5号发电机励磁系统技术改造可行性研究报告

1 5 号 发电机组 励磁 系统 技术改造 可行性研究报告内容 一、前言： （一）项目名称： 5号 发电机 励磁 系统技术改造 （二）项目性质： 技术改造 （三）可研编制人： （四）项目负责部门： （五）项目负责人 二、项目 提出 的背景及改造的必要性： （一）承担可行性研究的单位 ： 大唐石泉水力发电厂 （二）项目提出的背景 ： 五 号发电机 励磁 已进入老龄期，元器件老化严重，各性能参数明显下降，且 5号发电机励磁系统缺陷频频出现 。 尤其是显示器已经烧灭，现在只能通过外加显示器来勉强运行 。 再加上灭磁开关是原来老式开关，机构磨损严重，经常发卡，自动 分合成功率不能满足要求；为了 5号发电机的稳定可靠运行，务必对 5号发电机励磁系统进行技术改造； （三）进行技术改造的必要性 ： 发电机励磁系统的运行状况直接影响到发电机的正常运行， 为了确保机组的安全运行，该项目的实施是必要的。 （四）调查研究的主要依据、过程及结论 ： （五）原系统或设备的基本情况： 型号： 微机励磁调节器 有功功率： 45000率因数： 2 额定电压： 10500v 额定电流： 2911a 额定励磁电压： 215v 额定励磁电流： 1350a 空载励磁电压： 80v 空载励磁电流 ： 735a 励磁方式：自并励 励磁阳极电压： 430v 10000v/100v 4000a/5a 2000a/5a 交流操作电压： 380/220v 直流操作电压： 220v 强励倍数： 2 倍 强励时间： 10 秒 可控硅冷却方式：强迫风冷 灭磁时间： 40 毫秒 （六）存在的主要问题： 1） 5 号发电机励磁系统主通道与备用通道经常出现故障； 2） 5 号发电机励磁系统显示器已经烧坏，现 只能通过外加显示器来勉强运行； 3） 5 号发电机励磁系统灭磁开关是原来老式 机械结构，经常出现发卡， 自动分合成功率不能满足要求； 3 4）功率柜丢脉冲事件时有发生； 5) 回路设计不合理 ,曾经发生过在检修期间投转子保护电阻接触器（ 一直工作，导致线圈烧毁； 6）由于运行时间有十年之久，一些器件已经老化，现发现阻容保护中 的 电容 已 开始 渗油 。 （七）需要通过技术改造解决哪些问题。 通过对 5 号发电机励磁系统的技术改造，改善 5 号发电机励磁调节器的性能，彻底解决通道故障及显示器烧坏的缺陷 ，当然元件老化现象也就迎刃而解 ；更换原 5 号发电机励磁系统老式灭磁开关，以确保灭磁开关能够在任何条件下 可靠分合， 给 5 号发电机营造一个更加安全可靠的运行条件 。 三、方案论证： （一）改造方案描述； 1) 励磁系统应能满足发电机的发电，调相，进相，同期（手动准同期，自动准同期和自动自同期）及发电机机组零起升压等各种运行工况的要求，应符合 1997 标准和有关部标标准，同时应具有电制动停机功能。 2) 励磁系统容量应能满足发电机在额定负荷和最大负荷时的强励要求，并留有一定裕量，满足机组增容至六万，的各种运行工况要求。 3) 在机端正序电压下降到 80%空载额定电压值时（ 应能提供两倍的 励磁电压和两倍的励磁电流（输入最大电压约538v，输出最大电流约 2300a），并在顶值电压，电流下允许运行时间不小于 50 秒。 4 4) 励磁系统应能保证发电机励磁电压和电流为发电机长期最大允许负荷下励磁电压和电流的 时，能长期连续运行。在规定的进相范围能安全运行。 5) 在下述厂用电源电压及频率偏差范围内，励磁系统应能保证发电机在额定工况下长期连续运行。交流 380/220v 系统：电压为额定值的 20%；频率为额定值的 6% +4%流220v：电压为额定值的 20% +10% 6) 励磁调节器交流工作电源电压在短时 间（不大于强励持续时间），波动范围为 55% 120%额定值的情况下，励磁调节器应能维持正常工作；并保证强励，快速减磁动作。 7) 励磁系统电压响应时间：上升时间（强行励磁）不大于 降时间（快速减磁）不大于 。 8) 励磁系统应接受计算机监控系统的监控，接受机组 控制；并能按要求向计算机监控系统及机组 入各种数据和信息。 9) a/d 转换分辨率小于 2 10) 调节器应设置电力系统稳定器（ 时应设置必要的保护和控制回路。 11) 励磁系统应装设直流侧短 路过电流保护及励磁绕组过电压保护装置。 12) 起励电源选用直流和残压两种方式，起励电流为 10% 20%发电机空载励磁电流。应保证机组残压大于 8%时，残压起励正常；当机组残压低于 8%或残压起励不成功时，采用直流它 5 励起励，当机端电压大于 8%时，能自动切除它励起励电源。 3. 励磁系统分部要求： 1） 功率整流桥 a. 可控硅整流器采用并联双支路运行，当一路退出运行时，应能保证发电机在所有运行方式下连续运行，包括强励在内。 b. 功率整流桥应设均流，均压措施；保证均流，均压系数都不低于 c. 功率整流柜采用强迫风冷，噪声不应大 于 70量采用其它成熟先进技术。 d. 冷却风机应设手动，自动投切回路；整流器在额定工况下能继续运行 20 分钟。 2） 灭磁回路 a. 励磁回路必须设置自动灭磁装置，保证发电机在任何需要灭磁工况下都能自动灭磁，灭磁时间不大于 3 秒，尽可能短。 b. 机组正常停机采用逆变灭磁，事故停机用灭磁开关与非线性灭磁电阻灭磁。 c. 灭磁部分由 2500a/2 灭磁开关，高能氧化锌非线性灭磁电阻及转子过电压保护组件构成。 d. 灭磁开关应设现地控制开关或控制按钮，能接受计算机的远方控制。 3） 过电压保护 应有交流侧过电压保护（应能抑制交流操 作过电压及整流桥换相过电压）和直流侧过电压保护（选用跨接器和非线性电阻组成，正反向 6 均设，动作电压瞬时值应符合行业标准）。过电压保护装置动作应可靠，并能自动恢复。 4）起励 发电机应能可靠起励。正常运行时以残压起励，当残压起励不成功时以直流起励。 5）励磁调节器 a. 采用独立调节的双套自动调节通道的微机励磁调节器。双套自动调节通道可并联运行，互为热备用；同时应设有独立于自动调节通道之外的手动调节通道。 b. 应设有自动 /手动双向切换装置；并保证切换时，发电机电压及无功功率无波动。 机空载电压 70% 110%额定值范围内进行平滑，稳定的调节。 d. 在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器和手控单元的整定电压变化速度，每秒不大于额定电压 1%，不小于额定电压 e. 在发电机空载运行时， v/f 值不大于 f. 发电机空载运行，转速在 定转速范围内，突然投入励磁系统，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 10%，振荡次数不超过 3 次，调节时间不大于 3 秒。 g. 当发电机突然甩掉额定负载时，电压超调量不大于额定电压15%，振荡次数不超过 3 次 ，调节时间不大于 5 秒。 7 h. 手动调节通道调节范围：下限不得高于发电机空载励磁电压20%，上限不得低于发电机额定励磁电压 110%。 i. 励磁调节器应能满足机组零起升压的要求。 j. 励磁调节器应能保证发电机机端调压精度优于 机端调差整定范围不小于 15%，并按 1%的档距分档。调差特性应有较好的线性度。 k. 励磁调节器应与计算机监控系统接口，满足计算机监控系统的要求；同时应具有励磁调节器的各种试验功能。 l. 励磁调节器应装设下列辅助功能单元： *最大励磁电流限制器 *过励磁限制器 *欠 励磁限制器 *电力系统稳定器（ *电压 /频率（ v/f）限制 *控制参数在线修改，容错功能，保护功能。 6） 保护 a. 转子过电压保护 b. 励磁电流过电流保护 c. 励磁变压器纵差，过电流，过热保护 d. 功率整定元件过电流及过电压保护 e. 电压互感器断线保护 f. 功率柜冷却风机故障，电源消失及断相保护 g. 手，自动通道全故障保护 8 h. 磁场断路器误分闸保护 7）信号 应引出下列故障信号： a稳压电源消失或故障； b起励不成功； c过电压； d强励动作； e功率整流桥熔断器熔断； f触发脉冲丢失； g功率柜风机及风机电流故障； h励磁控制电源消失； i欠励限制动作； j励磁过电流限制动作； k电压互感器断线； l过电流动作； m功率整流桥一支路退出； n自动通道故障； 应引出下列事故信号： a功率整流桥全退出； b自动、手动通道全退出； c磁场断路器误分闸； d磁场断路器拒分、拒合。 应引出下列状态信号： 9 a磁场断路器位置； b调节器手、自动调节方式。 8）励磁系统控制 a. 在机旁、中控室可对机组电压，无功功率， 励磁电流进行调节控制。 b. 可在中控室进行灭磁开关的跳、合闸操作。 c. 根据不同条件实现直流起励、残压起励、手动零起升压的操作。 d. 励磁系统控制结线应考虑低频启动机组，高频减载，电站计算机监控系统控制等工况的要求。 e. 满足各种同期的要求。 f. 正常与事故情况下，停机过程的 自动操作。 g功率柜冷风系统的自动投切的操作。 （二）改造后预期达到的效果； 改造后的 5 号发电机励磁系统在日常维护下能够保证无故障无缺陷一直运行，更要确保发电机在遇到异常及故障运行时励磁系统能很快做出 正确 反应， 确保发电机的安全； （ 三 ）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等； 是 四、项目规模和主要内容： （一）项目方案及内容综述（不超过 40 个字）； （二）工程计划开竣工时间； 10 （三）项目范围； 5 号 发电机 组 励磁 系统 （四）项目的主要设备材料构成； （六）改造后系统布置的变化； 无 （九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况； 现有人员技术水平在到厂家培训学习和厂家的协助指导下可以满足设备更换安装调试的要求。 （十一）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程各施工步骤 (包括拆除、土建、安装等 ) 、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程计划安排； 2009 年 11 月 型工作 ： 2009 年 11 月 12 月。 标 及 订购 ： 2010 年 01 月。 收及安装 ： 2010 年 08 月 2010 年 12 月 。 2010 年 11 月 12 月 料、培训资料的整理完善 ： 2011 年 5 月 五、工程实施条件： （一）工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况； （二）设计、施工单位的选择； 大唐石泉水力发电厂 11 （三）工程施工周期； 2月 （四）设备制造周期； 2月 （五）勘测设计周期； 2月 （六）资金来源等的落实情况； 中国 大唐集团公司拨款 （七）有关规划、消防、征地、搬迁等的落实 情况； 无 （十）主 要设 备 及材料的采购方式： 公开 招标 六、投资估算表及设备、材料明细表： （一）投资估算表 （ 单位： 万元） 序号 支出项目 估算费用 1 调研论证 费 4 2 设计费 5 3 设备费 130 4 主材及 辅材 费 施工费 5 6 调试费 5 7 培训费 5 合计 二） 设备、材料明细表 ：见附表 七、经济效益分析： （一） 成本降低及效益提高情况： 将设备缺陷消除在萌芽状态，减少了因为设备故障引起的机组解停现象，确保安全生产及机组的高效满发。 （二 ） 安全效益 ： 购置新装置，对发电机机械设备状态进行有效的监测和控制，提高机组运行的可靠性，增强了我厂机组安全经济运行的能 12 力。 八、评价结论： 根据以上所叙述的该项目实施的必要性、技术上的可行性和经济效益上的分析结果，该项目的实施是必要和可行的，具有明显的现实经济效益和安全效益。 九、项目单位上报意见： 根据技术、经济等方面的分析评价结果，该项目的实施是必要和可行的，具有明显的现实综合经济效益。同意上报。 13 附表： 设备、材料明细表 1. 设备 单位：万元 序号 名 称 (规格型号 ) 数量 单 价 总 价 1 励磁调节柜 1 面 50 50 2 功率柜 3 面 20 60 3 过压保护柜 1 面 10 10 4 灭磁柜 1 面 10 10 合计 130 2. 主材 单位：万元 序号 名 称 (规格型号 ) 数量 单 价 总 价 1 钢铠阻燃屏蔽层 铜芯 控制电缆 3000 12 合计 . 辅材 单位：万元 序号 名 称 (规格型号 ) 数量 单 价 总 价 1 电气易耗材料 劳动保护用品 计 . 土建部分 单位：万元 序号 名 称 数量 单 价 总 价 1 14 2 合计 15 附件 2： 大唐陕西发电有限公司 200 年技术改造项目和资金计划申请表 单位（全称）： 数额单位：万元 序 号 项 目 名 称 措 施 内 容 工程 起止年限 工 程 总投资 累计安 排投资 200 年计划资金 备 注