武汉洪山电工15MW汽轮发电机励磁系统技术方案.doc

HEST 15MW汽轮发电机组励磁系统技术方案漯河银鸽纸业有限公司15000kw发电机励磁系统技术方案武汉洪山电工科技有限公司武汉华中科技大学科技园路目 录目 录1一、概述1二、引用标准及规范1三、系统配置23.1励磁装置供货范围43.2我公司产品的技术特点简介2四、性能保证4五、系统性能参数描述65.1一般技术条件65.2微机励磁控制柜75.3可控硅功率整流装置125.4灭磁及过压保护装置145.5起励单元175.6励磁系统控制及信号185.7柜体结构195.8变送器21六、励磁系统其他技术问题216.1励磁系统可靠性分析216.2电气绝缘性能226.3接地226.4开机建压方式说明23七、试验和验收237.1试验237.2验收25八、图纸资料的提供26九、技术服务27十、励磁系统图纸2810.1励磁系统原理图2810.2柜体布置图29十一、励磁系统控制部分说明3011.1励磁调节器的一般功能：3011.2、 AVR硬件系统介绍3211.3、控制电源3711.4、软件系统介绍3911.5、励磁监控单元453投标单位：武汉洪山电工科技有限公司 电话：27-87180089一、概述1.1本技术方案书规定了115MW发电机组励磁系统的设计、制造、检验、试验、技术资料、验收、供货及运输、现场调试、售后服务等各项工作。1.2 洪山电工所提供产品为符合需方要求的优质产品。1.3 洪山电工所提供产品为电力部和原国电公司推荐使用的产品。1.4供方所提供产品为性能稳定，运行可靠，广泛应用在全国各大中小型电厂并受到用户好评的产品。二、引用标准及规范洪山电工提供的励磁系统涉及的技术条件均符合国家和电力行业以下最新标准和规范，如果标准之间有差异，以较高标准执行。序号标 准 代 号标 准 名 称1GB 1094-1996电力变压器2GB 13926-1992工业过程测量和控制装置的电磁兼容性3GB 14285-1993继电保护和安全自动装置技术规程4GB 191-2000包装储运标志5GB 3797-1989电控设备 第二部分 装有电子器件的电控设备6GB 4064-1983电气设备安全设计导则7GB 4208-1993外壳防护等级（IP代码）8GB 50150-1991电气装置安装工程电气设备交接试验标准9GB 6450-1986干式电力变压器10GB/T 14598.9-2002(IEC 60255-22-3-2000)量度继电器和保护装置的电气干扰试验辐射电磁场骚扰试验11GB/T 7064-2002透平型同步发电机技术要求12GB/T 7409.1-1997同步电机励磁系统 定义13GB/T 7409.2-1997同步电机励磁系统 电力系统研究用模型14GB/T 7409.3-1997同步电机励磁系统 大、中型同步发电机励磁系统技术要求15IEC2A(秘13-1978）汽轮发电机励磁系统技术要求16IEC(秘593-1982）关于同步电机励磁系统的若干规定17DL 474.16-1992现场绝缘试验实施导则18DL/T 478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件19DL/T 596-1996电力设备预防性试验规程20DL/T 650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件21DL/T 5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程22DL/T 723-2000电力系统安全稳定控制技术导则23QGDW 142-2006同步发电机励磁系统建模导则三、系统配置推荐励磁系统采用二柜体，包括HWJT-09CS型微机励磁调节柜，HGL-01功率灭磁柜，励磁变压器，自动/手动起励部分，励磁系统的控制和保护部分，过电压保护装置以及备品备件等附件分布其中。发电机参考参数：名 称参数值名 称参数值额定功率115MW额定电压10.5KV额定励磁电压215V额定励磁电流227A单套励磁系统配置如下：序号设备名称数量配置1HWJT09CS励磁调节柜1台T320系列32位高端工业控制专用DSP芯片；PSS2A功率加频率型PSS调节单元；双微机型双“自动+手动”通道励磁调节器；双通道互为热备用，相互无扰动切换；7寸彩色液晶触摸屏中文显示友好人机界面；参数在线修改；配备与电站计算机监控系统接口的硬件和软件；自动控制电加热驱潮及门控自动照明装置。2HGL-01型功率灭磁柜1台三相全控整流桥，单柜双桥布置；优质可控硅元件；单桥2倍强励能力，均流系数大于0.90；强迫风冷方,德国进口EBM低噪声风机；优质DMX-630磁场断路器；氧化锌非线性电阻灭磁；转子过电压保护装置；智能直流起励装置；自动控制电加热驱潮及门控自动照明装置。3柜体共2屏尺寸均为：8008002260mm（WDH），防护等级IP30。3.1励磁装置供货范围3.1.1单套励磁装置供货清单序号设备名称及型号单位数量备注1励磁系统设备台套22备品备件及专用工具套1见备件清单3.1.2备品备件序号名 称规格型号单位数量备注1快速熔断器RS4只22接触器3TF只23指示灯、辅助开关XB2套1各型号4信号继电器MK只23.1.3专用工具序号货物名称规格型号单位数量备注1用于设备日常维修和调试的专用工具套118投标单位：武汉洪山电工科技有限公司 电话：027-871800893.1.4主要部件一览表序号名称型号产地厂家1可控硅KP西安西整2DSPTMS320F美国TI3集成电路IS61LV51216美国AD4集成电路ADS8364Y美国AD5集成电路TPS767D318PWP美国AD6集成电路DAC8531E/250美国AD7集成电路ADT7301-3.3BRM美国AD8集成电路CAT93C86J/W美国AD9集成电路74HCT574美国AD10AD转换器ADS8314美国AD11接插件HARTIN德国哈丁12大规模集成电路-美国AD13接触器3TF3001德国西门子14保护电容1f/1200V美国CDE15开关电源S-100-24台湾明纬16灭磁开关DMX-630沈阳永兴17线性电阻RXG20安徽安徽蚌埠18变送器PAS北京柏艾斯19继电器MK日本欧姆龙20端子保险-德国菲尼克斯21空气开关C65法国施耐德22风机S4D350德国EBM23非线性电阻MYN合肥合肥科聚24触摸屏TPC1062H北京昆仑通态3.2我公司产品的技术特点简介3.2.1励磁系统的高可靠性分析PID和PSS全面符合国标和行标要求应华北电网公司要求，我公司微机励磁调节器的PID、PSS模型及相关保护和限制功能在华北电科院全面通过了目前国际上最先进的RTDS（实时数字仿真）系统构建的300MW自并激励磁及三机励磁两种方式的单机对无穷大系统、以及单机对20台机群系统的模型辨识和比对测试，各项技术指标及PSS稳定补偿性能满足或优于国标和行标技术要求。DSP主处理器：采用32位定点DSP TMS320F2812，外频为25MHz晶振，主频为125MHz，可升级到150MHZ。主要功能：A/D采样采用交流采样输入、丰富的输入输出量接口、完善的通讯口功能、脉冲输出专用模块；其专业性，可靠性稳定性相当高，在励磁控制应用上属国内领先。可靠性设计理念：“高可靠性是励磁产品生命线”。我公司生产的励磁系统各元件均有充分裕度。电子元件采用军级或工业级元件，并经过严格的老化筛选。失效设计产品的设计和生产参照了MILHDBK217C的标准，根据励磁设备中的半导体器件、电阻、电容、电感及变压器等元器件在各种运行方式下的温度和电应力的工况，分析其基本失效率、失效机理，选择基本失效率的数学模型，据此精心设计。减额使用设计我公司在励磁产品设计中采用了三点式减额曲线原则。选取最佳减额区，元器件在这个区域工作不会引起可靠性的降低，这个区域也是可靠性与费用之比的最佳区域。电磁兼容性和抗干扰能力我公司的微机励磁调节器通过国家级试验室的电磁兼容性检验。3.2.2调节柜特点l 简洁专业是提高可靠性的重要手段：设计的专用性、保证了控制单元的最小化，表现为控制的专用性.l 专用硬件平台，自行研制设计专用的微机励磁控制系统：不存在因“通用性-功能全面、适用范围宽”隐藏的“可靠性降低和底层软件不可控”等隐患；专业性硬件平台在重要且实时性要求很高的励磁控制系统中更合适。l 智能化的附加控制功能,提高设备运行效率的必要手段:励磁控制的基本功能由运行稳定、抗干扰性强、可靠性高的专用控制器（前台）来实现；可实现友好全面的界面显示、多规格的通讯功能、励磁系统各环节的智能监控、试验录波、事件顺序纪录（故障录波）、静态实验仿真等智能化的附加控制功能。l 完全电气隔离智能检测监控单元，友好人机界面：兼顾系统的可靠性又实现了系统功能的智能化。检测监控单元与励磁主控单元完全电气隔离，不参与励磁系统的调节，不影响励磁系统的及时性和可靠性。l 双输入信号（功率加频率）PSS功能（可选择）：我公司微机励磁采用PSS2A模型的电力系统稳定器，已通过RDTS仿真测试，0.12Hz范围内补偿性能良好，无单功率反馈型PSS的“反调”问题。l 完全独立隔离，完全冗余结构设计：双微机通道，完独立的电源供电系统，保证调节控制装置供电的可靠性。3.2.3功率灭磁柜功率散热部分每个功率桥六只可控硅平面布置，采用敞开式安装布置方式，大大提高了停风运行能力。均流设计通过可控硅检测和安装工艺的提高，通过参数的匹配、合理的装配工艺及良好的散热（可控硅为负温度器件），即可以保证正常运行情况下均流系数不小于0.90。独立的风机电源、双电源控制单元每个风机电源设有独立的双电源。双电源取自厂用电源，两路厂用电源为备用，调节器自动选择工作电源，并能无扰动切换。低噪声高效免维护风机冷却风机采用德国原装进口的EBM低噪声高效免维护风机，其使用寿命大于50000小时。在柜旁1米处感受到的噪音水平小于60dB。3.2.4灭磁部分特点灭磁是一种故障情况下的重要保护，在特殊状态下对主机设备（发电机定转子、变压器及高压电缆）提供可靠的保护。我公司在灭磁及过电压保护装置的容量、方案及特殊故障下的保护等方面有以下考虑：l 采用无感电阻线性均流的方案：能有效避免在非全相运行时，感应的高电压产生的大电流使串联在非线性电阻回路的熔断器快速熔断，防止事故发生。采用线性氧化锌均能技术，既保证在单组氧化锌阀片损坏情况下的自动退出，又进一步提高了每组氧化锌的均能性能，提高其使用寿命和可靠性。l 滑差保护：我公司设计的灭磁及过电压保护回路可以使灭磁电阻（YMR）并接于转子两端，限制转子两端的正相过电压，并吸收过电压能量；机组滑差运行过程中，灭磁电阻会吸收异步运行是转子储能保护发电机转子。3.2.5装配工艺特点l 采用目前国际上通用柜型,美观大方。l 面板的防护等级符合IEC529及GB4208-93标准。l 采用丝印工艺标识。四、性能保证励磁系统满足发电、调峰、调频、调相、同期（手动准同期、自动准同期）、进相运行等要求。励磁系统满足发电机最大额定容量的要求。励磁系统能满足发电机各种工况的运行要求，当发电机端正序电压为额定值的80时，还能提供不小于2倍额定励磁电压，持续时间不小于20秒。励磁系统在2倍额定励磁电流下允许时间不小于20秒。励磁系统电压响应时间上升不大于0.08s；下降不大于0.1s。在下述厂用电电源电压及频率偏差范围内，励磁系统能长期连续正常工作：1）交流380/220V系统电压偏差范围为额定值的-20%+15%，频率偏差范围为5%2）直流220V系统，电压偏差范围为额定值的-20%+10%。发电机空载运行时，频率变化1，励磁系统保证发电机端电压波动不大于额定值0.15。励磁系统在机端电源频率为45HZ77.5HZ范围内，维持正确工作。励磁装置采用残压起励模式，配置有交直流电源辅助起励。直流起励回路有封闭二极管，起励回路有起励后自动退出和起励不成功的保护电路。起励电流限制在10空载励磁电流之内。励磁系统装设有过电流过电压保护及励磁绕组回路过电压保护装置，电压互感器断线保护；电源消失及断线保护。励磁系统保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负荷下励磁电流和电压的1.1倍时，能长期连续运行。励磁系统保证在励磁电流小于1.1倍额定励磁电流长期运行时，励磁绕组机两端电压的最大瞬时值不超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%。在其他任何情况下，励磁绕组两端过电压的瞬时值不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的70。励磁系统能现地和远方控制，可手动也可自动调节，送至计算机监控系统的直流模拟量为，送至计算机监控系统的直流模拟量为420mA，励磁系统配备与计算机监控系统接口的软件和硬件，接口采用RS485串行口通讯口。励磁系统中与励磁绕组直接或经整流器相连的电器设备或组件，励磁系统中各器件出厂试验电压为10倍额定励磁电压，最低不小于1500V。对操作直流电源220V回路试验电压为2500V。对厂用系统380/220V回路，出厂试验电压为3800V。其他出厂试验电压按有关规定执行。在稳定负载状态下，能维持发电机定子电压无摆动，在发电机最大容量范围内，机端电压调节精度不低于0.5%。保证机端电压调差率整定范围不小于15%，并按0.01%的档距分档，调差特性有良好的线性度。在发电机空载运行状态下，频率值每变化1%，励磁调节器保证发电机电压变化值不大于额定值的0.15%。自动励磁调节器能在发电机空载额定电压10%120%范围内进行稳定、平滑调节。手动电压调节范围为空载额定电压的5130范围内进行稳定、平滑地调节。空载状态下，给定电压的变化速率为每秒不大于空载电压的1/S，不小于额定电压的0.3/S。发电机空载运行，转速在0.951.5倍额定转速范围内，突然投入励磁，使发电机机端电压从零上升至额定值时，电压超调量不大于额定电压的3%，振荡次数不超过2次，调节时间不大于3s。发电机突然甩额定有功、无功负荷时，其电压超调量不大于额定电压的5%，振荡次数不超过3次，调节时间不大于3s。发电机空载运行在额定电压下突增阶跃响应10%，其电压超调量不大于额定电压的5%，调节时间不大于3S。采用交流采样技术，能真实、全面、快速地测量发电机和励磁装置的状态。功能的软件化、硬件数字化程度高。装置除输入输出及微机系统中所必需的硬件无法以软件替代外，主要依靠软件完成采样计算、开关量处理、调节计算、脉冲移相、各种保护限制、自诊断处理。装置支持数字操作和监视。容错技术和自诊断处理，在线故障自诊断功能能够及时发出有关信号，自动采取措施避免和减少故障影响。五、系统性能参数描述 5.1一般技术条件5.1.1环境条件安装地点：室内；环境温度：-10+45；相对湿度：95%，无冷凝；地震设防烈度：级；无线电干扰：电磁干扰（EMI）1V/m ；电磁兼容性（EMC）10V/m5.1.2供电电源交流电压偏差2015，电压不对称不超过5%，频率偏差5%直流电压偏差2010。5.1.3励磁系统技术指标制造厂洪山电工励磁方式自并激励磁系统励磁强励电压 2倍额定励磁强励电流 2倍额定允许强励时间（励磁顶值电流）不小于20s（可设定）励磁系统电压响应上升时间 不大于0.08s励磁系统电压响应下降时间 不大于0.1s励磁系统的延迟时间小于0.02s励磁系统平均故障间隔时间（MTBF）不小于 50000h励磁系统年强行退出比（FOR）小于0.04%励磁装置平均故障时间99.9%.励磁系统的故障率15年励磁电源变压器的使用寿命 20年电磁兼容性能能承受三级抗扰度试验5.2微机励磁控制柜5.2.1调节器技术指标调节器型号 HWJT-09CS调节柜外部尺寸(高宽深)2260800800mm通道设置 双（自动+手动）通道调节器给定方式I/O接点脉宽方式或串行通讯调节器电源型式高频开关电源调节器微机机型工业控制MPU系统调节器供电电源双电源，交直流并列供电微处理器性能CPU字长32位外频/内频25/125MHzA/D分辨率216D/A分辨率216调节周期3.0ms参数显示位数 6位调节器性能控制方式P、PI、PD、PID +PSS或线性EOC控制方式“自动通道”机端电压调节范围 5%130%额定电压“自动通道”电压调节速度 0.5%额定电压s“自动通道”电压调节精度 0.1%“手动通道”励磁电流（电压）调节范围 5%130%额定励磁电压“手动通道”电流（电压）变化速度 0.5%额定励磁电流（电压）s“手动通道”电流（电压）调节精度 0.2%恒无功功率调节精度 优于1.0%额定无功恒功率因数调节精度 优于1.0%保证发电机机端静差率 不大于0.2%调差范围及分档 15%,0.01%频率值变化1%，机端电压变化值 0.15%环境温度在10+45内，机端电压变化值 0.15%励磁调节器可靠工作频率范围 4577.5Hz余弦移相角度 10150度阶跃 阶跃量可以在线调整，范围 1%20%之间，步长0.1%。空载阶跃： 阶跃量5%10%超调量 5%阶跃量上升时间 0.06s振荡次数 2次调节时间 3s 100%零起升压：超调量3%额定电压振荡次数2次 调节时间3s 甩额定负荷：电压超调量 5%额定电压振荡次数 3次 调节时间 3s手动励磁调节通道电流调节范围 5%130%额定容量电磁兼容性能 能承受三级抗扰度试验通讯接口 串行、CAN等现场总线5.2.2调节器主要特点l 完全独立的32位双微机双自动/手动调节通道；l 长期积累的容错控制专家系统；l 通过国家三级抗扰度电磁兼容（EMC）性能测试；l PID+PSS控制，自动模式调节规律P、PI、PID可选；l 功率加频率型PSS，无反调，能够有效地抑制各种低频振荡；l 数字余弦移相技术，移相角度10150度；l 双通道均独立配置一套脉冲输出（可远距离传输）和放大单元l 交流采样，数字滤波，电压测量单元的时间常数小于20ms；l 采用高性能开关电源，适用于励磁系统在线尖峰，中频波形畸变，电压扰动范围大时可靠工作，且交直流可互换使用；l 远方/现地选择调节控制，互锁除灭磁开关跳闸外的软硬件控制信号；l 远方控制可接受无源节点信号，也可接受数据（电压、无功、功率因数）设定控制；l 双通道独立并联工作，任意通道均可为主工作通道，备用通道智能跟踪主通道，无扰切换；l 自动停机（并网自动减无功到零，解裂回空载电压或灭磁）功能（软硬件开关）；l 恒无功/恒功率因数功能（软硬件开关，远程/现地设置目标值）；l 高可靠液晶触摸屏；l 零起升压自动跟踪系统电压；l 硬件模块化，可以方便升级和扩展；l 软件标准化，外部特性向上兼容，可以升级和扩充；各项技术指标满足或优于国标和行业标准。5.2.3励磁监控单元励磁系统监控单元可显示发电机定子电压、定子电流、有功功率、无功功率、励磁电流（电压）、脉冲角度、发电机频率，主器件电压、电流、故障、异常、发电机空载（并网）、各个开关分合状态等等。可将上述各参量通过现场总线（RS232C、RS422、RS485、CAN、）等方式上传到电厂计算机监控系统，并接收监控系统控制数据。具备励磁系统主要技术信息的试验录波、故障录波等功能。5.2.4控制及调节功能5.2.4.1 PID控制数字PID技术是将测量到的发电机电压与给定值求差，再经线性放大，再进入超前滞后校准环节，使系统具有快速的响应能力，保证系统稳态精度并使系统稳定运行。5.2.4.2手动控制手动控制是一种备用控制方式，当自动控制故障时自动切换到手动运行。手动控制在调试和故障时会用到。手动控制以发电机转子电流作反馈量，经过PI校正后输出控制量。手动控制和自动控制互相自动跟踪。手动控制调节范围5%130%额定励磁电流(电压)。5.2.4.3运行方式l 恒机端电压闭环运行方式；l 恒转子电流闭环运行方式；l 恒无功闭环运行方式；l 恒定触发角运行；l 恒功率因数运行方式；l 系统电压跟踪方式。5.2.4.4调差为保持多台机组并联运行，实现机组之间无功的稳定分配，调节器设置正调差功能；另一方面为缩短单元接线机组与系统的电气距离，补偿主变的阻抗压降，设置负调差功能；实际运行时根据发电机主接线方式选择，范围为15，整定步长为0.01%。5.2.4.5升压方式手动零起升压，自动零起升压，自动软起升压。手动零起升压是指发电机达到额定转速后，手动调节调节器给定电压，实现机端电压逐渐升压。该方式是在调节器首次进行升压试验或定子短路试验等情况下使用。自动零起升压是指系统收到开机命令后，自动将机端电压升到95100%额定值，该方式作为发电机正常运行的升压方式。自动软起升压是指系统收到开机命令后，首先将机端电压升到20额定值，然后由调节器逐渐增加给定值使机端电压达到额定。该方式是为了满足在有些特殊情况下零起升压要求。5.2.5功率加频率型PSS控制器PSS控制器是大型发电机励磁调节器的一个标准软件模块，它的作用是辅助控制励磁输出，以抑制发电机的低频振荡，提高电网的稳定性。用于电力系统稳定器(PSS)的输入一般有发电机的电功率、机组的轴速度和端电压的频率。但使用最多、最普遍的还是发电机的电功率。使用电功率作为输入信号的最主要的缺点是无功功率的“反调”问题，即在机组正常增减原动机功率输入时，发电机的无功功率会有比较大的、不能允许的减少或增加。我国现正在实行各大区联网，经权威科研院所的大量仿真计算和现场调试，区域电网之间存在0103Hz的低频振荡模式，采用单一电功率为输入信号的PSS，在采用满足对0120Hz频率范围内的低频振荡提供正阻尼的参数后，往往会使“反调”现象变得严重。同时，电力系统自动化程度的日益提高，AGC的应用已十分广泛，有功功率的正常调节速度越来越快，也越来越频繁，也就不再允许采用“闭锁”方式解决“反调”问题。而采用转速为输入信号的PSS在理论上是没有“反调”现象的，但是转速信号的测取有一定难度，同时还存在要滤掉复杂的、高阶的轴系扭振干扰，所以一般不采用。我公司在研发HWJT-09C励磁调节器的软件时，参考IEEE PSS2A模型、国内科研院所以及高校的理论研究成果，研制了双输入信号（功率加频率）PSS，经过动模试验RTDS对比测试和现场试验，效果理想。5.3可控硅功率整流装置5.3.1概述随着大功率高耐压硅整流元件的出现，在发电机励磁系统中，现多采用可控硅整流器，将交流电源转换成直流电源，给发电机的转子励磁绕组提供励磁电流。本方案功率灭磁装置；晶闸管采用强迫风冷却，铝材散热器，采用敞开式；装置更能适应恶劣环境条件。并且功率灭磁柜配置低噪声风机在正常工况条件下自动启动风机，满足运行条件下的要求。5.3.2功率单元技术指标型号 HGL-01型外部尺寸(高宽深) 2260800800mm晶闸管整流桥数量 2晶闸管整流桥并联支路数 2晶闸管元件厂家及型号 西整KP2500/500晶闸管元件额定正向平均电流 500A晶闸管元件反向峰值电压 2500V晶闸管允许结温125晶闸管整流桥支臂串联快速熔断器参数 RS4-660/400噪音水平60dB整流桥的额定负荷能力 1.1倍额定整流桥的强励能力 2倍额定，不小于50s整流桥冷却方式强迫风冷5.3.3主要功能及特点5.3.3.1均流系数通过对可控硅参数的匹配及配线工艺使得正常运行情况下均流系数不小于0.9，非正常情况下通过调节器控制、调节实现动态均流，也能保证理想的均流效果。需要特别指出的是，元件的管压降与元件的发热相关，当采用相同条件的优良散热器后，元件的均流会有更好的效果。5.3.3.2停风运行能力当风机停运后，整流桥输出能力如下表：允许运行时间（分钟）60120180长期输出电流额定比（%）11010090805.3.3.3过流保护元件设置快速熔断器过流保护，当快速熔断器过流熔断，发出报警信号。5.3.3.4交、直流过电压保护HGL系列整流装置的过压保护，如下图所示同步发电机的励磁系统，产生过电压的原因，主要有如下四种：大气过电压；操作过电压，如自同期并网、过流继电器动作、快速熔断器熔断等引起；发电机失步、相间短路、相对地短路时在励磁绕组中产生的过电压；换相过电压，整流元件交替地导通和截止所引起的过电压。产生过电压的物理本质，是由于电路中积累的电磁能量消散不掉。要保护元件免受过电压的冲击，其实质就是要减少加在元件上的电磁能量。采取的措施是吸收这些能量和降低能量消散速度。压敏电阻RVac主要用于吸收交流侧过电压，压敏电阻RV用于吸收直流侧的过电压，R1C1R6C6构成了元件上的过电压吸收电路。在大型发电机励磁系统中，由于励磁电压高、励磁电流大，所产生的过电压能量大，则再装设吸收ABB技术的吸收网络，通过桥臂RC吸收和吸收网络可吸收可控硅换相时来自励磁变的杂散磁场能量，保证可控硅换相过电压保护器在电源直流侧将尖峰率限制在1.5倍以下。吸收网络可安装在功率柜或灭磁柜中。5.3.3.5设计裕量可控硅选取参数时，考虑了在恶劣条件（单只可控硅2倍强励）下仍留有的裕量，保证在任何正常工况下的可靠运行。5.3.3.6脉冲及脉冲变压器可控硅整流桥的触发脉冲由励磁调节器直接形成，脉冲产生和脉冲放大部分均设置脉冲检测回路，当脉冲出现丢失或异常时，能迅速进行报警，同时切除故障脉冲。脉冲变压器将调节器控制部分与功率主回路隔离，我公司自行研制的脉冲变压器，工频耐压达1.5万伏/1分钟。能可靠安全触发可控硅。脉冲变压器绝缘电压为阳极电压的10倍。5.4灭磁及过压保护装置灭磁断路器型号 DMX-630灭磁断路器厂家 沈阳永兴断口数量 2断口额定电压 600V额定电流 630A操作电压 DC220V最大合闸电流 10A分断弧压 2200V辅助触点 6常开+6常闭灭磁线性电阻形式氧化锌非线性电阻非线性电阻制造厂及型号合肥科聚MYN非线性电阻材料氧化锌非线性电阻绝缘大于200M非线性电阻装置能容储备系数不低于1.3非线性电阻非线型系数0.047快速灭磁时间1秒非线性电阻元件使用寿命不少于10年非线性电阻泄漏电流50uA5.4.1 简述当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。通常使用的灭磁方法有：非线性电阻灭磁、线性电阻灭磁、灭磁开关耗能灭磁等多，各种方式均有其优缺点。非线性电阻因其伏安特性具有良好的非线性，在灭磁系统中将其作为耗能元件，灭磁特性接近于理想灭磁曲线，近似恒压灭磁的效果，灭磁速度快，故而在发电机组灭磁系统中得到了广泛的应用。5.4.2灭磁系统的设计原则灭磁系统的功能包括：1) 正常停机操作采用逆变灭磁的方式，磁场断路器不动作，这样可以减少磁场断路器的操作，提高发电机事故灭磁的可靠性；2) 在事故紧急停机灭磁情况下，由继电保护启动磁场断路器跳闸，实现转子磁场储能的快速释放灭磁。3) 磁场断路器分闸移能灭磁要满足所有事故工况，实现安全、快速灭磁。考虑到发电机灭磁保护，其保护范围包括：发电机组本体故障，包括定子相间短路、匝间短路以及绕组端部短路等；发电机出口短路；发电机励磁系统故障（包括励磁变压器故障、发电机滑环短路、转子绕组短路与励磁主回路其它部分短路、组件故障以及发电机励磁调节器故障等），灭磁保护同时还可作为主变压器故障的后备保护。由此可见，灭磁系统的设计原则包括：1) 高度可靠，能够在包含机端短路、空载失控误强励等危险工况下安全可靠灭磁，灭磁过程无危险过电压产生，确保发电机本体安全；2) 具有快速性，在发生严重事故情况下能够安全迅速熄灭发电机内部磁场，减小事故范围；3) 对合闸和分闸回路完整性的监视功能及具有机械和电气防跳措施；4) 灭磁组件（磁场断路器、灭磁电阻等）选择技术成熟、产品质量可靠的产品，同等条件下，灭磁系统组件选择简单可靠，便于维护、检修；5) 灭磁组件具有自身故障快速退出功能，在发生故障时，能够迅速自动退出运行，不影响主发电机组继续安全运行；5.4.3 非线性电阻灭磁转子直流侧配置磁场断路器（灭磁开关）+非线性灭磁及过压保护电阻的模式。原理图如下：灭磁电阻采用ZnO上两图中QE为磁场断路器，QS为交流侧开关，RVmc为灭磁电阻，RVov为功率桥过电压保护电阻。RVmc电阻主要用于灭磁，吸收转子磁场能量，同时兼作为转子的过电压保护电阻，与RVmc串接的VD二极管构成灭磁和过电压保护回路跨接器，正常运行情况下，VD二极管处于阻断状态，RVmc电阻不存在电压，荷电率很低，大大延长了电阻的使用寿命；当转子绕组两端出现高于整定电压值或接收到有效的灭磁信号时，VD二极管处于正向导通用于实现灭磁和限制转子过电压。RVov主要用于功率桥过电压吸收及保护，并联到可控硅直流桥直流侧，当灭磁开关跳开后，实现限压吸收和保护。5.4.4灭磁装置性能灭磁方式：正常停机灭磁时为逆变灭磁；事故停机时，灭磁开关分闸，将灭磁电阻并入发电机励磁绕组回路，进行强迫灭磁。1) 励磁系统直流主回路设置灭磁开关作为发电机投、切励磁和事故灭磁时使用。2) 灭磁开关在发电机空载、额定负荷、短路及可控硅失控、强励时可靠地截断发电机的励磁电流。3) 灭磁开关灭磁时，保证励磁绕组两端的电压瞬时值不超过出厂试验时绕组对地试验电压幅值的50。4) 灭磁开关采用直流220V操作机构。操作机构具有电气和机械防跳装置。5) 灭磁开关带有不小于6对常开和6对常闭触点的辅助开关，各有3对辅助触点输出。5.5起励单元起励方式残压起励为主，交直流起励为辅，软起励起励时间5s辅助起励电流4%额定励磁电流，无超调无振荡，厂用220V直流系统残压起励最小值残压2额定电压时保证起励，无超调无振荡起励流程： 首先投入残压起励；若残压低于额定的3%时或5秒内建压不成功，则由励磁调节器自动投入辅助起励电源；建压到10%额定电压后自动退出辅助起励电源；10秒内仍未建压，则发起励不成功信号，励磁返回停机状态。5.6励磁系统控制及信号发电机的电压、无功功率及励磁电流的调节可由现地或远方进行控制。通过监控系统的LCU，以串行现场总线（RS232C、RS422、RS485、CAN、USB）等方式通信或开关量接口方式向励磁装置发送调节命令。磁场断路器可现地、远方或通过计算机控制。机组起动后转速达90%95%额定转速时，自动投入起励回路。机组正常停机，跳开断路器自动进行逆变灭磁。励磁系统能满足自动准同步、手动准同步方式并列的要求。励磁系统具有通信接口，可实现与电厂计算机监控系统进行数据交换。能根据监控系统制造商提供的软硬件要求来完成数字式通信接口工作。在计算机监控系统与励磁系统通信正常的情况下，励磁系统能采用通信方式上送该系统的状态、报警信号，并接受监控系统下发的调节、控制命令。励磁系统各单元设置相应的保护、自检单元、监视仪表和测试孔。5.6.1励磁系统所设置的保护l 励磁回路短路保护l 过励保护l 励磁系统过电流过电压保护l 励磁、仪表电压互感器断线保护l 控制电源失压保护l 检测触发脉冲消失的保护l 转子回路过压保护l 转子回路过流保护l 励磁回路过负荷保护l 转子回路接地保护5.6.2励磁系统所设置的信号l 1#整流器退出l 2#整流桥退出l A通道运行l B通道运行l A通道故障l B通道故障l 调节器用稳压电源消失或故障l 励磁系统控制电源消失l 功率柜AC380V风源消失l 功率柜风机故障l 发电机PT断线l 励磁回路开关异常跳闸l V/F限制动作l 逆变灭磁失败l 强励动作信号l 起励失败信号l 转子过电压保护l 自动/手动自动切换l PSS投切l 转子电流保护l 功率柜整流桥快熔熔断信号l 触发脉冲消失信号其它显示信号包括：1）模拟量采集显示；2）整定值显示；3）操作及故障显示；4）调节器工作状态显示；5）电源故障显示；7）PID参数显示；8）供货方认为需要设置的其它信号。以上信号除在本地显示外，还通过开关量和串行口送往电站计算机监控系统。5.7柜体结构励磁系统各元件合理组装成屏柜，采用技术先进、优质、牢固耐用、美观大方的柜体，保证长时间使用不出现柜门变形、脱落和密封不严等现象。柜屏体的表面工艺：屏柜表面颜色可根据用户要求喷涂，表面喷涂，在装配前，柜框架和钢板的表面经过全面的喷涂处理：前处理包括除油、酸洗、磷化、冲洗；之后采用静电粉末喷涂；涂层的总厚度达4050m，其颜色在设计联络会上确定。屏柜采用户内安装式的冷轧金属外壳，屏柜采用先进的磷酸盐化、抗阳极腐蚀、粉末油漆等表面处理工艺，具备较强抗腐蚀能力，能抵抗矿物油、油脂、机油、溶剂（用于短时间清洁）、弱酸和碱金属的腐蚀。满足IP31防护等级，面板的防护等级符合IEC529及GB4208-93标准。对于热带气候条件，设计时还特别考虑了柜体发热、表面防护和密封板等钢板厚度不小于2.0mm，柜体的框架是由2毫米厚的C型电镀槽钢构成的，具有足够的强度。框架上包覆1.5毫米厚的钢板，其作用是隔离和屏蔽。柜体包括前后门板、框架、两侧的包覆板和上下底板。为了便于检修，前门为整门结构，后门为双开门结构，门把手采用双销槽形式，可以提供合适的把手和一个三点碰锁和一个嵌入式圆柱型可拆换的平装锁。励磁柜内的高压和低压回路设备分层布置，保证柜体能可靠接地。灭磁柜内用于变送器测量及外接继电器保护使用的信号回路设置过电压保护措施。仪表和操作开关根据人机工程原理进行设计，布置在便于监视和操作的位置。所有仪表满足美国标准ANSI C39.1节或IEC有关规定的要求。测量精度优于1%。为便于维护，屏柜内部装有交流220V照明灯和220V交流10A多用电源插座，照明灯由行程开关控制，柜门打开时灯亮。安装在屏、柜上的信号指示灯、按钮和选择开关，统一选用进口或同等性能的国产产品，采用丝印工艺标识。每面柜装有大于340mm截面的接地铜排，它连接到主框架的前面、侧面和后面，接地铜排末端装好可靠的压接式端子，以备接到电站的接地网上。所有柜的接地线的截面不小于4.0mm2，与接地铜牌的接线至少用两个螺钉。接地铜牌上均匀打有不少于5个的f6的孔，并配好螺栓，以方便电缆的屏蔽线连接。柜门采用4.0mm2的带绝缘软铜线与柜体连接。导线为铜质，ASTM（美国材料试验学会）B级最小铰合，SIS或TBS型，600V，耐火的（ICEAS-66-524）；除CT引引线最小值为4.0mm2（N 12AWG），其余导线最小值为2.5mm（N 14AWG）。主配线（关键布线）最小值为4.0mm2（N 12AWG），ASTM、D级（37股）最小铰合铜导体。外部元件的配线连接至端子排，电流互感器导线的端子排为短路型试验端子，提供至少20%的备用端子排,所有端子排均采用美国凤凰端子排。所有配线，除测试信号导线，设置在塑料槽型配线槽中，全部带有搭锁盖板。励磁柜的尺寸为2260800800mm（高宽深）。其中屏眉高度为：60mm.所有屏、柜器件安装合理，检测方便，预留有扩展设备的空间。屏柜顶有提升用的吊环。5.8变送器我公司提供用于测量发电机励磁电压、励磁电流的变送器。变送器能耐受转子回路绝缘水平。变送器准确度等级为0.2级，具有420mA的直流模拟量输出。变送器的辅助电源为交流220V。变送器的输出纹波：峰-峰1，响应时间不大于400ms。变送器工作环境温度范围：-10+50；环境湿度范围：1090。在外界电场、磁场干扰下输出值变化不超过基本误差绝对值。变送器集中安装在励磁柜上，所有变送器的输入、输出引线都接至励磁柜端子排上以便和外部电缆连接。变送器的所有低压引线都与交直流动力电缆及控制电路隔开屏蔽。六、励磁系统其他技术问题6.1励磁系统可靠性分析我公司生产的励磁系统各元件均有充分裕度。电子元件采用军级或工业级元件，并经过严格的老化筛选。6.1.1失效设计无论采用什么方法对系统可靠性进行分析、预测都必须以元器件的失效数据为基础。元器件的失效率是得到最广泛应用的一个反映元器件可靠性水平的参量。元器件的失效率不仅因元器件的类型不同而不同，而且和使用的环境、生产制造时的工艺条件和质量保证水平、工作时施加的电应力等因素密切相关。在一些发达国家建立了可靠性的实验中心和数据收集中心，通过对各类产品进行大量实验得出的数据及现场数据的收集分