平朔电厂励磁系统 培训

山西平朔煤矸石电厂（2300MW）励磁系统培训教材,培训内容,1、励磁系统基本知识（任务和作用）2、平朔电厂励磁系统功能及其构成3、平朔电厂励磁系统保护4、励磁系统日常维护,第一部分励磁系统基本知识,一、励磁系统的任务和主要组成：1、励磁系统的主要任务：励磁系统的主要任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的的直流电流（电压），以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需要。即所谓的建立磁场。,励磁系统一般有两部分组成：第一部分是励磁功率单元（包括整流装置及其交流电源），它向发电机的励磁绕组提供直流励磁电源；第二部分是励磁调节器，它感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。励磁系统及其控制对象（发电机）共同组成的闭环反馈控制系统称为励磁控制系统。,2、励磁系统的组成：,二、励磁系统的主要作用：,1、控制机端电压：在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机机端电压（或主变压器高压侧电压）在给定水平。,2、控制无功功率分配：,当发电机并联于电力系统运行时，它输出的有功决定于从原动机输入的功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，调节励磁可以改变发电机输出的无功。实际运行中，改变励磁会使端电压和输出无功都发生变化，但端电压变化较小，而输出无功会有较大的变化。当两台或两台以上发电机并联运行在同一母线上时，总的无功功率由各发电机组分担，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响它的电压和无功功率，也将影响与之并联的运行机组的无功功率，因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。,3.增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩，以提高电力系统的动态稳定性及输电线路的有功功率的传输能力。4.在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速增升到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性。5.在发电机突然解列，甩负荷时，强行励磁，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电机电压过分升高。6.在发电机内部发生故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，以减小故障损坏程度。7.在不同的运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励磁限制，以确保发电机的安全稳定运行,三、对励磁系统的基本要求：,1、对励磁调节器的要求：励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。具体要求如下：(1)系统正常运行时，励磁调节器能反映发电机电压的高低以维持发电机电压在给定水平，并能合理分配机组间无功功率和便于实现无功功率的转移。,（2）对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区。（3）能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。（4）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。（5）结构简单可靠，操作维护方便，并逐步做到系列化标准化。,2、对励磁功率单元的要求：（1）具有足够的调节容量发电机在运行中，为了维持系统电压或者发送无功功率，都是靠改变励磁电流来实现的。因此，励磁功率单元应具备足够的调节容量，以适应各种运行工况的要求。（2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度从改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强励能力和快速的响应能力。因此，在励磁系统中励磁顶值电压和电压上升速度是两相重要的技术指标。,第二部分平朔电厂机组励磁系统,一、励磁系统概述：1、励磁系统简介：平朔电厂二单元机组采用的是微机控制的自并激可控硅整流励磁系统，该系统是南瑞电控公司生产的SAVR-2000型励磁调节系统：共由7面柜组成（右-左顺序）发电机励磁调节器（SAVR-2000）；可控硅整流装置1（FLZ）、FLJ进线柜、可控硅整流装置2、可控硅整流装置3、灭磁开关柜（FLK）、非线形电阻柜（FLR）,2、励磁系统的组成,1)微机型双通道励磁调节器2)励磁交流电源：励磁变压器起励变压器3)可控硅整流装置4)灭磁及灭磁开关装置5)交流过电压保护装置6)起励装置7)风机冷却系统,（1）设有两套微机型励磁调节器（A、B），其中一套工作，另一套热备用；（2）功率柜采用N+1（2+1）设计，当三台功率柜其中有一台故障时，不影响机组的正常运行，其保护功能也不受影响；（3）机组正常运行时励磁电源取自发电机出口励磁变低压侧；经变压器和可控硅整流后送至励磁绕组。（4）机组启动时起励电源取自汽机MCC段（30BJB01CAC相抽屉空开容量40A）（5）机组灭磁采用逆变灭磁和磁场开关灭磁两种方式。,3、励磁系统的特点:,二、励磁系统主要设备：,1、励磁变压器：励磁变压器采用海南金盘电气生产的户内型、3相树脂浇注干式变压器，冷却方式为自然风冷。变压器容量为3000KVA，20000v/680v86.6A/2547.1A。2、起励变压器：起励变压器采用3相、户内型、树脂浇注干式变压器，冷却方式为自然风冷。变压器容量为2KVA，380v/26v,可控硅整流装置为三相全控桥式整流器，采用冗余设计，共有3个支路并联，正常运行时3个支路同时工作。当一个支路故障退出运行时，其余2个支路可以带满负荷及强励，不影响机组正常运行。（可控硅型号ABB5STP18H4200）每个支路的全控桥式整流器及其附件组装在一个柜内，各个可控硅元件设置快速熔断器和阻容保护。每个支路的交流侧和直流侧各装一组隔离开关，便于维护和事故处理。可控硅整流器装置采用强迫风冷，两台风机位于功率柜顶部，一台运行，一台备用。功率柜的风机电源由工作PC(30BFB12A、30BFB12A23A),3、可控硅整流装置：,4、起励装置：,发电工况起励：发电工况起励采用汽机MCC交流起励电源。调节器起动初励后，检测到机端电压达到设定值（20%机端额定电压），或初励动作时间达到8秒后，退出初励。否则调节柜报初励失败。,三、励磁调节系统原理：,3.1电气配置SAVR-2000发电机励磁调节器的通道配置情况。模拟通道共有16个模拟量输入通道，输入信号范围5V，精度14位。A/D分两次转换16个通道，每次同时转换8个通道。外部的控制命令和状态通过光电隔离传入至CPU；CPU的控制命令通过光隔发出。对于开入量，调节器自带24V电源，外界只需提供无源节点即可。对开出量，调节器通过继电器提供无源节点，节点容量为DC220V/1A。通常配置为16点开入，16点开出，也可按用户需要扩至32点开入，32点开出。,SAVR-2000通用型调节器由以下单板或元件组成MBD2011块2套模拟信号输入板MBD2021块2套主机板MBD2031块2套开关量输入输出板MBD2041块2套脉冲放大板MBD2051块2套主机电源板MBD2061块2套脉冲电源板MBD2071块2套双路供电板总线背板1块2套工控机1台,SAVR-2000由两套主机，一台控制操作电脑及相关配件组成。每套主机由以上七块插件组成：(一).双重供电板MBD207：交直流供电板，通过J2口输入DC220V及AC220V电源，AC220V经隔离变压器隔离后进行整流，然后与DC220V并接。DC220V及AC220V任一路输入电源掉电时均可保证无扰动输出直流220V，供MBD206及MBD205板用。其面板上开关用于控制MBD206及MBD205的输入电源，自上而下三个灯分别表示：交流220V输入，直流220V输入，直流220V输出。,(二).脉冲电源板MBD206：脉冲电源板输出5路相互隔离的电源1.脉冲电源VX:该电源通常为24V、50W，2.脉冲检测电源+24V，该电源与脉冲电源共地，当脉冲电源也为+24V时，两电源并接。3.开入电源（I）（）；它提供开入信号的+24V电源。电源（I）用于X1-X8，电源（）用于X9X16其面板上开关用于控制脉冲电源及操作电源的输出，自上而下三个灯分别表示：脉冲电源，开出量继电器操作电源，开入电源。,(三).系统电源（MBD205）它提供+5V及12V三路电源，其中+5V及12V不共地。+5V主要为DSP、大规模可编程逻辑芯片等数字芯片提供电源。12V主要为运放等模拟芯片提供电源，最后在A/D芯片上三个电源的地连接。面板上开关用于控制主机电源及操作电源的输出，自上而下三个灯分别表示：+5V，-12V，+12V。,(四).脉冲放大板（MBD204）由J1口将主CPU板上形成的小脉冲通过光电隔离及电平转换送至6片CMOS管放大，通过J2输出。脉冲切换继电器主要控制脉冲是否输出。常闭节点可保证在操作电源消失时仍能输出脉冲。该板的另一功能是将发出的脉冲进行取样，并回读至主CPU板，以保证脉冲是否丢失。面板上的三个灯分别表示脉冲电源，脉冲输出和脉冲故障。其中脉冲输出灯亮表示该套为主套，脉冲由此套供给；脉冲故障表示该插件输入的未经放大的脉冲信号故障或有问题。,开关两输入指示灯：X1-161、增磁令2、减磁令3、手动运行4、建压令5、逆变令7、负荷开关合位8、PSS投入9、1#功率柜故障10、2#功率柜故障11、3#功率柜故障其余指示灯为备用Y1-161、调节器告警2、调节器综合限制3、风机控制4、PSS已投入5、初励控制6、初励闭锁7、初励失败8、PT断线9、过励限制10、欠励限制11、强励限制12、V/F限制13、调节器自动运行14、功率柜故障15调节器自检错误,(五).开关信号板（MBD203）J2口将外部16路开入量引入，通过光隔离进行电气隔离，并通过J1口传送至主CPU板，同时主CPU板发出的16路开出信号由J1口输入，经光电隔离后传送至J2口。开关信号板上还有两套串口，一套用于与上位机通讯，另一套用于与工控机通讯。其面板上三个灯表示：开入24V电源（I），开出电源及故障。当主CPU板检测到调节器故障及硬件看门狗动作时，该故障灯亮。下面两排灯分别表示开入开出的状态，亮表示通，灭表示断。X1-X16为开入信号，Y1-Y16开出信号。,(六).主CPU板（MBD202）该板是主控板。它包括：一片DSP，一片大规模可编程逻辑芯片，两片14位高速A/D转换器，一个异步串口，一个同步串口，以及可扩展的并行口。主CPU板是整个装置的核心。其性能优劣是装置能否长期稳定运行的关键。因此，SAVR-2000发电机励磁调节器主机无论从设计开发还是在制造工艺上都力求精益求精，成为优良品质的这样保证。DSP（数字信号处理器）是整个系统的核心，大规模可编程逻辑芯片辅助DSP对外操作。面板上共有8只灯，分别表示：+5V，+12V，-12V，主/从，运行闪烁，故障，运行，调试。“主/从”表示该套是主套还是从套，亮表示主套。“运行闪烁”表示CPU运行状态，其闪烁的频率随运行状态的不同而变化。通常，负载运行时为1次/3秒，空载运行时为1次/1秒，待机运行时为3次/1秒，录波停止时为1次/6秒。故障”表示该套运行不正常或外界回路有故障。“运行”及“调试”分别表示该套是自动运行状态还是人工调试状态，它由面板上的“运行/调试”开关位置决定。通常应置于“运行”。除了灯以外，MBD202板上的主从切换按纽用于两套间的人工切换。该按纽为自复位式按纽，当该套正常运行时，按下切换按纽即可设置该套为主机方式。打开测试窗的罩盖，可见一个DB9芯的插头，它主要用于调试时通讯：在其下方的按纽是复位按键，它可以复位CPU,在人为进行A/B套主/从切换前，应先查看备用套的参数，并和主套进行相关项的比较（以电压闭环控制为例），具体有：（1）两套的电压给定值是否相同；（2）两套的触发角度是否相同（从套不断跟踪主套）（3）两套的机端电压是否相近（允许有0.5%以下的偏差）；（4）两套的转子电流是否相近（允许有0.5%以下的偏差）；（5）两套的转子电流是否与本套的电流给定值相近（本套的电流给定值不断跟踪本套的转子电流采样值）；（6）备用套是否有故障信号（不正常时不能进行切换）；（7）两套的控制方式是否一致；（8）其他现场认为应该检查的项目。若使A(B)套变为主套，只需点击相应主机板上主从切换按钮即可。主套的主机板上的主/从指示灯以及脉冲放大板上的脉冲输出指示灯均应亮。,(七).模拟信号量（MBD201）该板主要的作用是进行电平隔离及变换。它通过48芯的J2口将100V的电压及5A的电流信号、同步信号信号引入隔离变压器，在变压器副方通过运放将信号放大为电压信号；再通过96芯J1口将上述弱电信号传输至主机。同时将同步信号整型成为方波，供主CPU板产生脉冲。面板上3个灯分别表示：+5V，+12V，-12V，在灯的下方有一个测试窗，将窗的罩盖取下，可见一个DB37芯的并行口，通过专用测试盒可以测量各点信号。另外还可见到五个可调电位器，自上而下分别为W1-W5，主要用于经过整流的模拟量的整定（如系统电压）。,二、结构配置,1.机柜柜内分四层，从上当下为：A套插箱层，工控机层B套插箱层，继电器层。2.工控机层工控机层安装一台液晶显示工控机作为装置与用户的人机界面。该软件系统以WindowNT为操作系统，配以三维中文图形化界面，为用户提供了十分友好的人机接口。3.A、B套主机插箱层A、B套主机插箱层是两套完全独立的可以互换的控制插箱，两套插箱之间依靠同步串行口进行通讯，以实现互为跟踪，互为热备用的功能。同时通过节点将已方状态通知对方，以达到自动切换的目的。当两套均正常工作时，按任一套上的切换按钮，即将此套定为主套。当某一套出现故障时，即自动切换至另一套。同时两套系统间的操作电源及脉冲电源通过外部端子并联输出。4.其他部件：包括继电器层，同步背板等。,三、装置基本原理,励磁调节器的主要任务是维持发电机机端电压恒定。为此，SAVR-2000励磁调节器需采集发电机机端交流电压Ua、Ub、UC，定子交流电流Ia、Ib、Ic，转子电流等模拟量。调节器通过模拟信号板将高压（100V）、大电流（5A）信号进行隔离并转换为5V电压信号，然后传输到主CPU板上的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号。通常在一个周波内（20ms）进行多点采样，然后计算出机端电压等测量量。为了能准确测量有功及无功，需对电压及电流进行瞬态无相差采样，即可计算出有功及无功。,在正常运行时，DSP根据现场的操作信号进行逻辑判断，判别是否应该进入用户程序。一旦开机条件具备，应用程序运行。程序的计算模