(余热)发电电气培训难点.doc

发电机同期及保护介绍SDQ200/NDTQ300数字式自动准同期装置一、同期条件(发电机的相序和电网的相序相同)：1、频率接近相等：fg=fs，允许偏差0.2HZ2、电压接近一致：Ug=Us，允许偏差3V以内3、相位接近相同：=0，差频并网时，1如果有一个条件不能满足，都可能产生很大的冲击电流，引起发电机强烈的振荡。在同期的三个条件中，频率和相位差这两个条件是一对矛盾体。若两系统的原有相位差有0，而当满足频率相等条件，则 恒定，不可能有=0。只有= fg-fs0，亦即存在频率差时，才有出现等于的机会。在实际应用中，电压、频率两个条件与相位差要素相比，对于系统和设备的影响要小得多；同时，电压、频率较容易调至满足要求。因此，可以简单的认为，同期过程实际上是捕捉=0 的过程，而电压和频率两条件仅作为同期时的限定条件，确保U=Ug-Us和f=fg-fs在一定范围内即可。二、电压和频率调节：发电机长时间空载运行对机组有不良影响，并且带来生产成本的增加，因此我们要快速将发电机的频率、电压调节进入给定区域，短时间内完成发电机的并网操作。装置分别测试发电机在最小、最大、中间调节脉宽的情况下频率、电压变化的程度。拟合出发电机的调节特性，。根据发电机与系统不同的频率、电压差，发出最合理宽度的调节脉冲，能够使得发电机的频率、电压迅速进入给定区域，快速完成发电机的同期并网操作。自动调节频率：发脉冲信号到DEH增速/减速信号，频率低发增速信号。自动调节电压：发脉冲信号到励磁屏升压/降压信号，电压低发升压信号。三、导前时间：用于并列的断路器52G，从同期装置发出合闸脉冲起，断路器由分合的位置需要经过一段时间，这段时间被称为断路器的合闸时间。因断路器的构造原理等原因的不同，合闸时间的长短存在较大的差异。由于合闸时间的存在，因此合闸命令发出的正确时刻应该在同期点出现之前，而提前的这段时间称为导前时间。导前时间等于辅助元件动作时间及并列断路器的合闸时间。四、并网方式：根据现场不同要求，对于发电机同期操作，装置提供“单向”、“双向”两种并网方式。1、单向方式：只有在发电机的电压、频率均略高于系统侧时才允许并网，这样发电机并网时不会从系统吸收功率出现逆功率。2、双向方式：只要发电机与系统电压、频率差在定值范围内就可以允许并网，并网时间更快。为防止发电机并网瞬间出现逆功率保护动作，选择单向方式。同期装置启动后，其显示屏指针（与同期表指针一致）如顺时针旋转表示发电机电压、频率略高于系统侧电压、频率。NDGT300发电机综合保护装置1、差动保护：方式比率制动（信号取自52G互感器8LH和中性点1LH）。2、定子接地保护：方式零序电流（信号取自隔离柜零序电流互感器）。3、转子接地：一点接地、两点接地（一点采用叠加直流方法，反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降，保护引入转子负极与大轴接地线；二点反应定子电压中二次谐波的正序分量，此分量是由转子绕组不对称匝间短路时含二次谐波的磁场以同步转速正向旋转而在定子绕组中生成保护，受一点接地保护闭锁发生一点接地时保护自动投入，保护引入机端三相电压）。 4、定子过电压保护：120V（信号取自机断电压3YH）。5、复合电压过电流保护：负序电压、低电压、过电流（信号取自中性点2LH）。6、定子绕组定时限过负荷保护：反应发电机定子电流的大小，设定4.55Ie（信号取自中性点2LH）。7、逆功率保护：逆功率保护用于当主汽门关闭而52G断路器未跳闸时发电机将变为电动机运行从系统中吸收有功功率，此时由于鼓风损失汽机尾部叶片有可能过热造成汽机损坏（信号取自中性点2LH）。8、低频、过频保护9、非电量保护：热工（定子温度130，由DCS发信号到保护屏）。10、机断TV断线保护：机端TV负序电压8V，负序电流0.1倍额定电流。以上任何一个保护动作，联锁出口一解列发电机、出口二跳励磁开关、出口三关主汽门（同时发信号到DEH显示发变组故障）。发电机的励磁系统同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。 一、发电机获得励磁电流的方式： 1、直流发电机供电的励磁方式 2、交流励磁机供电的励磁方式 3、无励磁机的励磁方式我们集团公司所用的发电机励磁方式全部为交流励磁机供电的励磁方式，励磁调节装置采用的是南汽集团的数字式双通道励磁调节器(DVR-2000)。二、交流励磁机的组成：交流励磁机由一台主励磁机和一台副励磁机组成。示意图如下：同步发电机电枢主励磁机电枢副励磁机磁场同步发电机磁场副励磁机定子主励磁机磁场自动电压调节器NS主励磁机采用一台三相交流无刷励磁机，其中磁极静止、电枢旋转；副励磁机采用一台单相交流永磁发电机，其中电枢静止、磁极旋转。励磁机转轴通过法兰与发电机联接在一起，实现三机无刷励磁。主励磁机和副励磁机设计在同一个闭路管道通风壳体内，它的进风、出风全通道励磁机底架，然后再通到同步发电机进风口处。三、励磁系统的工作过程：当发电机在汽轮机的拖动下旋转到3000r/min时，永磁发电机发出的电压应有220V、400HZ，经过隔离变压器隔离整流后供给励磁装置作为电源，励磁装置电源采用两路供电：一路来自永磁机电源整流，另一路后备电源，来自厂用直流电。两路电源通过逆止二极管并联运行，任何一路失电，DVR调节器仍能正常工作。经过励磁装置调节整流后供给交流励磁机的励磁绕组，励磁机电枢发出的电经过熔断器通过同轴旋转的二极管全波整流后，送给交流发电机的转子励磁绕组。接线原理图如下：主励磁机磁场绕组转子部分快速熔断器正散热环负散热环同步发电机定子绕组整流二极管同步发电机磁场绕组ABC四、励磁系统的运行控制：发电机既是有功电源，又是无功电源，而同步发电机并网运行后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。励磁控制柜的输入电气信号有发电机3YH、4YH电压及从发电机电流互感器来的三相定子电流信号。各路信号经各自的信号处理及变换电路对信号滤波、隔离放大，变换成适合于 AD采样的信号。这些信号送入AD变换器，由程序控制依次进行模数转换成数字量，存放在存贮器中，供微机励磁调节器使用。微机励磁调节器输出的电流、电压为直流量。利用以上采集到的数据，通过软件计算可以得到发电机的运行工况，励磁系统参数，DVR调节器输出参数等全部信息，如交流量采用24点快速傅立叶变换（FFT）计算出发电机三相电压有效值，三相电流有效值，有功功率P，无功功率Q。1、发电机电压调节：发电机在并网运行前，电压的调节既通过增磁/减磁开关调节励磁电流的大小来实现，可以通过自动或手动方式调节发电机的机端电压，当采用自动升压方式时，发电机机端电压自动升到90%的额定电压。也可以接收同期装置发来的升压/降压脉冲信号自动调节机端电压。2、无功功率的调节：发电机在并入电网运行后，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。增加发电机的励磁电流时，发电机的感应电势、定子电流和无功功率都会增加，而功率因数会降低。发电机并网运行时，有功功率增加到1/3的额定功率时，将方式选择选择开关由恒电压方式转为恒功率因数控制，功率因数的控制以满足总降需求为主，控制范围在0.90.92，不要超过0.95。当发电机有功功率变化范围较大时，需要密切监控励磁装置上无功功率的变化，并适当进行调节，不能使无功功率变成负值，防止发电机进相运行或失磁，造成严重后果。五、励磁系统的保护：1、PT断线保护：程序将测量到的3YH、4YH电压值进行比较，如果其差值大于较大值的1/8，则发PT断线信号，如果是3YHPT断线，除发信号外，运行方式由自动运行切换到手动运行方式。2、V/Hz保护（伏赫比保护）：V/Hz是为了防止发电机及其出口变压器出现磁饱和。限制和保护的原则是：a、当 V/Hz设定值时，闭锁增磁，发过 V/Hz信号，限制增磁。b、当 V/Hz(设定值时+0.05)，面板V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作，DVR调节器转为手动方式运行。c、当频率大于45Hz，小于47.5Hz，在自动励磁时，等比例减小自动运行电压给定值。d、当频率低于45Hz时，通道退出运行并跳开关。 3、过励限制与保护：过励限制是为了防止发电机转子励磁绕组长期过负载而采取的限制励磁措施，从转子励磁绕组发热考虑，当强励时，其容许的强励时间t是随发电机励磁电流Ifd2的大小成反比关系。限制和保护的原则是：a、转子电流整定的瞬时过励值时，延时1.5秒直接封锁脉冲退出运行。b、当励磁绕组发热量50%时，发信号限制增磁。c、发热量80%时，切手动运行，并且手动运行给定值设为90%额定励磁电流。发热量10%时，复归过励信号。4、欠励限制及保护：欠励限制按两段整定，一为限制，二为保护。当发电机无功功率进入低励限制区时，励磁调节器将封闭减磁按钮，并且发报警信号，同时自动进行增磁，直到退出低励状态。如果励磁调节器在某种工况下进入低励限制区，而没有被控制住，无功功率继续减少，当无功功率低于保护线时，调节器发报警信号并且切手动方式运行。其保护线为对应的限制线上无功功率的1.25倍。5、空载过电压保护：机组并网运行还是空载运行，取决于主油开关的状态，油开关的状态根据定子电流的有无进行判别，过电压定值设定为额定电压的1.2倍。发电机解列以前应将无功功率减到零，否则解列以后发电机电压会上升，容易造成发电机过压。6、触发脉冲丢失的检测：触发脉冲重新被CPU回读，并进行综合判断，确定失脉冲的相，并显示在液晶显示器上。失脉冲发生时，发报警信号。7、系统自检保护：系统自检功能含存储器校验、电源检测、可控硅故障，通讯故障等、当有故障发生时，发通道故障信号，同时本通道退出运行。对于主备用系统，备用通道自投。8、旋转二极管故障报警：在机组正常运行时，二极管有可能发生故障，所以每个二极管串联了一只快速熔断器，假如一只二极管击穿短路，引起较大的电流时，将使相应的熔断器熔断。二极管故障检测器检测到该信号动作，发出报警信号。此时应及时停机，检查原因并进行处理。六、励磁系统的故障处理：1、当通道A 或者通道B故障或异常，发出报警信号时，运行人员应立即采取相应措施。如果发生了切手动，例如：过励限制，欠励限制，V/Hz限制等等，首先，操作增磁/减磁开关，将发电机调节到正常的运行状态下，其次将操作控制开关与实际运行状态进行对应，如果发生了通道自行切手动，应当操作手、自动选择开关与当前的运行位置一致，如果发生了通道切换，则操作通道选择开关与当前运行的通道运行位置一致。2、回到励磁调节器柜前，先不要复归报警信号，先检查并记录面板显示的故障指示，观察显示屏上端的具体的故障显示并记录下来。3、进入故障通道菜单中的“故障追忆”子菜单，认真记录故障追忆里面所有本次发生故障显示的所有内容。上下键可以切换屏幕和故障记录。本故障追忆最多可以记录20次故障情况。4、进入故障通道菜单中的“事件记录”子菜单，记录所有开关量的变位。记录总的数量为20个先进先出的原则。同时显示出该开关量是由分到合（01）还是由（10）。按上下键可以实现滚动显示。5、复归故障报警信号，故障处理完毕，如果需要切回到原通道运行，一定要在跟踪正确后再切换。如果运行工况发生改变后，进行人工操作自动/手动切换时，一定要等侯30秒1分钟时间，进行方式跟踪，跟踪正确后才能保证无扰动切换。6、当发生严重故障，造成停机时，运行人员不要停掉调节器的工作电源。要联系专业人员，将故障数据和事件记录下来再做分析处理。并网注意事项1、并网的时候要求发电机的机端电压、频率稍高于系统母线的电压、频率（电压差值设定为3V，频率差值设定为0.2Hz），否则同期装置检测时间较长，影响并网时间，此电压可在保护装置采样菜单栏有效值内查看。2、查看装置是否在运行方式下，如在检修方式将此方式修改为运行方式，否则保护不起作用。4、并网结束后，将同期开关转到解除位置，防止同期装置始终在找同期点。5、励磁装置的每个转换开关操作时不能连续进行，要有30S的时间间隔，以保证系统的稳定性。6、有功功率达4000kW，无功功率在1500kvar左右，发电机功率因数调节到0.90.95左右时，将方式选择开关转到恒功率因数位置，功率因数不能超过0.95，以保证电力系统运行的稳定性。7、自动模式与手动模式的相互切换，均需要等30秒1分钟；通道之间的切换，须检查：电压给定值UGR 、励磁电流给定值IFR、触发角ARF，如果以上三个量不一致，要继续等到跟踪正确，30秒1分钟后再进行通道切换。8、永磁机额定电压为190V，正常运行时应有220V、400Hz，当永磁机电压低于190V时，应联系厂家进行充磁。9、当需要解列时，首先将负荷降到1000KW，无功功率降到0或最低，方可解列，否则发电机电压会立即升高，过电压保护动作。10、发电机解列后，通过增磁/减磁开