余热发电电气培训

余热发电电气部分介绍,水泥余热发电电气主接线特点,水泥余热发电是利用水泥熟料生产过程中的中、低品位的余热，将设置在篦冷机旁的AQC锅炉，设置在预热器旁的PH锅炉中的介质水变为蒸汽，去推动汽轮机带动发电机发电。它是属于资源综合利用的小型热力发电站，符合国家的有关政策。余热发电站发出的电力一般是并网不上网，自发自用，即发电机发出的电能，通过本企业的总降压变电所的6kV母线，与电网相并列。但根据电力公司的要求，自发自用的用户，不得向电网输送电能，其所发的有功功率，应全部用于本企业的用电设备。这实际上是在发电机与电网并列后，减少从电网吸收有功功率。从下面的主接线图中我们可以看到，在余热电站未运行之前，通过总降的52F开关柜将总降的电能输送至52P、52H开关柜，供余热电站启动辅机设备。当发电机发电后，通过52G、52P开关、电缆及52F开关与电网同期并列，将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，即向马达控制中心（MCC）供电。这样就体现出余热发电的电气主接线的特点：电站的受电与电站的馈电，共用同一个回路。它的优点是，投资省，对原有总降不作大的变动。,余热发电的主接线图：,主接线路图,主接线路介绍,一般的熟料基地的总降压变电所都有2台及以上的主变，有1路或2路110kV进线，如宁国水泥厂1、2线总降和铜陵海螺万吨线，都是有2路110kV进线。有2路110kV进线的总降，在110kV侧都有断路器进行联络（铜陵海螺万吨线总降110kV侧无联络断路器，仅有联络刀闸）。6kV母线侧设置母联开关，平时应处于断开位置。110kV主变的中性点平时不得接地，这是按电力公司的要求，2台主变应分列运行。当余热发电站建成后，必须并与本企业的总降某段母线相联结，通过总降母线与系统同期并列运行。这样，余热发电在总降母线下有一台联络开关柜，我们称之为52F，在余热电站有一台联络开关柜，我们称之为52P；发电机的同期并列开关柜为52G，与52P相串联。在52P与52G开关柜之间，并联一台52H开关柜，作为站用变压器的上位开关。,大容量发电机并列对总降的影响,现状:我们用的是一台功率约18000kW的发电机，如果将发电机接在某一段母线上，势必要向系统输送功率，在供电公司安装的逆功率装置下，发电机无法正常运行。 要求:并网不上网(自发自用)办法: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,变压器的并列,我们知道，发电机的准同期并列必须满足三个条件，它们是UG=UX，即两端电压相等；G=X，角频率相等；=0，相角差等于零。变压器的并列也必须满足三个条件： 1.电压比相同； 2.联结组别相同； 3.短路阻抗相等,变压器的并列,电压比不相同的变压器并列运行：如果电压比不相同并列运行，如两台变压器的电压等级相同，但变压比不等，一次绕组接到同一母线上，二次绕组端电压不相等，即使二次侧不带负荷，也要流过一个平衡电流；当变压器带负载后，平衡电流与负载电流相叠加。这样就有可能使变压器过载。平衡电流在变压器内部流动，不仅增加了绕组内部的电能损耗，也降低了变压器的传输容量。因此，当变压器并列运行时，彼此之间二次电压之差应尽量小，不要超过0.5%。短路电压不相等的变压器并列运行：对于每一台变压器而言，短路电压Ud%与变压器的结构、线圈材料及制造工艺有关。当变压器制成后，其Ud%是个不变数值。几台变压器并列运行时，如果其他条件相同，互相间的负荷分配与它们的容量成正比，与短路电压成反比。在一般情况下，如果两台变压器Ud%不同，并列运行时会引起一台变压器负荷不足，而另一台变压器可能过负荷。也就是说，两台短路电压不同的变压器并列运行时，阻抗电压小的变压器分担的负荷大，而阻抗电压大的变压器分担的负荷小。变压器容量不同并列运行：两台并列运行的变压器，只要各自都没有超负荷，其容量大小就可不必考虑，但要计算一下负荷分配是否合适。,余热发电电气知识介,一.高压电气部分:,高压电气设备介绍,高压电气设备组成: 高压开关柜 (注:118) 大容量高速开关装置 (注:117) 电流互感器（CT） 电压互感器（PT） 补偿电容器 避雷器,高压柜的基本构造,高压开关柜由壳体、一次线路设备和二次线路设备所组成。 一次线路设备一般有高压隔离开关、高压熔断器、断路器、电压互感器、电流互感器、避雷器等。二次线路设备有继电器、仪表及其他二次设备。 高压开关柜的一次回路方案有许多种，如馈电、受电或联络，左进线、右进线、电缆进线或架空进线等，这要根据具体的一次回路方案而定。,高压柜的要求,按照国家的规定，高压开关柜必须具备“五防”功能的技术要求。这“五防”功能是：、防止误分、合断路器；、防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头（手车）；、防止接地开关合上时（或带接地线）送电；、防止带电合接地开关（或挂接地线）；、防止误入带电隔离室。,高压柜的不同工作状态,、工作位置（接通位置）。高压开关柜的可移开部件处于完全连接位置。、接地位置。高压开关柜可移开部件所处的位置，使主回路短路并接地。、试验位置（可抽出部件的）。高压开关柜可抽出部件所处的位置，使主回路形成隔离断口或分离，而控制回路是接通的。、断开位置（可抽出部件的）。高压开关柜可抽出部件所处的位置，使主回路形成隔离断口或分离，并使可抽出部件仍与外壳保持机械联系，而辅助回路可以不断开。、移开位置（可抽出部件的）。使高压开关柜可移开部件所处的位置是在外面，与外壳机构脱离机械联系和电气联系。,高压柜的基本构造和布置,、高压开关柜的核心部件是断路器，它置于开关柜的断路器室内，该室内装有手车导轨，手车能在“工作”、“试验/隔离”位置之间移动。、根据用途，手车可分为断路器手车，PT、CT手车及隔离手车等。、母线室，高压开关柜的主母线置于其中。高压母线以绝缘做支撑，互相之间以高强度螺栓连接，连接处应有专门的绝缘罩隔离。、电缆室，有电缆的连接桩头，有固定电缆和零序电流互感器的位置和地方。、低压室（仪表室），放置仪表、继电保护装置、操作开关和二次设备。、接地开关，主要是手动操作，操作机构连杆上装有机械连锁机构，与断路器手车进行连锁。、避雷器，现在使用真空断路器的高压开关柜上均装有氧化锌避雷器，用来防止操作过电压。,高压断路器的几个基本参数,额定电压：额定电压是保证断路器长期稳定工作的电压。产品铭牌上所标注的额定电压是指断路器正常工作时的线电压，它决定着断路器的绝缘尺寸，也决定断路器的熄弧条件。 额定电流：额定电流是指断路器可以长期通过的最大的电流；额定电流决定着断路器的发热条件，也将决定导电回路的尺寸。 额定短路开断电流：开断电流是指在某一电压下，能正常断开的最大的短路电流。在额定电压下开断的电流称为额定开断电流，它表征着断路器的开断能力。 由于开断电流与电压和电流有关，因此，断路器在不同的额定电压下，它的开断能力是不同的，即使是同一电压，断路器的额定短路开断电流也是不同的。选择断路器的开断能力要从本系统的短路容量来考虑，这一点是非常重要的。 额定断流容量：由于断路器的开断能力与开断电流有关，也和额定电压有关，因此通常采用一个综合的值，即以额定断流容量来表示断路器的开断能力。对于三相电路，额定断流容量用公式 Sbrn3UnIbrn 来表示。 式中： Un-额定电压； Ibrn-额定开断电流。,断路器开断容量问题所采取的对策,对策:在6kV、母线之间加装大容量高速开关装置（FSR2）与母联断路器串联。 正常运行时，FSR1将电抗器短路，大大地减少了能耗和长时间使用电抗器带来的其它一系列问题；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。一旦出现6kV母线馈出线出口短路：FSR1快速断开，将电抗器投入运行；同时FSR2快速断开，将6kV、两段母线解列。从而减少了流向故障点的短路电流，使断路器可靠遮断故障，保证了非故障段母线的正常稳定运行，大大地提高了系统的供电质量。,3YH高压柜内信号变送器,二.低压电气部分,低压应用部分,凝结水泵,锅炉给水泵,低压应用部分,三相同步汽轮发电机,汽轮发电机的构造: 1、汽轮发电机的定子 2、发电机转子 : 转子铁心 励磁绕组 3、励磁机,汽轮发电机的定子,发电机的定子是由导磁的铁心和导电的定子绕组组成。铁心是用0.350.5mm硅钢片叠制成的，直径小的电机定子，由整张硅钢片冲制叠成，直径大的发电机铁心，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，以减少铁心的蜗流损耗。铁心用压板压紧，固定在机座上。三相绕组一般都是绕制成形的，用云母或玻璃丝带做绝缘，以120电角度分布在定子铁心槽中，用槽楔压紧定子的硅钢片之间留有通风孔，其输出端三个头及中性点的三个头全部抽出来。,发电机转子,转子的作用: 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，同时将轴上的输入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。汽轮发电机转子分凸极式和隐极式两种,发电机转子,转子铁心 由于汽轮发电机的转速很高，为了很牢固地固定励磁绕组，大容量的汽轮发电机的转子几乎都是隐极式的。同时，由于转子的转速很高，受离心力的影响，转子的直径有一定限度。为了增大容量，只能增加转子的长度，所以转子形成一个细长的圆柱体。 转子铁心要固定激磁绕组并要成为一个磁体，所以转子铁心一般由高机械强度和导磁较好的合金钢整体锻造而成，与轴锻造成一个整体；一般转子锻造的毛坯要经过钝化处理后再进行机械精加工。由于汽轮发电机转子比较细长，励磁绕组和转子表面损耗所形成的热量，散出去是比较困难的。在汽轮发电机的制造工厂里，加工转子的工艺中，一般留有通风槽并在槽楔上开有通风孔进行散热。励磁绕组 转子的励磁绕组是由扁铜线绕制而，为同心式绕组。各线匝之间垫有绝缘，绝缘一般用0.3mm厚的云母片，绕组与铁心之间还有“对地绝缘”。 励磁绕组的固定是个非常重要的问题，一方面要做到固定绕组时不损坏绝缘，同时考虑到因转子的高转速，离心力很大，压紧绕组的槽楔必须用机械强度很高且不导磁的材料，一般用青铜或铝材做成，绕组的端部，用护环和中心护环来固定。 考虑到转子的通风冷却，在转子的绕组的槽楔还设置通风槽，槽面钻有通风空，以利于转子的散热。,励磁机,在无刷无环励磁的发电机的转子上，还有同轴的永磁副励磁机（PMG），交流励磁机和整流盘。永磁发电机的磁极是随轴旋转的，定子线圈是静止固定的，发出的电由其定子绕组引出接至AVR，经AVR中的可控整流后，供给并控制主励磁机的交流发电机励磁绕组（磁极及励磁绕组是静止的）作励磁电源，交流发电机的电枢（随发电机的轴旋转）的电流，经安装在整流盘（整流器）的6只整流二极管全波整流后，通过两根绝缘铜排送发电机的转子励磁绕组。,发电机励磁系统,励磁系统图介绍,同一轴上有三台交流发电机,即主发电机,交流主励磁机和交流副励磁机.副励磁机的励磁电流开始时由外部支流电源提供,待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机).副励磁机的输出电流经过静止晶闸整流器整流后供给主励磁机,而主励磁机的交流书吃电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组.,DVR微机励磁调节器,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。,同步发电机的励磁方式,直接励磁系统 带励磁机 附加整流电源的励磁系统半导体励磁系统(旋转半导体励磁系统，是指该系统的永磁发电机发出的电流，经整流、控制后，作为交流发电机的励磁电流，而交流发电机发出的电流，从发电机的电枢中直接引出，经同轴旋硅整流器整流以后，送至交流发电机的转子励磁绕组，中间无须经过电刷环节，因此，旋转半导体励磁系统也称无刷励磁系统),半导体无刷励磁系统的特点,a. 无刷励磁系统取消了集电环和碳刷，彻底消灭了环火，并且根除了碳刷碳粉的污染，省掉了碳刷、集电环的磨损更换，降低了噪声，减少了维护工作量。 b. 全部励磁功率取自轴系，所以励磁电源独立，不受电力系统电压波动干扰，可靠性高。c.发电机励磁电流是靠调节交流励磁机的磁场来实现的，因此,励磁系统的响应速度较慢；但是，如果采取其他一些措施，还是能够克服这一缺点的。d.取消了灭磁开关，消灭了由灭磁装置引起的故障或事故，但是，由于无刷励磁系统只能在主励磁机磁场回路中设置灭磁装置，发电机只能靠自然衰减灭磁，因而发电机的灭磁时间较长。由于发电机的转子及励磁电路都是随轴旋转的，也无法实现对励磁系统进行常规检测，如转子电流、电压、绝缘等，必须采用其他的特殊的方法进行。,发电机的单相接地保护,1、利用零序电流构成定子接地保护 2、利用零序电压构成发电机定子接地保护 3、利用三次谐波电压构成100%定子接地保护,发电机的电流保护,、过电流保护或低电压起动的过流保护； 、复合电压起动的过电流保护； 、负序过电流保护。,调节系统的工作原理和系统介绍,DEH-NK汽轮机数字电液控制系统，由计算机控制部分（也称数字控制系统）和EH液压执行机构组成，系统控制精度、自动化水平高，它能实现升速（手动或自动），配合电气并网，电负荷控制（阀位控制或功频控制），及其他辅助控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等，能使汽轮机适应各种工况并长期安全运行。,DEH基本工作原理,DEH控制系统的主要目的是控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足电厂供电的要求。对于供热机组DEH控制系统还将控制供热压力或流量。DEH系统设有转速控制回路、电功率控制回路、主汽压控制回路、超速保护回路等基本控制回路以及同期、调频限制、解耦运算、信号选择、判断等逻辑回路。DEH控制通过DDV伺服阀控制高压阀门，从而达到控制机组转速、功率的目的。机组在启动和正常运行过程中，DEH接收DCS指令或操作人员通过人机接口所发出的增、减指令，采集汽轮机发电机组的转速和功率以及调节阀的位置反馈等信号，进行分析处理，综合运算，输出控制信号到电液伺服阀，改变调节阀的开度，以控制机组的运行。机组在升速过程中（即机组没有并网），DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速，功率控制回路不起作用。在此回路下，DEH 控制系统接收现场汽轮机的转速信号，经DEH三取二逻辑处理后，作为转速的反馈信号，此信号与DEH的转速设定值进行比较后，送到转速回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号到伺服卡。此给定信号在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率,DEH控制系统 有两种调节方式,一.功率反馈不投入，阀位控制方式 : 在这种情况下，负荷设定是由操作员设定百分比进行控制。设定所要求的开度后，DEH输出阀门开度给定信号到伺服卡，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门的开度，以满足要求的阀门开度。在这种方式下功率时以阀门开度作为内部反馈的，在实际运行时可能有误差，但这种方式对阀门特性没有高的要求。注意抽气机组在冷凝运行时阀门最大开度由工况图确定 二.功率反馈投入: 这种情况下，负荷回路调节器起作用。DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后，送到负荷回路调节器进行差值放大，综合运算，PID调节输出阀门开度信号送到伺服卡，与阀门反馈信号进行比较后，输出控制信号到电液伺服阀，从而控制阀门开度，满足要求的功率。投入功率控制要求阀门流量特性必须好。对汽机发电机组来讲，调节阀的开度同蒸汽流量存在非线性关系，因此要进行阀门的线性修正，DEH控制系统设计了阀门修正函数，F（X）来进行阀门的线性修正。机组跳闸时，置阀门开度给定信号为0，关闭所有阀门。DEH控制系统设有OPC（超速）保护，阀位限制和快卸负荷等多种保护。还可设定一次调频死区。,DEH控制系统运行方式,1.有汽机远控 2.汽机自动 3.汽机手动,ETS保护系统工作原理,ETS即汽轮机紧急跳闸保护系统，用来监视对机组安全又重大影响的某些参数，以便在这些参数超过安全限制值时，通过该系统去关闭汽轮机的全部进汽阀门，实现紧急停机。ETS系统具有各种保护投切，自动跳闸保护，首出原因记忆等功能。当下列任一条件出现时，ETS可发出汽轮机跳闸信号，使AST电磁阀动作，实现紧急停机。 汽轮机超速110%（DEH来） 汽轮机超速110%（超速保护装置来） 轴向位移大值（TSI来） 振动高值（TSI来） #1#4径向轴承温度超过110（4点，逻辑或） #1#4径向轴承回油温度超过75（4点，逻辑或） 正推力瓦温度超过110（10点，逻辑或） 正负推力瓦回油温度超过75（2点，逻辑或） 润滑油压低IV值（就地来） 凝汽器真空低值（就地来） 发电机主保护动作（电气来） DEH停机保护动作（DEH来） 手动停机（双按钮，布置在操作台上）（无投切） 手动停机（DEH 画面上操作）注:在实际运行中应根据汽机运行保护说明和实际情况进行各种保护条件的投切。,TSI系统工作原理,TSI汽轮机监视仪表系统，用来在线监测对机组安全有重大影响的参数，以便在这些参数超过安全限值时，通过DEH和ETS控制汽轮机实现安全停机。TSI系统主要监视汽轮机的转速、振动、轴向位移等参数。DEH-NK系统对TSI系统有两种处理方式，一种是采用专用卡件可接受TSI传感器信号并通过软件进行分析处理用于测量显示和报警保护。另外一种时通过DEH的AI和DI通道采集独立的TS