同步发电机励磁系统

同步发电机励磁系统励磁系统原理•供给发电机励磁电流的电源及其附属设备称为励磁系统。•由励磁功率单元、自动调节励磁装置、灭磁保护装置组成，实现向发电机励磁绕组提供直流励磁电流，并对励磁电流进行调节及保护发电机的功能。•通过换相改变励磁直流母线的极性可以平衡正负极集电环的磨损，达到提高发电机转子集电环使用寿命的目的。•碳刷为正极时,碳刷电气磨损大,机械磨损小,滑环的电器磨损和机械磨损都很小;当碳刷为负极时,碳刷电气磨损小、机械磨损大,滑环的电气磨损、机械磨损都很大。为了使磨损均匀一些,对于滑环,因为正环电流由碳刷流向滑环,碳刷正极性,滑环负极性,故正环磨损小,负环磨损•大,故两环极性应经常调换励磁调节器•作用：感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出励磁电流的大小，以满足系统运行的要求；•功能：•1、调节电压•在正常运行条件下,供给发电机励磁电流,并根据发电机所带负荷的情况,相应地调整励磁电流,以维持发电机端电压在给定水平上。励磁调节器•2、调节无功功率•使并列运行的各台同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。•3、提高电力系统运行的稳定性•增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩,以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功功率传输能力。励磁调节器•4、改善电力系统运行条件•在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时,强行励磁,将励磁电压迅速增升到足够的顶值,以提高电力系统的暂态稳定性。•在发电机突然解列、甩负荷时,强行减磁,将励磁电流迅速减到安全数值,以防止发电机电压过分升高。•在发电机内部发生短路故障时,快速灭磁,将励磁电流迅速减到零值,以减小故障损坏程度。•在不同运行工况下,根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制等,以确保发电机组安全稳定运行。励磁系统日常维护•1、整流柜电流均流系数监测；•2、整流柜、调节器柜通风滤网清扫、风机运行状态检查；•3、励磁变、整流柜运行温度监测；•4、励磁系统运行环境监测；•5、励磁调节器测量数据监测、报警监测；•6、检查、清扫发电机转子滑环；励磁系统检修•1、封母检查清扫、绝缘测试；•2、整流柜清扫、风机及控制回路检查；•3、一次导电回路检查；•4、励磁回路倒极性；•5、励磁变清扫检查、高压试验；•6、灭磁开关清扫、检查、试验；•7、励磁系统二次回路检查、绝缘测试。•8、励磁系统各部件绝缘试验；•9、控制保护信号模拟动作试验；•10、功率整流装置小电流试验；•11、转子过电压保护单元试验；励磁系统检修•1、监测环境温度和设备积灰情况，保证环境温度在5～25度范围内，整流元件无超温或温度异常情况。励磁系统通风系统畅通，滤网无堵塞，设备本体无积灰。•2、冷却风机运行监测，保证冷却风机平稳运行。•3、监测各整流柜电流均流系数，不得低于0.9。•4、励磁调节器运行监测：自动方式、备用组正常、测量值显示正常。励磁系统试验•5、手动励磁控制单元调节范围测定；•6、自动电压调节器调节范围测定；•7、调差率测定或检查；•8、励磁调节装置调节通道切换试验；励磁系统动态试验•AVR空载试验•起励：临时修改手动预设值，合上灭磁开关，进行投励，对起励过程进行录波。•阶跃：临时修改阶跃参数，进行向下5%阶跃后再返回，对阶跃过程进行录波。•逆变灭磁：机端电压到额定后，进行退励，对退励过程进行录波。•跳开关灭磁：机端电压到额定后，进行跳开关灭磁，对灭磁过程进行录波。•手自动切换：自动方式下切换到手动方式再回到自动方式，对整个过程进行录波。•VHz限制器试验：临时修改VHz限制器参数，进行上阶跃，限制器动作后增磁无效，对整个过程进行录波。•通道切换：自动方式下进行通道切换试验，对整过过程进行录波。•PT断线试验：人为模拟PT断线试验，验证PT断线逻辑功能是否正常，对整个过程进行录波。•主套PT断线，切至从套运行，如从套再发生PT断线，则转手动。PT电压恢复后不能动切换回自动方式，必须人工切换。励磁系统动态试验•AVR并网后试验•准备：发电机并网后，至少带到10%额定视在功率的有功负荷并且要稳定住。置励磁系统控制权限于就地，在CMT中选择需要录波的测量值进行录波。•手动方式阶跃：临时修改手动阶跃参数，进行5%上阶跃再返回，对阶跃过程进行录波。•自动方式阶跃：临时修改自动阶跃参数，进行2%上阶跃再返回，对阶跃过程进行录波。•转子电流限制器试验：临时修改转子电流限制器参数，进行上阶跃后增磁无效，对整个过程进行录波。•定子电流限制器试验：临时修改定子电流限制器参数，进行上阶跃后增磁无效，对整个过程进行录波。•PQ限制器试验：临时修改PQ限制器参数，进行下阶跃后减磁无效，对整个过程进行录波。•PSS试验•发电机轴电压测量11.1加强励磁系统的设计管理•11.1.1励磁系统应保证良好的工作环境，环境温度不得超过规定要求。励磁调节器与励磁变压器不应置于同一场地内，整流拒冷却通风入口应设置滤网，必要时应采取防尘降温措施。•11.1.2励磁系统中两套励磁调节器的电压回路应相互独立，使用机端不同电压互感器的二次绕组，防止其中一个故障引起发电机误强励。•11.1.3励磁系统的灭磁能力应达到国家标准要求，且灭磁装置应具备独立于调节器的灭磁能力。灭磁开关的弧压应满足误强励灭磁的要求。•11.1.4自并励系统中，励磁变压器不应采取高压熔断器作为保护措施。励磁变压器保护定值应与励磁系统强励能力相配合，防止机组强励时保护误动作。•11.1.5励磁变压器的绕组温度应具有有效的监视手段，并控制其温度在设备允许的范围之内。有条件的可装设铁芯温度在线监视装置。•11.1.6当励磁系统中过励限制、低励限制、定子过压或过流限制的控制失效后，相应的发电机保护应完成解列灭磁。•11.1.7励磁系统电源模块应定期检查，且备有备件，发现异常时应及时予以更换。11.2加强励磁系统的基建安装及设备改造的管理•11.2.1励磁变压器高压侧封闭母线外壳用于各相别之间的安全接地连接应采用大截面金属板，不应采用导线连接，防止不平衡的强磁场感应电流烧毁连接线。•11.2.2发电机转子一点接地保护装置原则上应安装于励磁系统柜。接入保护柜或机组故障录波器的转子正、负极采用高绝缘的电缆且不能与其他信号共用电缆。•11.2.3励磁系统的二次控制电缆均应采用屏蔽电缆，电缆屏蔽层应可靠接地。•11.2.4励磁系统设备改造后，应重新进行阶跃扰动性试验和各种限制环节、电力系统稳定器功能的试验，确认新的励磁系统工作正常，满足标准的要求。控制程序更新升级前，对旧的控制程序和参数进行备份，升级后进行空载试验及新增功能或改动部分功能的测试，确认程序更新后励磁系统功能正常。做好励磁系统改造或程序更新前后的试验记录并备案。11.3加强励磁系统的调整试验管理•11.3.1电力系统稳定器的定值设定和调整应由具备资质的科研单位或认可的技术监督单位按照相关行业标准进行。试验前应制定完善的技术方案和安全措施上报相关管理部门备案，试验后电力系统稳定器的传递函数及自动电压调节器(AVR)最终整定参数应书面报告相关调度部门。•11.3.2机组基建投产或励磁系统大修及改造后，应进行发电机空载和负载阶跃扰动性试验，检查励磁系统动态指标是否达到标准要求。试验前应编写包括试验项目、安全措施和危险点分析等内容的试验方案并经批准。•11.3.3励磁系统的V/Hz限制环节特性应与发电机或变压器过激磁能力低者相匹配，无论使用定时限还是反时限特性，都应在发电机组对应继电保护装置动作前进行限制。V/Hz限制环节在发电机空载和负载工况下都应正确工作。•11.3.4励磁系统如设有定子过压限制环节，应与发电机过压保护定值相配合，该限制环节应在机组保护之前动作。11.3加强励磁系统的调整试验管理•11.3.5励磁系统低励限制环节动作值的整定应主要考虑发电机定子边段铁芯和结构件发热情况及对系统静态稳定的影响，并与发电机失磁保护相配合在保护之前动作。当发电机进相运行受到扰动瞬间进入励磁调节器低励限制环节工作区域时，不允许发电机组进入不稳定工作状态。•11.3.6励磁系统的过励限制(即过励磁电流反时限限制和强励电流瞬时限制)环节的特性应与发电机转子的过负荷能力相一致，并与发电机保护中转子过负荷保护定值相配合在保护之前动作。•11.3.7励磁系统定子电流限制环节的特性应与发电机定子的过电流能力相一致，但是不允许出现定子电流限制环节先于转子过励限制动作从而影响发电机强励能力的情况。•11.3.8励磁系统应具有无功调差环节和合理的无功调差系数。接入同一母线的发电机的无功调差系数应墓本一致。励磁系统无功调差功能投入运行。11.4加强励磁系统运行安全管理•11.4.1并网机组励磁系统应在自动方式下运行。如励磁系统故障或进行试验需退出自动方式，’必须及时报告调度部门。•11.4.2励磁调节器的自动通道发生故障时应及时修复并投入运行。严禁发电机在手动励磁调节(含按发电机或交流励磁机的磁场电流的闭环调节)下长期运行。在手动励磁调节运行期间，在调节发电机的有功负荷时必须先适当调节发电机的无功负荷，以防止发电机失去静态稳定性。•11.4.3进相运行的发电机励磁调节器应投入自动方式，低励限制器必须投入。•11.4.4励磁系统各限制和保护的定值应在发电机安全运行允许范围内，并定期校验。11.4加强励磁系统运行安全管理•11.4.5修改励磁系统参数必须严格履行审批手续，在书面报告有关部门审批并进行相关试验后，方可执行，严禁随意更改励磁系统参数设置。•11.4.6利用自动电压控制(AVC)对发电机调压时，受控机组励磁系统应投入自动方式。•11.4.7加强励磁系统设备的日常巡视，检查内容至少包括：励磁变压器各部件温度应在允许范围内，整流柜的均流系数(各整流柜电流平均值与最大值之比)应不低于0.9，温度无异常，通风孔滤网无堵塞。发电机或励磁机转子碳刷磨损情况在允许范围内，滑环火花不影响机组正常运行等。11.4加强励磁系统运行安全管理•11.4.5修改励磁系统参数必须严格履行审批手续，在书面报告有关部门审批并进行相关试验后，方可执行，严禁随意更改励磁系统参数设置。•11.4.6利用自动电压控制(AVC)对发电机调压时，受控机组励磁系统应投入自动方式。•11.4.7加强励磁系统设备的日常巡视，检查内容至少包括：励磁变压器各部件温度应在允许范围内，整流柜的均流系数(各整流柜电流平均值与最大值之比)应不低于0.9，温度无异常，通风孔滤网无堵塞。发电机或励磁机转子碳刷磨损情况在允许范围内，滑环火花不影响机组正常运行等。