山东邹县1000MW要点

1、邹县发电厂1000mw机组励磁系统介绍摘要：本文介绍了我厂的1000mwl组励磁系统的构成、工作原理及各项限制保护功能关键词：四期励磁系统 介绍我厂四期1000mw机组励磁系统采用机端自并励励磁方式，励磁调节器为瑞士 abb公司生产的unitrol 5000微机型励磁调节器。一：发电机励磁系统组成及参数1.1 发电机为东方电机厂(日立公司)生产的三相同步汽轮发电机，发电机的主要参数如下:型号tflqq-kd极 数2额定容量&1120mw定子线圈接法yy额定功率1000mw定子绕组绝缘等级f级额定功率因数cos (f) n0.9 (滞后)定于铁芯绝缘等级f级1100mw（与7机 vwo最大连续输

2、出容量匹配下)转子绕组绝缘等级f级额定电压27000v冷却型式水氢氢额定电流23949a额定励磁电压501v额定转速3000r/min额定励磁电流5272a频率50hz仝载励磁电压166 v相 数3空载励磁电流1822 a1.2发电机采用机端自并励静态励磁系统，由发电机机端通过励磁变压器取得励磁电源，送至可控硅整流器。励磁系统由以下设备组成：(1)三台单相干式变压器，由德国abb公司生产，设备主要参数为:型号resibloc冷却方式an/af容量3x 2700kva卜阻抗电压11%额定电压27/0.961kv绝缘等级lv/hvf额定电流173.2/4866a温升80 k频率50hz(2) ab

3、b公司生产的unitrol 5000型自动电压调节器(avr)柜一套。双自动通道，两个通道 完全相同，每个通道都有自动和手动控制方式。(3)可控硅整流器由四个整流桥组成。型号为unl1430每台整流桥的额定电流 i en=3500adc整流桥采用双风机冗余冷却方式。整流桥控制角范围为15。150。整流桥最高温度设定为70。c,当温度高于60。c报警。温度高于70。c时整流桥退出运行。当两个整流桥故障 时，闭锁强励；三个整流桥故障时，整流系统故障，发信号给发变组保护屏，机组全停。(4)灭磁开关采用 hpb60 m110 d3 1800 e82 s 5000a 2000v 型高速直流断路器。灭磁开

4、关在直流侧。整个励磁系统图如图 1:1ww1ruwi, 80 bib-uaryi. whmt rim bjioeeof coftthteh cbpuiru 笛同国ttr】ht国face bo uiih1 4wur.，r4e 西 tarrttl * b crromi mte grrnjun& fs fielq bjb oowleh hd ftft 5皿*篌皿叫wte 国四国 ihterfiiae ldgm. cctitfel pjul tomlkfl ijdt bdm kmh bhm. htdiradi nq-av ojtwun 工 ittgff/cseiffnu omwmiyjiiw auaf

5、teh 曲口王p#el必】5大? ummp-abbji tc|tltllem 9m y|m的 doc. |ivmt a3 pvq e3bhsa05500emd1q2图1邹县发电厂四期工程励磁系统图3二、调节器的主要监测保护功能简介(1)具有反时限特性的最大磁场电流限制器最大磁场电流限制器用于防止转子回路过热。它主要有两个不同的设定值，一个是强励顶值电流限制值，另一个是连续运行允许的过热限制值。过热限制附加两个控制参数分别代表转子过热和冷却的等效时间。从以上内容可以列出下述基本的设定值：强励顶值电流限制值 imax 1/2过热限制值itherm 1/2转子的等效过热时间常数tequiv转子的等效

6、冷却时间常数tcooling有了这些设定值，最大磁场电流限制器就能够计算励磁绕组最大允许的热能aemax。该限制器的参数设定值和功能框图如图2所示。图2最大和最小磁场电流限制器最小励磁电流限制主要用于水轮发电机组深度进相，故在此汽轮发电机组退出最小励磁 电流限制。工作原理：在同步发电机正常运行过程中（无限制器在起作用），最大磁场电流限制器的有效的控制点是强励顶值电流限制值i max。这说明avr无论何时需要时都能达到强励顶值电流。现在假定，出现了某一个系统故障，为了消除故障需要强励，只要励磁电流的实际值超出过热限 制值，那么调节器就会起动一个过剩电力积分器，它将该电流偏差值ai2 （其中ai

7、= i即-i therm）积分，这个积分的结果与励磁绕组的热能成正比。如果励磁电流高于过热限 制值一定时间，那么积分器的输出值/ ai 2dt= a e将会增加。积分器的输出值一超过aernax：最大磁场电流限制器的限制值将被从i max减小到i therm。通过一个过热探测器可以探测到这种条件。如果励磁电流降到它的正常值（在 i therm值以下），那么积分器的输出将开始随着冷却 时间常数tcooling降低。如果系统中出现了另一个故障，强励电流在冷却时间结束之前再次高于i therm,那么在这个强励电流下所允许的时间显然比第一个故障中的时间短，因为将会较早地达到aemax值。如果冷却时间已

8、经结束（重新设定）了，那么限制器将仅允许励磁场电流在强励允许时间段 中保持在顶值水平。过热限制值i therm可受到外部信号的影响，如代表发电机冷却空气温度的信号。该信号被 附加到过热限制值 i therm .上。最大磁场电流限制器在两种不同情况下的限制特性如图3所示。图3:最大磁场电流限制器的限制特if prospective if max情况二：if prospective|f therm由下述表达式给出热限制器的激活时间：t = (imax1/2 -0.9) 2/(if -0.9) 2 x tequiv过励限制的整定过励限制：我厂四期工程励磁系统参数：强励顶值电流倍数2.0允许强励时间2

9、0s。 定值取110%ien, 180%ien最大值延时10秒。限制器动作时间1s,拉回到限制线110%ien。保护动作方程：(refx iemax p.u-0.9refx ieth )2 丁c- t = _- _2 m time iemax sel(ie bu-0.9refx ieth)2一 一名称参数备注1301 ref1 ieth110% ifn最大连续励磁电流11302 ref2 ieth100% ifn最大连续励磁电流2(未使用)1303 ref1 iemax180% ifn顶值励磁电流11304 ref2 iemax100% ifn顶值励磁电流2(未使用)1305 time iem

10、ax sel10.0s强励时间1306 tc ie red max-th1.00s励磁电流从顶值到最大连续运行值的时间常数4.过励保护:.限制线10%延时2秒保护动作。名称参数备注902 start ie monitor10%励磁电流限制实际值与监视器特性之间的裕度 ， 以额定励磁电流ifn的百分数表示.如果励磁电 流超过该裕度，励磁过流监视动作.903 dly ie monitoring2.0s过流监视器的启动延时.延时结束发励磁过流1段报警信号oc1_exc_curr (10905),指示励磁电流限制器在所设延时内未能奏效，切换到手动控制。(2) p/q限制器p/q限制器本质上是一个欠励限

11、制器，用于防止发电机进入不稳定运行区域。可以用五个无功功率值对应五个有功功率水平(p=0% p=25% p=50% p=75% p=100%来设定限制曲线。限制曲线与发电机的电压水平有关，发电机电压变化时，限制特性随之偏移。p/q-limterug actualpq-limter hindi on far llg=1iqhfpp、 0.25p：0.75p; 匚而jiq actualiq correction 书ug)图4 p/q限制p/q限制的整定低励限制的动作曲线是按照发电机不同有功功率静稳极限及发电机端部发热条件确定的。由系统静稳条件确定进相能力曲线时，应根据系统最小运行方式的系统等值电抗

12、，且不考虑其他发电机自动电压调节器的作用，确定该励磁系统的低励限制动作曲线。2006年6月9日，中调保护科提供的系统参数：母线正序阻抗零序阻抗基准容量220kvx1e =0.19(0.37)x0e =0.28(0.48)1000mva500kvx1e =0.06(0.12)x0e =0.11(0.21)1000mva注：括号内对应最小运行方式。主变的阻抗为18%基准容量为1140mva11201120最大联系阻抗为 xs=18%x 1140+12%6x 501=3006v up发电机转子过电压保护定值设定为3200v。（7）实际值监测（pt故障探查）对pt故障的检测是通过对测量的发电机端电压与

13、励磁变压器副边电压进行比较来实现 的。如果这两个电压的差值超过了预先调整的临界值（发电机额定端电压的15%）,那么逻辑控制器将会起动切换：将会从出现错误的通道（如果它处于工作状态）的自动模式切换到备用通道的自动模式。如果，两组pt都出现故障，那么就会切换到手动模式三：手动控制手动控制模式主要用于调试（如在设的投运或维护过程中），或者是作为在avr故障时（如 pt故障）的备用控制模式。当手动控制模式下运行时，unitrolr500以同步发电机的励磁电流作为反馈量进行调节。手动控制模式的给定功能与avr控制模式的给定功能相同。手动给定值的上限为110% ifn,在它励的情况下下限为0%ifn,在自

14、并励的情况下下限为34.4%ifn。在手动模式下运行时，磁场电流的给定值可以通过增、减命令来控制。做完发电机的进相试验后发电机的手动控制 方式下的低励限制曲线整定如下表：发电机有功整定值2109: ref0 ie(p) lim22.8%(ifn)2110: ref25 ie(p) lim30.7%(ifn)2111: ref50 ie(p) lim46.8%(ifn)2112: ref75 ie(p) lim58.8%(ifn)2113: ref100 ie(p) lim77%(ifn)为了避免在手动模式下突然甩负荷引起的过电压，手动模式具有自动返回空载的功能。在发电机断路器跳闸的情况下，一个

15、脉冲信号传送给调节器，使手动给定值立即恢复到预定值，该预定值一般与同步发电机空载励磁电流的90%相对应。自动跟踪控制器保证了从自动模式向手动模式切换时无扰动，如果手动方式与自动方式的控制电压偏差超过 5%将闭锁切换。在自动模式下运行时，自动模式和手动模式的控制信号之差超过0.2%,将启动自动跟踪功能。四：起励unitrol5000正常能够从残压起励。在起励过程中，在可控硅整流器的输入端仅需要约10v20v的电压即可正常工作。如果电压低于10v20v,可控硅整流器就会被连续地触发（二极管工作模式）以达到该值。然而，如果在几秒内残压起励失败，则起动备用起励回路。这个备用回路设计用于达到所需要的10

16、v20v电压。机端电压达到发电机电压的30%寸，备用起励回路自动退出，立即开始软起励过程并建压到预定的电压水平。整个起励过程和顺序控制是通过avr件实现的。当机端电压达到发电机额定电压的30%寸，整流桥已能接管励磁控制，起励自动退出100ms后，软起励过程开始并将发电机电压升到预定水平。整个起励过程的控制和监测都是 由avr软件实现的。为此设定:名称参数备注304 flash off level30%发电机电压达到30%时，备用起励开关断开，开始软启励305 flash max time5.0s合起励开关后的最大起励时间为5s,如果5s未达到30%发电机电压会发出起励失败信号，并切除灭磁开关3

17、11 t fireall flash9.0s可控硅整流器在被连续地触发（二极管工作模式）的最大时间）整个起励过程最长为14s,如大于此时间将启动系统跳闸1915 softstarramp15.0s15.0s从30强定电压升到100痢定电压将有15秒时间1903 preset1 ref avr100%avr给定值的预设值五：灭磁灭磁回路主要由磁场断路器q02、灭磁电阻r02 （sic非线性电阻，容量为， 6m，、和晶闸管跨接器f02 （以及相关的触发元件）组成。励磁切除时首先逆变，然后闭锁脉冲。六：调节器的pid参数设置参数名称代号单位数值校正方式串联校正静态放大倍数krpu500电压检测时间常

18、数tr秒0.02超前滞后时间常数tc2秒0.1超前滞后时间常数tb2秒0.1超前滞后时间常数tc1秒1超前滞后时间常数tb1秒5.556可控硅最小限制角amin度15可控硅最大限制角amax度150是否采用余弦移相原理余弦移相15qf5n-1000-2-27型汽轮发电机技术数据汇总表q7672tole 1 120. oomm 3.00q1e”7. doom 0. 9ff0 5mpii 23, mflafield current calculated by ieee methodcurve as limited by field heatingolfive 6 livited by armatu

19、re heati楣curve cd united by armature co展 eh) heating附图1容量曲线192fhf ij20.000k 3 oochin1 kw。好clsafa 23 mmfo 曲rbh w凯m bt ieee kihodl lie 拗b： n ldad sawmc： 7mmnwus 画mce0： sawia at rath）曜 w$, rated pfe sawiw at mted w *1 flff im熊方臣札段野有限公司第 moi ma ji二：二2ku ijzo oookva loottain-1 27,ooot q 蛾 ：二r 53f* 239黑二二iztlpu =11州.嘛ma_ fiej oufflent calcvlatd m ieee fthoo-a ， t=r t t-. 1 - r !=s iol9 irf，* 一，一 -0.95 pf 1lqrf-0.站印 府图3 v形雌东方电机收除*阻公诩六、 unitrol 5000 微机型励磁调节器运行特点：1、 unitrol 5000 微机型励磁调节器是一个全冗余系统，包括基本控制，所有附加控制，限制器和电力系统稳定器等，采用自动双通道配置，每个自动通道包括一个手动通道，保证故障情