NES5100用户指南第六章运行规程.doc

NARI-ECC NES5100励磁调节器用户指南-运行规程NES5100励磁调节器用户指南第六章运行规程国电南瑞科技股份有限公司2011年4月13第13页 共12页目录6. 运行规程26.1 概述26.2 同步发电机的运行方式26.2.1 发电机空载运行26.2.2 发电机并网带负荷运行36.2.3 在电网中运行的励磁调节器的功能46.3 操作和显示66.3.1 概述66.3.2 开机流程76.3.3 开机前调节器状态检查76.3.4 励磁系统开机86.3.5 通道跟踪和切换96.3.6 增、减磁操作116.3.7 电力系统稳定器（PSS）投入/退出116.3.8 模拟量显示116.3.9 状态和报警信息126.3.10 运行中的检查126.3.11 停机流程126.3.12 逆变灭磁136.3.14 紧急停机136. 运行规程6.1 概述用户指南的这一章叙述了NES5100励磁调节器的运行规程，并指出调节器无故障运行时需要遵守的事项。本资料还说明了运行过程中需要注意的安全预防事项，同时也介绍了发电机的运行特性及NES5100励磁调节器在自动和手动方式下的运行特性。6.2 同步发电机的运行方式发电机可以按下述方式运行： 空载运行，发电机不带负荷 发电机并网带负荷运行 发电机带厂用电负荷运行 发电机带厂用电负荷运行，加负荷的运行条件基本上与空载运行相同。其唯一的区别是在带厂用电负荷运行时，发电机电压为主要调节变量，而发电机在并网带负荷运行时，以无功功率为主要调节变量。 6.2.1 发电机空载运行发电机空载运行，发电机端电压等于转子感应电势。在转速恒定条件下，发电机端电压直接取决于励磁电流。在发电机额定电压范围内，发电机端电压与励磁电流之间存在着或多或少的线性关系。当发电机电压超过额定值时，将发生饱和效应，这种饱和效应本质上是由定子铁心设计决定的。如果要进一步增加发电机电压，则必须大大增加励磁电流。 图6-1 空载特性6.2.2 发电机并网带负荷运行发电机负载运行时，流过定子绕组的电流通过同步电抗引起电压降。如果励磁电流保持不变，则端电压因此而降低。在这里，励磁系统具有通过改变励磁电流来防止电压降低的功能。 稳定运行条件的整个范围通常用功率圆图来描述，见图6-2所示：图6-2 发电机运行功率圆此圆形围绕坐标原点，其半径相当于额定视在功率Sn 。视在功率Sn是由定子绕组允许温升决定的。发电机的允许运行范围在有功功率轴线上由有功功率极限所限定的。此外在无功功率轴线上，过励磁的运行范围由转子绕组发热设计所限制，而低励范围由稳定极限所限定。过励磁限制范围主要由额定励磁电流决定。发电机额定工作点从定子和转子发热极限的交点得到。在低励磁范围中，发热的热容量不起作用，而重要的是维持电机的同步。对于某个工作点其负载角能够从图中无功功率轴线对励磁功率Pf之间的夹角读出。通常，同步电机运行在较轻的滞后无功功率范围内，另一方面，为适应电网的条件，在电网故障的情况下，保证具有适当的转矩储备。 6.2.3 在电网中运行的励磁调节器的功能励磁系统保证自动调节励磁电流到当前运行条件所须的电流值。这意味着，一方面保持稳态运行所需的数值恒定，另一方面，如果运行条件改变能进行迅速地调整。 线路电压应当保持在可接受的限度内。 在电站几台并联运行的发电机之间必须保证其无功功率稳定的分配。 电网系统内，无功功率的分配应当使线路损耗最小、在负载变化时无功功率稳定。 保证发电机运行在安全的限度以内。 在稳态运行条件下，为了达到电压自动调节的目的，需要部分地校准发电机和电网的自然特性。为此，电压调节器还受当前无功电流的影响。 在多数情况，发电机通过升压变压器联接到电网，所以通过变压器及电网的电抗产生具有下降特性的自然调差率，见图6-3。必须强调，调差率只是表示无功功率变化与电压变化之间的关系。调差率一定不要与比例调节器的偏差混淆起来。现代调节器的偏差等于设定值减去实际值的差，一般为0到0.5% 。有效的无功调差率可以设置在 -20%到 +20% 之间。通常对无功调差率设置为4%到10% 。也就是在1p.u.无功功率时，发电机电压下降值(例如 4% )。 有些情况下，为了补偿由于电流通过升压变压器时产生的电压降，需要调差率设为负值。 图 6-3 电压调节器的调差率 在甩负荷时，要求励磁调节器立即反应。此种方式中发电机电压随着主开关的断开立即改变，这是励磁调节器和励磁系统的重要指标特性图6-4 甩负荷无功电流减小至零，自然不可避免的引起电压升高 。例如，次瞬变电抗是0.2p.u.，如果甩掉0.5p.u.无功电流，则立即产生10%的电压升高，任何调节作用都不能减小它。如果没有励磁调节器，则电压继续上升一直到达由同步电抗所决定的最大值。此电压上升的时间取决于空载时间常数 。 对于具有励磁调节器的情况，电压不允许进一步上升，经过一段时间调节后，电压恢复到原来值。如何能快速达到此目的，这取决于励磁系统的设计和类型。对静止励磁系统，它直接调节发电机的励磁电流，表现出最短的响应时间。而对三机励磁系统而言，必须经历附加的励磁机时间常数。如果励磁系统在FCR方式运行，励磁电流受到控制，将导致发电机电压不希望的升高，直到将发电机保护的过电压继电器跳闸，最终使发电机灭磁。为了防止这一现象发生，在发电机主电路开关断开时，励磁电流调节器的给定值应恢复到空载励磁电流值。 如果发生某一定距离短路，也引起发电机的无功功率出现很大的下降。 图6-5 某一距离短路例如，某一远距离的故障，引起在很短时间内的过电流和低电压。为了维持电压，励磁调节器提供最大的励磁电流。在保护装置将故障消除后，随着负荷的减小发电机电压相应地上升，这一过电压由励磁调节器调整到原来的水平。6.3 操作和显示6.3.1 概述NES5100励磁调节器正常情况下由控制室远控操作，直接安装在励磁调节器前面板上的就地控制屏仅在调试、试验或紧急控制时使用。如果发电厂装有高性能的控制系统，对励磁调节器的命令应由电厂的控制系统发出。 运行人员必须知道如何操作励磁调节器和使用人机通讯界面，从而对励磁系统进行操作使发电机适应于发电厂和电网的运行条件。 6.3.2 开机流程NES5100励磁调节器的开机流程见表6-1：序号动作结果1灭磁开关合闸灭磁开关已接通2励磁系统开机在1-10秒内建压至预设值发电机空载运行3操作NES5100的增、减磁功能发电机电压调整到所需要的值4符合并网条件时，闭合主开关发电机并网发电机负载运行5操作NES5100的增、减磁功能调整发电机电压，以使发电机的无功功率到达期望值表6-1 NES5100励磁调节器的开机流程6.3.3 开机前调节器状态检查 如果调节器A套、B套EX03板上的显示如图6-6，则表示调节器正常工作（假设调节器A套为主套）。 观察监控界面主界面中，应显示（假设调节器A套为主套）： 通讯状态：双套正常 机组状态：A套等待 闭环方式：电压闭环 检查电压给定值是否为期望值，例如期望起励后升压到90，而此时默认的电压给定值为100，则可通过远方控制或现地减磁，让电压给定值降到90。图6-6 EX03面板指示图6.3.4 励磁系统开机调节器状态一切正常后，合灭磁开关，确认此时机组转速达到95额定转速以上，初励回路正常，然后通过远方控制或现地发出“开机”令，则发电机可建压至预设的电压给定值，进入空载状态。如果观察调节器A套、B套EX03板上的显示如图6-6，A套、B套EX08板上的显示如图6-7，表示调节器正常工作（假设调节器A套为主套）。可观察监控界面主界面中，应显示（假设调节器A套为主套）： 通讯状态：双套正常 机组状态：A套空载 闭环方式：电压闭环图6-7 EX08面板指示图6.3.5 通道跟踪和切换6.3.5.1 通道跟踪从通道自动跟踪主通道的被调节量的参考值和输出的控制值。正常运行中（假设调节器A套为主套），为保证通道间切换时无扰动，B通道通过双机通讯，交换控制信息，自动跟踪A通道的工况。基本原理为：A通道将本通道的被调节量的参考值和输出的控制值由通讯口发出，B通道接受双机通讯来的参考值和输出控制值，再通过容错处理，作为B通道的控制信息。通过双机通讯，B通道不间断地跟踪A通道的运行工况和控制信息，实现在任何方式下进行主从通道切换，发电机工况均无波动。6.3.5.2 人工切换切换包括运行控制方式的切换和通道的切换。在此给出双通道切换的逻辑框图，如图6-8：图6-8 双通道切换逻辑框图图6-8中：紫色的双向箭头表示箭头的两方可以自动切换和人工切换；绿色的单向箭头表示从尾端方到箭头方可以自动切换和人工切换；黄色的虚线单向箭头表示从尾端方到箭头方只能人工切换。运行过程中人工切换运行通道，需要检查当前运行通道和要切换到的目标通道的控制信号，例如通过监控界面观察两个通道的电压给定值、触发角度、模拟量采样值等，只有在两者基本一致时，才能通过操作NES5100励磁调节器屏柜前面的操作面板上的“主/从切换”开关来切换，这样才不会产生大的波动。将自动通道切换到纯手动通道，需要通过操作EX02板上的第二个拨码开关（从上自下数）来实现。运行控制方式的切换，例如将“电压闭环”切为“电流闭环”，需要通过操作监控界面中的“控制方式”切换功能模块来实现，具体操作见NES5100励磁调节器用户指南第四章人机通讯。建议：非专业人士不要进行人工切换！6.3.5.3 自动切换在运行通道发生下列事件时，会发生自动切换。 电源故障 脉冲故障 调节装置故障 PT故障切换逻辑可参考图6-8。如果运行通道切换到“手动”，运行人员应该及时检查与发电机励磁系统有关的电气量和装置，找出切换原因，确认故障排除后，包括确认NES5100的自动通道完好的情况下，才能人工干预，将运行通道切回到“自动”。6.3.6 增、减磁操作增、减磁操作可在现地或远方操作（远方可通过脉冲信号或通讯方式）。 等待状态下，增、减磁操作可以调节电压给定预设值 空载状态下，增、减磁操作可以调整发电机定子电压 负载状态下，增、减磁操作可以调整发电机无功功率增、减磁接点有防粘连功能，增磁或减磁的有效连续时间和步长可以通过人机通讯来设置。6.3.7 电力系统稳定器（PSS）投入/退出电力系统稳定器（PSS）可以抑制低频振荡。具体调节参数需要通过现场试验来确定。电力系统稳定器（PSS）的投入/切除可以通过现地或远方操作进行手动切除，现地可以操作调节器屏柜前面控制屏上的PSS投入/切除开关，远方视设计情况而定。6.3.8 模拟量显示可以通过观察监控界面，了解到发电机定子电压、发电机定子电流、励磁电流、系统电压、有功功率和无功功率的数值。关于监控软件的使用，可参考NES5100励磁调节器用户指南第四章人机通讯。通常情况下，励磁电流和励磁电压通过变送器传送到控制室，可以远方观察。6.3.9 状态和报警信息NES5100有大量的状态信息和报警、故障信息通过接点或通讯方式传送到监控系统。以下信号是最基本的，不仅仅限于此：增磁信号减磁信号建压令逆变令灭磁开关合闸灭磁开关分闸PSS投入初励控制起励失败风机控制PT断线动作过励限制动作欠励限制动作强励限制动作V/F限制动作A套调节器告警B套调节器告警A套调节器故障B套调节器故障功率柜故障逆变失败负荷开关故障信号表6-2 NES5100报警和故障信息表6.3.10 运行中的检查NES5100励磁调节器运行期间应当进行下述的定期检查： 调节器的限制器是否动作 通道跟踪是否正常，从通道是否满足运行通道的条件 励磁电流、发电机定子电压和无功功率是否稳定建议：定期人工将调节器快速切换以便检验备用通道和纯手动通道！6.3.11 停机流程序号动作步骤结果1发电机与电网解列 通过减磁减小发电机无功功率 通过调整气门或导叶减小有功功率 断开发电机主开关发电机运行到空载状态，定子电压为空载额定2励磁系统停机 接到停机令，励磁系统逆变灭磁 机端电压低于5，励磁调节器进入等待状态发电机电压在几秒钟之内降至零表6-3 停机流程6.3.12 逆变灭磁发电机解列，有停机令（包括灭磁开关分闸）或操作调节器操作面板上的“逆变”按钮，则逆变灭磁。注意：在发电机并网时，逆变令无效！6.3.13 由于故障切除励磁系统（跳闸）在NES5100故障情况下，例如发电机保护断开灭磁开关将励磁系统切除。故障励磁系统被切除后，NES5100励磁调节器EX01面板上显示故障指示灯，若人机通讯正常，可通过监控软件查询故障