电机发电机出口开关灭磁电阻RE可控硅整流桥cdIf,Uf[p.u.]tt=0ba理想灭磁、SIC灭磁、线性电阻灭磁灭磁开关的种类灭磁开关分类：单断口、双断口、多断口（主断口、弧断口、放电断口即常闭触头）灭磁开关结构选择1、具有常闭辅助断口的灭磁开关最适合放电灭磁方式，也是专用灭磁开关的标志；2、双断口灭磁开关比单断口灭磁开关更加适合励磁回路的应用，检修试验方便；3、设置专用的弧触头有利于保护主触头，维护工作量少；4、采用短电弧栅灭弧原理，即采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热好，电弧稳定；电磁吹弧简单DMX和CEX灭磁开关结构最好、是专业灭磁开关，推荐使用灭磁电阻的种类线性电阻1（大功率）（慢）非线性电阻（低场强大电流）碳化硅灭磁电阻2（SiC）（稍快）氧化锌灭磁电阻3（ZnO）（最快）灭磁电阻伏安特性曲线灭磁方式种类串联灭磁、并联灭磁电路原理比较直流灭磁原理分析LPUZ+-MK+UK-IK-+ULRVLQILuIRV灭磁换流公式Uk±Uz≥UL整流：Uk－Uz≥UL，Uk要求高，不推荐使用；逆变：Uk＋Uz≥UL，Uk要求低，直流灭磁推荐；封脉冲：Uk±Uz≥UL，Uz交变，交流灭磁推荐。a＝90°Uz波形封脉冲下的交流灭磁原理KA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV灭磁换流公式：Uk±Uz≥UL脉冲正常下交流灭磁原理KA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV＋A-A＋B＋C-C-B导通周期120°60°不切脉冲灭磁过程简述：1、KA+、KB+导通时分开关；2、MKB分断；MKA和MKC无法关断，电弧燃烧；3、KB+不导通，KA+无法关断；4、KA-导通、KC-被关断；5、KA+和KA-导通，电流续流；6、MKA、MKC关断。SCR关断条件脉冲顺序交流灭磁原理结论1、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分断，快速灭磁任务完成。2、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁的目的。转子过电压保护配置与跨接器原理1、转子过电压保护配置：非线性电阻、跨接器、阻容保护、一体化阻容保护、阻断式阻容保护；2、跨接器原理接线、BOD元件原理；3、压敏电阻、可控硅阻容保护等配置原则。水轮发电机与汽轮机灭磁区别转子结构不同：空心与实心灭磁要求就不同：快速与慢速转子绕组：励磁绕组、阻尼绕组、阻尼绕组作用UgUgIfIfttt水轮机快速灭磁t汽轮机快速灭磁重要励磁录波图自动起励试验录波图重要励磁录波图自动逆变试验录波图重要励磁录波图甩负荷跳灭磁开关录波图重要励磁录波图甩负荷甩负荷灭磁UNITROL5000瑞士ABB公司（上海ABB、广科院、东方电机厂、哈尔滨电机厂）旋转NES5000自并励励磁系统框图功率柜信号功率柜1功率柜n功率柜2初励、灭磁磁场断路器通道A通道B模拟量板开关量板CPU板系统电源板同步电压板脉冲放大板脉冲电源板G负荷开关系统PT励磁变压器转子电流CT励磁PT定子电流CTEXC-9000自并励励磁系统框图GS模拟量总线板900E开关量总线板900HChannelAChannelBChannelC900CDSPCPUI/O接口板900ADSPCPUI/O接口板900AA/DD/A900P900N人机接口900J900KCANBUSQFGPULSEBUS900K900MLCDQ80SA02SA01T02EXCITATIONTRANSFORMERT05Q02F05UBATT.ACAUX.BUSACBUSDCBUSVI01VI02DC24VBUSQ90UAUX.R03V03Q03R02F02G31G34G33G32MLCD900G900ILCD串行通讯输出信号IPC谢谢大家！