励磁系统培训讲义（PPT44页)

陕西新元电厂励磁系统201607.01杨军锋一、励磁系统基础知识介绍二、我厂励磁系统概述三、我厂励磁系统基本功能介绍四、励磁系统巡视检查项目五、励磁系统检修与调试项目一、励磁系统基础知识1励磁系统的作用1.1电压控制及无功分配：发电机正常运行时（包括负荷变化时），维持机端电压在给定水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统稳定的分配机组无功功率。1.2提高同步电机同步运行的稳定性：对静态稳定的影响：能有效提高静稳极限；对动态稳定：依靠快速响应和高的顶值电压，能提高系统的动态稳定性。2励磁系统的分类3励磁系统的主要构成部分3.1基本构成部分其中功率单元现在基本全部采用半导体元件，最主要的应用元件是可控硅。4三相桥式整流原理原理图如下：共阳极可控硅编号为1、3、5，共阴极可控硅编号为2、4、6，实际应用中转子为大电感，示意图中采用电阻。到α＞60°时，直流电压输出波形开始出现负电压，到α=90°时，负方向的面积等于正方向的面积，直流输出电压等于零。在90°≤α≤180°时，整流桥没有输出，处于逆变状态。在0°≤α≤90°时为整流状态在90°≤α≤180°时为逆变状态二、我厂励磁系统概述1我厂励磁系统采用中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司开发的EXC9100型第五代全数字式微机励磁系统。2EXC9100型励磁系统主要由励磁调节器单元（调节柜）、功率单元（多个功率柜）、灭磁及过压保护单元（灭磁开关柜、灭磁柜、灭磁电阻柜等）、起励单元、励磁变压器等组成。3.1励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下，附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低频振荡。手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运行。三、励磁系统功能模块及相关保护3.2电力系统稳定器（PSS）作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定能力，阻尼电力系统低频振荡。原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf等一个或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。PSS功能只有在励磁调节器处于正常的自动方式下才起作用。3.3电制动模式在EXC9100励磁调节器内，设置了电制动模式，可与外部电制动操作、逻辑回路配合，实现电制动停机。在电制动过程中，励磁调节器通过控制调节，使得励磁系统向发电机励磁绕组提供一恒定的励磁电流。3.4起励控制正常情况下，发电机励磁系统是在励磁调节器自动方式下采用残压起励建压的。软起励控制功能是为了防止在发电机起励建压过程机端电压出现较大的超调。励磁调节器接收到开机令后，首先置自动方式的电压给定值为30％。起励升压后，当机端电压大于30%额定值后，调节器再以一个可调整的速度逐步增加电压给定值到预置值，使发电机电压逐渐上升。预置值和软起励调整速度，是可以通过调试软件设定的，一般设定为在5～10s内使发电机端电压达到空载额定值。残压起励失败时，则起动辅助起励回路，在机端电压达到发电机电压的15.1%时，辅助起励回路自动退出，立即开始软起动过程并建压到预定的电压水平。若残压起励和辅助起励都失败，即接受起励命令后10秒内建压不成功，则发起励失败的信号。3.5强励限制励磁调节器在自动方式下，可以通过强励作用，提高电力系统暂态稳定极限。在系统出现短路故障时，发电机机端电压被迫拉低，励磁调节器自动方式为了维持机端电压恒定，PID输出自动加大，去增加励磁电流；当励磁电流超过额定励磁电流时，就形成强励，使得发电机转子绕组处于过流状态。励磁电流强励限制的作用在于保护发电机转子绕组不会过流而损坏。强励限制分为强励顶值限制和强励反时限限制。强励顶值限制，限制强励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。强励反时限限制，是根据发电机转子允许的反时限过流能力，按照等效发热原则，按反时限特性去限制励磁电流输出，防止发电机转子过流损坏。3.6欠励限制正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下（比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压水平。当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机进相运行。过度的进相运行，将引起发电机失去静态稳定。欠励限制环节可以限制发电机进相运行的安全定范围，保持发电机静态稳定。3.7V/F限制正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近，发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压器的激磁回路不会处于饱和状态。当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热而损坏。励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。3.8灭磁功能励磁系统正常停机时，调节器自动逆变灭磁，不需要跳开灭磁开关灭磁；事故停机，需要跳灭磁开关将磁场能量转移到灭磁电阻灭磁。-QFG-CT-V61-V62-LGE-A61-FR-RD上图中：QFG——灭磁开关FR——灭磁电阻单元RD——熔断器V61——二极管V62——可控硅A61——可控硅触发器，BOD板CT——过电压动作检测器当发电机处于滑极等非正常运行状态时，将在转子回路中产生很高的感应电压，此时安装在转子回路中的A61模块检测到转子正向过电压超过定值时，马上触发V62可控硅，将灭磁电阻单元FR并入转子回路，通过灭磁电阻的耗能作用，将产生的过电压能量消除；而转子回路的反向过电压信号则直接经过V61二极管接入灭磁电阻耗能，以确保发电机转子始终不会出现开路，从而可靠地保护转子绝缘不会遭受破坏。由于这种保护的存在，转子绕组会产生相反的磁场，抵消定子负序电流产生的反转磁场，以保护转子表面及转子护环不至于烧坏。当灭磁电阻单元FR回路由于正向或反向导通而流过电流时，可通过监测电流互感器CT的电流信号而由灭磁柜智能板报出“过压保护动作”信号。四、励磁系统运行监视与检查项目4.1运行监视4.1.1机组在运行过程中，应实时关注500KV母线电压，及时调整机组无功，控制母线电压在网调给定的电压曲线范围内运行，以避免两个细则考核。4.1.2机组在进相运行时，除500KV母线电压满足网调给定电压曲线外，还应关注厂用400V电压在正常范围内运行。若无功调整达到极限，集控值班人员应及时向网调调度员汇报，以便采取措施。4.2运行检查4.2.1运行机组励磁装置的检查4.2.1.1检查励磁装置交、直流电源正常，控制方式在“远方”、“自动”位置；4.2.1.2检查励磁变压器、电制动变压器运行正常，保护正确投入；4.2.1.3检查整流桥运行情况良好，励磁主回路各接头、触头无过热现象，各开关位置正确；4.2.1.4检查励磁风机运行正常，无焦味、无过热、无异常振动和响声；励磁各屏柜上表计、信号指示正确，与当时运行情况相符，无异常和故障报警信号。4.2.2备用机组的消缺工作必须得到当班值长的允许后方可进行，备用机组应与运行机组同样对待。4.2.3处于备用状态的发电机励磁装置应满足以下条件：4.2.3.1直流控制电源完好，装置电源板工作正常；4.2.3.2起励电源具备，起励熔断器完好；4.2.3.3照明、加热、励磁风机以及试验电源完好；4.2.3.4电制动试验变压器正常；4.2.3.5励磁变压器保护正确投入；4.2.3.6励磁阳极开关、灭磁开关在合，电制动阳极开关在分；4.2.3.7励磁调节器正常，无闭锁信号，启动条件具备指示灯亮。五、励磁系统检修与调试5.1检修周期与项目5.1.1C级检修项目，一般检修周期为1年序号项目名称工艺及质量标准1励磁系统各屏柜及其内部元器件清扫、检查1、屏柜内外干净、整洁，屏柜柜门开、关灵活，无损坏；2、各元器件干净、完整，无老化现象。2励磁系统电气一次、二次接线端子检查、紧固1、电气一次接线端子无锈蚀，螺丝连接紧固，无松动；2、电气二次接线端子牢固，所有多芯插把结合紧密，无松动。3励磁系统电气回路绝缘检查回路绝缘检查合格。4励磁系统风机冷却系统清扫、检查1、风机清扫干净，无脏污；2、上电后，检查风机运行正常，无异常响声。5灭磁开关、励磁阳极开关、电制动阳极开关机构及动作情况检查1、检查、清洁开关的操作机构，应能正常手动、电动分合闸；无跳动、拒动现象；2、检查开关的操作二次回路接线端子，应无松动；3、检查开关主触头应接触可靠，无烧损现象，必要时用砂纸对表面进行打磨；4、灭磁开关导电回路电阻、绝缘电阻及交流耐压试验合格，并出具相关报告。6灭磁系统及转子过电压保护装置检查1、检查励磁系统SiC电阻、跨接器接线牢固，无松动；2、设备外观正常，无因过流而导致的发热、变色或者击穿现象；3、进行SiC电阻、过电压保护装置基本特性和特征参数的测试，测试结果符合规程要求。7中间继电器、变送器及表计的检查、校验1、继电器卫生清扫，外观完整，校验结果正常，并记录备案，在下次检修时将数据进行对比；2、变送器及表计检查无异常，校验结果符合规程要求。8励磁系统定值检查检查励磁调节器内部各定值准确、无误。9励磁系统操作回路联动试验及信号检查1、励磁系统上电后，在现地控制面板上进行现地控制逻辑的检查，各逻辑指示正确、无误；2、与监控、继电保护专业进行开关量输入、输出信号对点，确保各信号传送准确无误。10励磁系统各种保护功能的模拟操作试验检查1、模拟励磁系统辅助电源、励磁电压测量熔断器监视回路故障，励磁系统能快速、准确报警；2、模拟励磁系统功率柜风机电源故障、交流侧阻容保护回路故障，励磁系统能够正确的跳开灭磁开关，并连跳发电机出口开关。11励磁变压器检查及相关预防性试验相关检修试验严格按照DL/T596-2005《电力设备预防性试验规程》执行。12励磁系统缺陷处理消除励磁系统在运行中出现的缺陷。序号项目名称工艺及质量标准1全部C级检修项目2功率柜整流组件及其附属器件的清扫、检查1、整流器可控硅卫生清扫，干净,无脏污；2、整流器可控硅散热片螺栓紧固，无松动。3励磁系统风机冷却系统清扫、检查，风道积尘及结垢处理1、冷却风机卫生清扫干净，无脏污；2、风道积尘及结垢处理干净，无脏污；3、上电后，检查风机运行正常，无异常响声。5.1.2B级检修项目（含C修），检修周期为4年4灭磁开关、励磁阳极开关、电制动阳极开关检修、调整及试验1、灭磁开关导电回路电阻、绝缘电阻、开关动作特性试验测试，测试结果合格，并出具相关试验报告；2、相关检修项目参照C级检修标准项目第五条。5起励回路及起励装置检查1、起励回路检查，接线端子紧固，无松动、无接地现象；2、起励电阻、起励接触器卫生清扫，干净，无脏污；3、起励接触器机构检查，动作良好，无异常。6转子回路及转子过电压保护元件的检查、测试1、转子极性转换器磁极换向；2、进行SiC电阻、过电压保护装置基本特性和特征参数的测试，测试结果符合规程要求。7励磁系统调节器所属板件、元器件、电源系统的检查、调试1、调节器所属板件卫生清扫，干净；2、板件上各端子插把紧固，无松动；3、上电后，板件运行正常，无报警现象。8励磁变压器的检修、试验相关检修试验严格按照DLT596-2005《电力设备预防性试验规程》执行，并出具相关试验报告。9励磁系统专用电压互感器、电流互感器的检修、试验，二次回路检查1、电流互感器、电压互感器相关预试项目严格按照DL/T596-2005《电力设备预防性试验规程》B级检修内容执行，并出具相关试验报告；2、电流互感器二次回路，端子紧固，无开路现象；3、电压互感器二次回路，端子紧固，无短路现象。5.1.3A级检修项目（含B、C修），检修周期为10年序号项目名称工艺及质量标准1全部B级、C级检修项目2励磁系统冷却风机检修1、冷却风机卫生清扫干净，无脏污；2、