自并励励磁在大型发电机组的应用(电力系统自动化)

UNITROL5000UNITROL5000 自并励系统在自并励系统在 600MW600MW 发电机组中的应用发电机组中的应用 李劝 茂名臻能热电有限公司 广东省茂名市 525000 摘要 摘要 简述了自并励励磁方式与传统的交流励磁机励磁方式相比所具有的优点 指出 UNITROL 5000 型自并励系统在 600MW 发电机组中具有理想的应用价值和前景 并对自并励 励磁在应用中应注意的一些问题作了简单的分析 关键词 关键词 600MW 发电机组 UNITROL 5000 自并励系统 Application of UNITROL5000 self shunt excitation system in 600MW generating set Li Quan Maoming zhenneng Thermal Power Co Ltd Maoming City Guangdong Province 525000 Abstract The advantages with the self and shunt excitation mode and the traditional AC exciter excitation mode and points out that the application and Prospect of UNITROL 5000 type self excitation system has ideal in 600MW generating set and some problems about the self and shunt excitation should pay attention to in the application are briefly analyzed Keywords 600MW generator UNITROL 5000 self excitation system 1 1 前言前言 目前在国内大型发电机上自并励励磁系统已成为主要励磁方式 而在广东省新建或改造的 600MW 汽轮发电机机励磁系统大部分采用了 UNITROL 5000 型自并励励磁方式 为了使自并励 励磁系统在大型发电机组中能充分发挥其优点 以达到预期的提高系统稳定性的目的 本文就 UNITROL 5000 型自并励系统应用中注意的几个问题提出一些意见和看法 以供各位同行参考 2 2 自并励励磁方式的特点自并励励磁方式的特点 自并励励磁属静止励磁方式 励磁电源取自发电机机端 经励磁变压器及静止的可控整流装 置供给发电机转子绕组励磁 整个励磁装置没有旋转部件 结构简单 因而可靠性较高 采用自并 励励磁方式比传统的交流励磁机励磁系统方式 三机励磁系统 大大缩短汽轮发电机的轴系长度 减小了轴系座 因而提高了轴系稳定性 这种励磁方式的励磁电压响应快速 调压性能好 自并励 励磁系统方式与交流励磁机励磁方式相比 具有以下几方面的优点 2 1 励磁运行可靠性高 自并励励磁系统为静态励磁 设备及接线简单 与交流励磁机励磁系统相比 没有旋转部件 减少了励磁系统故障 提高了运行可靠性 国外统计资料表明 自并励励磁系统的强迫停机率仅 为交流励磁机励磁系统的 1 3 平均修复时间仅为交流励磁机励磁系统的 1 4 而且自并励励磁 系统在设计中采用冗余结构 故障元件可在线进行更换 有效地减少停机率 该励磁系统对运 行 维护的要求相对较低 2 2 改善发电机轴系稳定性 自并励励磁系统与三机励磁系统相比 取消了主 副励磁机 自并励励磁系统可缩短汽轮 发电机组的轴系长度 减小了轴系座数量 300MW 及以上容量的大型汽轮发电机组的轴系长度 可减小大约 3m 这样可提高轴系的稳定性 改善轴系振动 从而提高发电机组的安全运行水平 2 3 提高电力系统稳态水平 近年来由于继电保护的发展和完善 自并励励磁系统响应速度快 可提高电力系统稳定水 平 在小干扰稳定方面 自并励励磁系统配置电力系统稳定器 PSS 后 小干扰稳定水平 即静 态稳定极限 比交流励磁机励磁系统有明显提高 在大干扰稳定方面 自并励励磁系统的暂态 稳定水平与交流励磁机励磁系统相近或略有提高 2 4 经济性好 可降低投资 自并励励磁系统由于设备简单 降低了造价 又由于缩短汽轮发电机组的轴系长度 减少 了厂房和基础造价 减少机组投资 加上调整容易 维护简单 故障后修复时间较短 可提高 发电效益 3 3 UNITROLUNITROL 50005000 励磁系统概况励磁系统概况 广东茂名臻能热电有限公司新建的 600MW 机组励磁系统为自并励静止可控硅整流励磁系统 励磁调节器为瑞士 ABB 公司生产的 UNITROL 5000 型 励磁系统主要由励磁干式变压器 5 套静止三相全控桥式整流装置 灭磁开关 灭磁及转子过电压保护装置 起励装置 两套相互 独立的励磁调节装置及辅助设备 必要的监测 保护 报警装置 组成 发电机出口 22kV 电 压经励磁变降为 830V 由 5 个硅整流柜变换为直流 通过灭磁开关送至发电机转子 建立励磁 当机组启动时 用厂用 220V 交流电源通过整流作为起励电源 当发电机电压升至 30 额定电 压时断开起励电源 自动切换到励磁变压器供电 UNITROL 5000 型自动励磁调节器具有两个完全独立的调节器和控制通道 通道 CH 和通 道 CH 均包括励磁电压调节 AVR 自动方式和励磁电流调节 FCR 手动方式 两个通道完全相同 可以自由地选择通道 CH 或通道 CH 作为工作通道 正常运行时 通道 CH 工作 通道 CH 备用 备用通道总是自动地跟踪工作通道 正常运行时 励磁调节器采用自动模式 手动模式 备用并跟踪自动模式 每个主通道还具有独立的带门极脉冲触发器的后备控制板 BFCR紧急备用方式 作为主 通道的紧急备用通道 紧急备用通道与主通道的手动方式相类似 其励磁电流调节器的作用与 主通道的励磁电流调节器是相同的 紧急备用通道仅仅是调节励磁电流 而不是调节发电机电 压 紧急备用通道的励磁电流调节器自动地跟随主通道 在主通道发生故障的情况下 自动地 进行无扰切换 4 4 自自并励励磁系统应用中应注意的问题并励励磁系统应用中应注意的问题 为了充分发挥发电机组自并励励磁系统响应快 稳定性高等优点 真正提高发电机组 电网稳定运行水平 自并励励磁系统在应用中需要注意以下几方面的问题 4 1 自动 手动方式之间的切换 在自动方式中 发电机电压受到调节 因此 在发电机机端产生恒定的电压 在手动方 式中 发电机励磁场电流保持恒定 随着发电机负荷的变化 发电机励磁电流的设定点必须手 动调整 以使发电机电压不变 跟随检查校验 4 2 励磁变压器的保护配置 在自并励励磁系统中 励磁变压器是励磁功率单元的主要组成部分 励磁变压器故障即导 致发电机失去励磁 自并励励磁方式发电机组在励磁变压器跳闸时会联跳发电机出口开关 为了 保证励磁变压器的正常运行 即保证励磁功率单元的交流电源部分 需要考虑励磁变压器的过载 能力 正确选择励磁变压器的保护配置 励磁变压器配置了励磁速断 过流保护 励磁变过流保 护 I 段 II 段 励磁过负荷保护 定时限及反时限 励磁系统故障保护 另外 为了防止 励磁变压器过热 起励后自动投入励磁变压器冷却风扇运行 4 3 发电机起励方式的选择 本公司 UNITROL 5000 励磁系统起励装置采用厂用 220V 交流电源起励方式 起励电源 引自 380V 汽机房 6 9 米层 MCC 在发电机未建立起电压之前 因励磁变压器不能提供励磁电 源 所以在自并励励磁系统中必须加装一个起励电源才可升压 先利用起励电源对发电机进行 励磁 起励后待发电机建立起电压后 通过切换装置自动退出起励回路 励磁电源转由励磁变压 器供 发电机起励方式通常有以下三种 a 零起升压方式 机组可在额定电压的 5 至 130 零起升压 其范围可自由设定 b 定值起励方式 在给出升压指令后 发电机电压直接升至额 定 c 软起励方式 发电机自动升压至额定值 升压时间可任意设定 检修后的发电机升压 通常采用零起升压方式 此方式升压过程平滑 稳定 在发电机绝缘水平低的情况下可防止电 压超调击穿发电机绝缘 绝缘良好的备用机组需要急启动可采用定值起励方式 减少升压时间 加快机组并网速度 而有时采用软起励方式更加灵活可靠 经过不同的时间设置可实现前两种 方式的功能 至于采用哪一种方式起励更加合适 可据机组实际情况选用 4 4 自并励励磁系统与继电保护的配合 对于自并励励磁系统 长期以来人们关心的主要问题是 在发电机近端发生三相短路 而切 除时间又较长的情况下 不能及时提供足够的强行励磁 接于地方网络的发电机 由于短路电流 的衰减迅速 继电保护的配合较为复杂 因此我们对继电保护的快速性 准确性 灵敏性 可 靠性等方面要求也比较高 采用技术先进的微机保护 可解决许多传统保护所难以解决的问题 确保并励励磁系统在与继电保护的配合方面不影响继电保护的正确动作 保证近端短路故障快 速切除 因为短路时间越短 短路后发电机端电压恢复得越快 同时自并励系统应配置电力系 统稳定器 PSS 以提高系统的静稳定 动稳定水平 另外 为了提高发电机转子接地保护的 灵敏度及可靠性 本公司 600MW 机组的 NITROL 5000 自带转子保护及发变组保护 A B 柜成套 装置所提供的转子接地保护不投 发电机转子接地保护采用励磁小间 AVR 柜另配有的一套南 瑞继保提供专用的转子接地保护装置 机组转子一点接地投跳闸 4 5 自并励励磁系统运行中的注意事项 4 5 1 发电机励磁系统强励动作 4 5 1 1 强励动作时运行人员 10 秒内不得干涉 10 秒后强励动作结束 AVR 自动切换至 手动 方式运行 手动控制励磁电流在 1 05 倍额定值以下 4 5 1 2 若强励 10 秒后 AVR 未自动切换至 手动 方式运行 应立即手动将 AVR 切至 手动 方式 手动控制励磁电流在 1 05 倍额定值以下 并加强监视 4 5 2 励磁系统的紧急切断 4 5 2 1 当励磁系统的远方控制和就地控制都不能动作 可以通过按下励磁柜上的 紧急断开 按钮来实现 4 5 2 2 当发变组主开关合闸时 励磁系统不能通过 DCS 远方控制断开 若想通过 DCS 远方控 制切断 发变组主开关必须先断开 4 5 3 当电压调节器在 手动 方式运行期间 在调节有功负荷时必须先适当调节发电机无功 负荷 以防止发电机失去静态稳定性 4 5 4 运行中严禁打开整流柜柜门 励磁装置发报警信号时 先通知继电保护人员确定报警内 容 再将就地报警信号消除 5 5 结语结语 自并励励磁系统由于运行可靠性高 技术和经济性能优越的原因 已成为大型发电机组的 主要励磁方式之一 对于自并励励磁系统在大型发电机组的引进 配套和使用 应尽可能地发 挥其优点 以达到预期的提高系统稳定性的目的 有关的设计