果朗河电站励磁系统-技术方案

1、果果朗朗河河电电站站发发电电机机组组励励磁磁系系统统设设备备技技术术方方案案制作单位制作单位：武汉洪山电工科技有限公司地地 址址：武汉东湖高新华中科技大学科技园时时 间间：二零一三年三月 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 2 电话：电话：027-87180089027-87180089目目 录录目 录 .2一、概述 .1二、引用标准及规范 .1三、系统配置方案 .33.1 发电机参考参数.33.2 系统配置 .33.3 励磁装置供货范围 .43.4 我公司产品的技术特点简介 .6四、性能保证 .104

2、.1 技术要求 .104.2 操作要求.12五、系统性能参数描述 .145.1 一般技术条件 .145.2 励磁控制柜.155.3 可控硅功率整流装置 .215.4 灭磁及过压保护装置 .235.5 励磁变压器.275.6 保护和检测装置 .27六、我方提供的技术文件 .286.1 概述.286.2 轮廓图和资料.306.3 设备详图和资料.316.4 柜体布置示意图.326.5 励磁系统相关原理图.33 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 1 电话：电话：027-87180089027-8718008

3、9一、概述一、概述1.1 本技术方案书规定了果朗河电站发电机组励磁系统的设计、制造、检验、试验、技术资料、验收、供货及运输、现场调试、售后服务等各项工作。1.2 洪山电工所提供产品为符合需方要求的优质产品。1.3 洪山电工所提供产品为电力部和原国电公司推荐使用的产品。1.4 供方所提供产品为性能稳定，运行可靠，广泛应用在全国各大中小型电厂并受到用户好评的产品。二、引用标准及规范二、引用标准及规范洪山电工提供的励磁系统涉及的技术条件均符合国家和电力行业以下最新标准和规范，如果标准之间有差异，以较高标准执行。序序号号标准代号标准代号标标 准准 名名 称称1.IEC60034.16.1-2011同步

4、发电机励磁系统第一章 定义（DEFINITIONS）2.IEC60034.16.2-1991同步发电机励磁系统第二章 用于电力系统研究的模型(MODELS FOR POWER SYSTEM STUDIES)3.IEC60034.16.3-1996同步发电机励磁系统第三章 动态性能(DYNAMIC PERFORMANCES)4.GB/T7409.1-2008同步电机励磁系统-定义5.GB/T7409.2-2008同步电机励磁系统-电力系统研究用模型6.GB/T7409.3-2007同步电机励磁系统-大中型同步发电机励磁系统技术要求7.GB/T10228-1997干式电力变压器技术参数和要求8.G

5、B191-2001包装储运标志9.GB/T13384-1992机电产品包装通用技术条件10.GB/T 7894-2001水轮发电机基本技术条件11.GB1094-1996电力变压器 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 2 电话：电话：027-87180089027-87180089序序号号标准代号标准代号标标 准准 名名 称称12.GB6450-1986干式电力变压器13.GB7261-1996电力系统二次回路控制/保护及柜基本尺寸系列14.GB14285-1993继电保护和安全自动装置技术规程15.G

6、B50150-1991电气装置安装工程电气设备交接试验标准16.GB50171-1992电气装置安装盘、柜及二次回路接线施工和验收规范17.DL/T478-2001静态继电保护和安全自动装置通用技术条件18.DL/T827-2002灯泡贯流式水轮发电机组起动试验规程19.DL/T489-2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程20.DL/T490-2011大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置安装、验收规程21.DL/T491-2008大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行、检修规程22.DL/T583-2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件23.DL/T50

7、7-2002水轮发电机组启动试验规程24.DL/T 1013-2006大中型水轮发电机微机励磁调节器试验与调整导则25.DL/T619-2005水电厂机组自动化元件及其系统运行维护与检修试验规程26.DL/T 5081-05水力发电厂自动化设计技术规范27.QGDW142-2006同步发电机励磁系统建模导则28.QGDW143-2006电力系统稳定器整定试验导则 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 3 电话：电话：027-87180089027-87180089三、系统配置三、系统配置方案方案3.13.

8、1 发电机参考参数发电机参考参数名名 称称参数值参数值名名 称称参数值参数值额定功率2160KW额定电压6.3kV额定励磁电压 82.8V额定励磁电流283A3.23.2 系统配置系统配置单套励磁系统配置序号序号设备名称设备名称数量数量配置配置1HWJT09CS励磁调节柜1 面T320 系列 32 位高端工业控制专用 DSP 芯片；PSS2A 功率加频率型 PSS 调节单元；双微机型双“自动+手动”通道励磁调节器；双通道互为热备用，相互无扰动切换；7 寸彩色液晶触摸屏屏，中文显示友好人机界面，参数在线修改；配备与电站计算机监控系统接口的硬件和软件；三相全控整流桥，单柜单桥布置；优质可控硅元件，

9、型号为 KP-500A/1800V单桥满足 1.8 倍强励能力；交、直流侧暂态过电压保护装置；整流元件分相组装，方便维修和维护；DW16G-630 磁场断路器；线性电阻灭磁；智能直流起励装置；自动控制电加热驱潮及门控自动照明装置。2柜体共 1屏尺寸均为：8008002260mm（WDH） 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 4 电话：电话：027-87180089027-871800893.33.3 励磁装置供货范围励磁装置供货范围序号序号设备名称及型号设备名称及型号单位单位数量数量备注备注1HWJT-

10、09CS 励磁控制柜面22辅助设备套1励磁柜间电缆及附件3备品备件套1见备件清单4专用工具套1见专用工具清单3.3.13.3.1 规定备品备件规定备品备件清单清单序号序号名名 称称规格型号规格型号单位单位数量数量备注备注1指示灯CJK22只22开关LA38只23熔芯2A个24可控硅KP-500A/1800V只23.3.23.3.2 专用工具专用工具序号序号名称名称规格型号规格型号单位单位数量数量备注备注1专用调试工具套12专用调试软件HWJT-09CS套13.3.33.3.3 主要元器件配置表主要元器件配置表序号序号设置名称设置名称设备配置设备配置产地产地厂家厂家1可控硅KP西安西整2AD 转

11、换器ADS8314美国AD3接插件HARTIN德国哈丁4大规模集成电路-美国AD5接触器3TF3001德国西门子 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 5 电话：电话：027-87180089027-87180089序号序号设置名称设置名称设备配置设备配置产地产地厂家厂家6保护电容1f/1200V美国CDE7开关电源NES-75-24台湾明纬8磁场断路器DW16G-630沈阳永兴9人机界面触摸屏TPC7062北京昆仑通态10线性电阻RXG20安徽安徽蚌埠1132 位微机控制核心及主机板TMS320F美国T

12、I12变送器PAS北京柏艾斯13继电器MK日本欧姆龙14端子保险-德国菲尼克斯15空气开关C65法国施耐德16风机S4D350德国EBM17励磁变压器ZLSC10中国国内知名18过电压保护非线性电阻MYN合肥合肥科聚19通信接口RS485/RS232武汉洪山电工20盘柜材料冷轧钢武汉全通21盘面表盘厂家80mm80mm浙江康立 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 6 电话：电话：027-87180089027-871800893.43.4 我公司产品的技术特点简介我公司产品的技术特点简介3.4.13.4

13、.1 励磁系统的高可靠性分析励磁系统的高可靠性分析励磁调节器性能不稳定通常表现在以下几个方面：（1） 元器件质量不可靠，性能差；（2） 接插件不可靠问题；（3） 硬件设计，EMI/EMC 性能不能满足运行要求；（4） 软件冗余及误差处理导致程序运行不稳定；（5） CPU 运行速度、响应速度低，采样及 A/D 转换精度不高，不能响应实时调节控制需要；（6） 电源吸收及保护设计、抗冲击能力不够。实践证明可靠性是励磁产品的生命线，针对以上这些问题，我司研发、设计、生产、调试、老化等各环节都进行了针对性的处理。具体方案如下：PIDPID 和和 PSSPSS 全面符合国标和行标要求全面符合国标和行标要求

14、应华北电网公司要求，我公司微机励磁调节器的 PID、PSS 模型及相关保护和限制功能在华北电科院全面通过了目前国际上最先进的 RTDS（实时数字仿真）系统构建的300MW 自并激励磁及三机励磁两种方式的单机对无穷大系统、以及单机对 20 台机群系统的模型辨识和比对测试，各项技术指标及 PSS 稳定补偿性能满足或优于国标和行标技术要求。DSPDSP 主处理器：主处理器：采用 32 位定点 DSP TMS320F2812，外频为 25MHz 晶振，主频为 125MHz，可升级到 150MHZ。主要功能：A/D 采样采用交流采样输入、丰富的输入输出量接口、完善的通讯口功能、脉冲输出专用模块；其专业性

15、，可靠性稳定性相当高，在励磁控制应用上属国内领先。可靠性设计理念可靠性设计理念：“高可靠性是励磁产品生命线” 。我公司生产的励磁系统各元件均有充分裕度。电子元件采用军级或工业级元件，并经过严格的老化筛选。失效设计失效设计产品的设计和生产参照了 MILHDBK217C 的标准，根据励磁设备中的半导体器件、电阻、电容、电感及变压器等元器件在各种运行方式下的温度和电应力的工况， 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 7 电话：电话：027-87180089027-87180089分析其基本失效率、失效机理，选择

16、基本失效率的数学模型，据此精心设计。减额使用设计减额使用设计我公司在励磁产品设计中采用了三点式减额曲线原则。选取最佳减额区，元器件在这个区域工作不会引起可靠性的降低，这个区域也是可靠性与费用之比的最佳区域。电磁兼容性和抗干扰能力电磁兼容性和抗干扰能力我公司的微机励磁调节器通过国家级试验室的电磁兼容性检验。3.4.23.4.2 调节柜特点调节柜特点简洁专业是提高可靠性的重要手段：简洁专业是提高可靠性的重要手段：设计的专用性、保证了控制单元的最小化，表现为控制的专用性.专用硬件平台，自行研制设计专用的微机励磁控制系统：专用硬件平台，自行研制设计专用的微机励磁控制系统：不存在因“通用性-功能全面、适

17、用范围宽”隐藏的“可靠性降低和底层软件不可控”等隐患；专业性硬件平台在重要且实时性要求很高的励磁控制系统中更合适。智能化的附加控制功能智能化的附加控制功能, ,提高设备运行效率的必要手段提高设备运行效率的必要手段: :励磁控制的基本功能由运行稳定、抗干扰性强、可靠性高的专用控制器（前台）来实现；可实现友好全面的界面显示、多规格的通讯功能、励磁系统各环节的智能监控、试验录波、事件顺序纪录（故障录波）、静态实验仿真等智能化的附加控制功能。完全电气隔离智能检测监控单元，友好人机界面：完全电气隔离智能检测监控单元，友好人机界面：兼顾系统的可靠性又实现了系统功能的智能化。检测监控单元与励磁主控单元完全电

18、气隔离，不参与励磁系统的调节，不影响励磁系统的及时性和可靠性。双输入信号（功率加频率）双输入信号（功率加频率）PSSPSS 功能（可选择）：功能（可选择）：我公司微机励磁采用 PSS2A 模型的电力系统稳定器，已通过 RDTS 仿真测试，0.12Hz 范围内补偿性能良好，无单功率反馈型 PSS 的“反调”问题。完全独立隔离，完全冗余结构设计：完全独立隔离，完全冗余结构设计：双微机通道，完独立的电源供电系统，保证调节控制装置供电的可靠性。3.4.33.4.3 功率功率装置特点装置特点功率散热部分功率散热部分每个功率桥六只可控硅平面布置，采用敞开式安装布置方式，大大提高了停风运 果朗河电站励磁系统

19、果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 8 电话：电话：027-87180089027-87180089行能力。独立双风机电源独立双风机电源每个整流功率柜设独立的风机电源、双电源控制单元。双电源采用两路厂用电源，电源互为备用，调节器自动选择工作电源，并能无扰动切换3.4.43.4.4 灭磁装置特点灭磁装置特点灭磁其实就是一种故障情况下的重要保护，在特殊状态下对主机设备（发电机定转子、变压器及高压电缆）提供可靠的保护！我公司在灭磁及过电压保护装置的容量、方案及特殊故障下的保护等方面有以下考虑：滑差保护：滑差保护：我公司设计的灭

20、磁及过电压保护回路可以使灭磁电阻（YMR）并接于转子两端，限制转子两端的正相过电压，并吸收过电压能量；机组滑差运行过程中，灭磁电阻会吸收异步运行是转子储能保护发电机转子。事故跳闸的可靠性：事故跳闸的可靠性：采用高性能灭磁开关，该开关在跳闸回路中设置了电气完全独立的跳闸线圈，这样大大提高了开关动作的稳定行和可靠性。灭磁方式：灭磁方式：运用 DW16G 系列开关+线性灭磁方式。3.4.53.4.5 装配工艺特点装配工艺特点采用目前国际上通用柜型,美观大方。面板的防护等级符合 IEC529 及 GB4208-93 标准。采用丝印工艺标识。3.4.63.4.6 工厂试验工厂试验我方在工厂对励磁系统进行

21、下列试验，试验项目见下表。并提供所有的试验报告。A、励磁变压器试验；B、功率整流器试验；C、磁场断路器试验；D、脉冲变压器试验；E、非线性电阻试验；F、晶闸管跨接器试验；G、励磁系统各部件的绝缘测定及介电强度试验；H、励磁调节器各基本单元、辅助单元试验及总体静态特性试验；I、励磁系统操作、保护、监测、信号及接口等回路试验； 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 9 电话：电话：027-87180089027-87180089J、起励和逆变灭磁试验；K、测定 AVR 电压整定范围及给定电压变化速度；L、AV

22、RFCR 的相互切换试验；M、整流功率柜冷却系统的检测；N、噪声试验；O、励磁系统各部分的温升试验；P、励磁装置的低压大电流下的 72 小时连续运行试验；Q、规范及买方要求的其它试验。3.4.73.4.7 现场安装性能试验现场安装性能试验我方在投入试运行前每套励磁系统进行但不限于下列试验项目，试验项目如下。并按要求提供所有的试验报告：A励磁系统各部件的绝缘测定及介电强度试验；B励磁调节器各基本单元、辅助单元试验及总体静态特性试验；C励磁系统操作、保护、监测、信号及接口等回路试验；D起励和逆变水灭磁试验；E测定 AVR 电压整定范围及给定电压变化速度；F在 AVR 投入情况下，测定发电压一频率特

23、性；GAVRFCR 的相互切换试验；HFCR 调节范围试验；I发电机空载状态下 10阶跃响应试验；J整流功率柜冷却系统的检测；K投入 AVR 的发电机电压调差率测定；L发电机无功负荷调整及甩负荷试验；M发电机在空载、额定工况以及空载强励情况下的灭磁试验；N励磁系统顶值电压及电压响应时间的测定；O各辅助功能单元及保护、检测单元的整定与动作的正确性试验；P、规范及买方要求的其它试验。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 10 电话：电话：027-87180089027-87180089四、性能保证四、性能保

24、证4.14.1 技术要求技术要求励磁系统满足发电、调峰、调频、调相、同期（手动准同期、自动准同期） 、进相运行等要求。励磁系统满足发电机最大额定容量的要求。励磁系统能满足发电机各种工况的运行要求，当发电机端正序电压为额定值的 80时，还能提供不小于 1.8 倍额定励磁电压，持续时间不小于 20秒。励磁系统在 1.8 倍额定励磁电流下允许时间不小于 20 秒。励磁系统电压响应时间上升不大于 0.08s；下降不大于 0.15s。在下述厂用电电源电压及频率偏差范围内，励磁系统能长期连续正常工作：a) 交流 380/220V 系统电压偏差范围为额定值的-20%+15%，频率偏差范围为5%b) 直流 2

25、20V 系统，电压偏差范围为额定值的-20%+10%。发电机空载运行时，频率变化 1，励磁系统保证发电机端电压波动不大于额定值0.15。励磁系统在机端电源频率为 45HZ82.5HZ 范围内，维持正确工作。励磁系统交流工作电源电压在短时间(不大于强行励磁持续时间)内，波动范围为 55%+130%额定值的情况下，励磁系统应维持正常工作。在规定的发电机进相(发电机从电力系统吸收无功)运行范围内和突然减少励磁时，励磁系统应保证发电机的稳定和发电机电压的平滑调节励磁装置采用残压起励模式，配置有交直流电源辅助起励。直流起励回路有封闭二极管，起励回路有起励后自动退出和起励不成功的保护电路。起励电流限制在

26、10空载励磁电流之内。励磁系统装设有过电流过电压保护及励磁绕组回路过电压保护装置，电压互感器断线保护；电源消失及断线保护。励磁系统保证当发电机励磁电流和电压为发电机额定负荷下励磁电流和电压的 1.1 倍时，能长期连续运行。励磁系统保证在励磁电流小于 1.1 倍额定励磁电流长期运行时，励磁绕组机两端电压的最大瞬时值不超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 11 电话：电话：027-87180089027-87180089的 30%。在其他任何情况下，励磁绕组两端过电压

27、的瞬时值不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的 70。励磁系统满足在发电机保证充电容量不小于 15Mvar 的情况下对 11KV 线路初始充电要求。充电时电压调整范围为 30%100%发电机额定电压。励磁系统能现地和远方控制，可手动也可自动调节，送至计算机监控系统的直流模拟量为，送至计算机监控系统的直流模拟量为 420mA，励磁系统配备与计算机监控系统接口的软件和硬件，接口采用 RS485 串行口通讯口。励磁系统中与励磁绕组直接或经整流器相连的电器设备或组件，励磁系统中各器件出厂试验电压为 10 倍额定励磁电压，最低不小于 1500V。对操作直流电源 220V 回路试验电压为 2500V。

28、对厂用系统 380/220V 回路，出厂试验电压为 3800V。其他出厂试验电压按有关规定执行。在稳定负载状态下，能维持发电机定子电压无摆动，在发电机最大容量范围内，机端电压调节精度不低于 0.5%。保证机端电压调差率整定范围不小于15%，并按 0.1%的档距分档，调差特性有良好的线性度。在发电机空载运行状态下，频率值每变化 1%，励磁调节器保证发电机电压变化值不大于额定值的0.15%。自动励磁调节器能在发电机额定电压的 5%120%范围内进行稳定、平滑调节。手动电压调节范围为空载额定电压的 5130范围内进行稳定、平滑地调节。空载状态下，给定电压的变化速率为每秒不大于空载电压的 1/s，不小

29、于额定电压的 0.3/s。发电机空载运行，转速在 0.951.5 倍额定转速范围内，突然投入励磁，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的3%，振荡次数不超过 2 次，调节时间不大于 2s。发电机突然甩额定有功、无功负荷时，其电压超调量不大于额定电压的5%，振荡次数不超过 2 次，调节时间不大于 3s。发电机空载运行在额定电压下突增阶跃响应10%，其电压超调量不大于额定电压的 5%，调节时间不大于 2s。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 12 电话：电话/p>

30、9027-87180089采用交流采样技术，能真实、全面、快速地测量发电机和励磁装置的状态。功能的软件化、硬件数字化程度高。装置除输入输出及微机系统中所必需的硬件无法以软件替代外，主要依靠软件完成采样计算、开关量处理、调节计算、脉冲移相、各种保护限制、自诊断处理。装置支持数字操作和监视。容错技术和自诊断处理，在线故障自诊断功能能够及时发出有关信号，自动采取措施避免和减少故障影响。4.24.2 操作要求操作要求励磁系统应有现地和远方两种操作方式。4.2.14.2.1 操作系统指示：操作系统指示：（1）现地远方操作转换。置于“现地”方式时，远方操作应被闭锁。（2）励磁投退；（3）励磁调节通道 II

31、I 选择；（4）自动电压调节（AVR）励磁电流调节（FCR）选择；（5）励磁增减操作；（6）磁场断路器分合闸操作；（7）逆变灭磁和非线型电阻灭磁的操作；（8）手动起励；（9）风扇操作；（10）PSS 投退操作。4.2.34.2.3 励磁系统的远方操作：励磁系统的远方操作：（1）接受远方正常开、停机指令，进行励磁的顺序投退；（2）现地远方切换；（3）励磁调节通道 III 选择；（4）自动电压调节（AVR）励磁电流调节（FCR）选择；（5）励磁增磁操作；（6）最大和最小励磁限值的设定；（7）无功功率设定； 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司

32、制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 13 电话：电话：027-87180089027-87180089（8）磁场断路器的分合闸操作；（9）PSS投退。4.2.34.2.3 计算机监控系统接口的设备：计算机监控系统接口的设备：（1）状态信号应为以下信号提供两对常开的无源干式接点：现地远方操作选择在“现地”现地远方操作选择在“远方”AVRFCR 调节选择在“AVR”AVRFCR 调节选择在“FCR”励磁调节器 III 操作选择在“励磁调节器 I”励磁调节器 III 操作选择在“励磁调节器 II”磁场断路器合闸磁场断路器分闸PSS 及其它辅助功能单元投退信号励磁调节器在上限励磁调节器在下限（2）模拟

33、信号提供下列量的直流 420mA 模拟量输出设备：励磁电压、励磁电流、转子绕组温度（3）报警 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 14 电话：电话：027-87180089027-87180089五、五、系统系统性能参数描述性能参数描述 5.15.1 一般技术条件一般技术条件5.1.15.1.1 环境条件环境条件安装地点：室内；环境温度：-10+45；海拔高度：3000 米；相对湿度：95%，无冷凝；地震设防烈度：级；无线电干扰：电磁干扰（EMI）1V/m ；电磁兼容性（EMC）10V/m5.1.25.

34、1.2 供电电源供电电源交流电压偏差2015，电压不对称不超过 5%，频率偏差5%直流电压偏差2010。5.1.35.1.3 励磁系统技术励磁系统技术指标指标制造厂洪山电工励磁方式自并激励磁系统励磁强励电压1.8 倍额定励磁强励电流1.8 倍额定允许强励时间（励磁顶值电流）大于 20s（可设定）励磁系统电压响应上升时间 不大于 0.06s励磁系统电压响应下降时间不大于 0.08s励磁系统的延迟时间小于 0.02s励磁系统平均故障间隔时间（MTBF）不小于50000h励磁系统年强行退出比（FOR）小于 0.04%励磁装置平均故障时间99.9%.励磁系统的故障率15 年励磁电源变压器的使用寿命 2

35、0 年 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 15 电话：电话：027-87180089027-87180089电磁兼容性能能承受三级抗扰度试验5.25.2 励磁控制柜励磁控制柜5.2.15.2.1 调节器技术指标调节器技术指标调节器型号 HWJT-09CS调节柜外部尺寸(高宽深)2260800800mm通道设置 双“自动+手动”通道调节器给定方式I/O 接点脉宽方式或串行通讯调节器电源型式高频开关电源调节器微机机型工业控制 MPU 系统调节器供电电源双电源，交直流并列供电微处理器性能微处理器性能CPU

36、字长32 位外频/内频25/125MHzA/D 分辨率 216D/A 分辨率 216调节周期 3.0ms参数显示位数 6 位调节器性能调节器性能控制方式P、PI、PD、PID +PSS 或线性 EOC 控制方式“自动通道”机端电压调节范围 20%120%额定电压“自动通道”电压调节速度 0.5%额定电压s“自动通道”电压调节精度 0.1%“手动通道”励磁电流（电压）调节范围 10%130%额定励磁电压“手动通道”电流（电压）变化速度 0.5%额定励磁电流（电压）s“手动通道”电流（电压）调节精度 0.2%恒无功功率调节精度 优于 0.5%额定无功恒功率因数调节精度 优于 0.5% 果朗河电站励

37、磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 16 电话：电话：027-87180089027-87180089保证发电机机端静差率 不大于 0.2%调差范围及分档 15%,0.01%频率值变化 1%，机端电压变化值 0.15%环境温度在10+45内，机端电压变化值 0.15%励磁调节器可靠工作频率范围 4582.5.5Hz余弦移相角度 10150 度阶跃 阶跃量可以在线调整，范围 1%20%之间，步长 0.1%。空载阶跃： 阶跃量 5%10%超调量 5%阶跃量上升时间 0.06s振荡次数 2 次调节时间 2s 100%零起

38、升压：超调量3%额定电压振荡次数2 次 调节时间2s 甩额定负荷：电压超调量5%额定电压振荡次数 2 次 调节时间 3s手动励磁调节通道电流调节范围 5%130%额定容量电磁兼容性能 能承受三级抗扰度试验通讯接口 串行、CAN 等现场总线5.2.25.2.2 调节器主要特点调节器主要特点完全独立的 32 位双微机双自动/手动调节通道；长期积累的容错控制专家系统；通过国家三级抗扰度电磁兼容（EMC）性能测试；PID+PSS 控制，自动模式调节规律 P、PI、PID 可选；功率加频率型 PSS，无反调，能够有效地抑制各种低频振荡； 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位

39、：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 17 电话：电话：027-87180089027-87180089数字余弦移相技术，移相角度 10150 度；双通道均独立配置一套脉冲输出（可远距离传输）和放大单元交流采样，数字滤波，电压测量单元的时间常数小于 20ms；采用高性能开关电源，适用于励磁系统在线尖峰，中频波形畸变，电压扰动范围大时可靠工作，且交直流可互换使用；远方/现地选择调节控制，互锁除灭磁开关跳闸外的软硬件控制信号；远方控制可接受无源节点信号，也可接受数据（电压、无功、功率因数）设定控制；双通道独立并联工作，任意通道均可为主工作通道，备用通道智能跟踪主通道，无扰切

40、换；自动停机（并网自动减无功到零，解裂回空载电压或灭磁）功能（软硬件开关） ；恒无功/恒功率因数功能（软硬件开关，远程/现地设置目标值） ；高可靠液晶触摸屏；零起升压自动跟踪系统电压；硬件模块化，可以方便升级和扩展；软件标准化，外部特性向上兼容，可以升级和扩充；各项技术指标满足或优于国标和行业标准。5.2.35.2.3 励磁调节器功能励磁调节器功能励磁调节器应具有如下功能：1. 调节功能自动电压调节（AVR）励磁电流调节（FCR）2. 控制功能机组开停机时励磁系统的顺序操作机组的起励控制磁场断路器的合、分闸控制3. 辅助功能过励及最大励磁电流限制低励及最小励磁电流限制VHZ 限制 果朗河电站励

41、磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 18 电话：电话：027-87180089027-87180089电力系统稳定器（PSS）励磁绕组温度计算线路电压补偿器AVRFCR 跟踪功能：实现 AVR 和 FCR 间的无扰动切换自动电压跟踪功能：在机组同期并网前使机组电压迅速跟踪系统电压。励磁调节器应具有硬件和软件的自诊断功能。励磁调节器提供以下 2 种接口方式实现与计算机监控系统的信息交换。一种是数字通信方式（型式和规约由我方与计算机监控系统承商商定并经买方同意） ，另一种是 IO 接口方式。励磁调节器计算机机与电站计算

42、机监控系统的时钟同步，同步时间误差庆不大于5ms。5.2.45.2.4 励磁监控单元励磁监控单元励磁系统监控单元可显示发电机定子电压、定子电流、有功功率、无功功率、励磁电流（电压） 、脉冲角度、发电机频率，主器件电压、电流、故障、异常、发电机空载（并网） 、各个开关分合状态等等。可将上述各参量通过现场总线（RS232C、RS422、RS485、CAN、MB+）等方式上传到电厂计算机监控系统，并接收监控系统控制数据。具备励磁系统主要技术信息的试验录波、故障录波等功能。5.2.55.2.5 控制及调节功能控制及调节功能5.2.5.15.2.5.1 PIDPID 控制控制数字 PID 技术是将测量到

43、的发电机电压与给定值求差，再经线性放大，再进入超前滞后校准环节，使系统具有快速的响应能力，保证系统稳态精度并使系统稳定运行。KLLPpssFGUISTSTSTSTkUUSU2211111102. 0115.2.5.25.2.5.2 手动控制手动控制手动控制是一种备用控制方式，当自动控制故障时自动切换到手动运行。手动控制在调试和故障时会用到。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 19 电话：电话：027-87180089027-87180089手动控制以发电机转子电流作反馈量，经过 PI 校正后输出控制量

44、。手动控制和自动控制互相自动跟踪。手动控制调节范围 5%130%额定励磁电流(电压)。5.2.5.35.2.5.3 运行方式运行方式恒机端电压闭环运行方式；恒转子电流闭环运行方式；恒无功闭环运行方式；恒定触发角运行；恒功率因数运行方式；系统电压跟踪方式。5.2.5.45.2.5.4 调差调差为保持多台机组并联运行，实现机组之间无功的稳定分配，调节器设置正调差功能；另一方面为缩短单元接线机组与系统的电气距离，补偿主变的阻抗压降，设置负调差功能；实际运行时根据发电机主接线方式选择，范围为15，整定步长为0.01%。5.2.5.55.2.5.5 升压方式升压方式手动零起升压，自动零起升压，自动软起升

45、压。手动零起升压是指发电机达到额定转速后，手动调节调节器给定电压，实现机端电压逐渐升压。该方式是在调节器首次进行升压试验或定子短路试验等情况下使用。自动零起升压是指系统收到开机命令后，自动将机端电压升到 95100%额定值，该方式作为发电机正常运行的升压方式。自动软起升压是指系统收到开机命令后，首先将机端电压升到 20额定值，然后由调节器逐渐增加给定值使机端电压达到额定。该方式是为了满足在有些特殊情况下零起升压要求。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 20 电话：电话：027-87180089027-

46、871800895.2.65.2.6 功率加频率型功率加频率型 PSSPSS 控制器控制器PSS 控制器是大型发电机励磁调节器的一个标准软件模块，它的作用是辅助控制励磁输出，以抑制发电机的低频振荡，提高电网的稳定性。用于电力系统稳定器(PSS)的输入一般有发电机的电功率、机组的轴速度和端电压的频率。但使用最多、最普遍的还是发电机的电功率。使用电功率作为输入信号的最主要的缺点是无功功率的“反调”问题，即在机组正常增减原动机功率输入时，发电机的无功功率会有比较大的、不能允许的减少或增加。我国现正在实行各大区联网，经权威科研院所的大量仿真计算和现场调试，区域电网之间存在 0103Hz 的低频振荡模式

47、，采用单一电功率为输入信号的 PSS，在采用满足对 0120Hz 频率范围内的低频振荡提供正阻尼的参数后，往往会使“反调”现象变得严重。同时，电力系统自动化程度的日益提高，AGC 的应用已十分广泛，有功功率的正常调节速度越来越快，也越来越频繁，也就不再允许采用“闭锁”方式解决“反调”问题。而采用转速为输入信号的 PSS 在理论上是没有“反调”现象的，但是转速信号的测取有一定难度，同时还存在要滤掉复杂的、高阶的轴系扭振干扰，所以一般不采用。我公司在研发 HWJT-09CS 励磁调节器的软件时，参考 IEEE PSS2A 模型、国内科研院所以及高校的理论研究成果，研制了双输入信号（功率加频率）PS

48、S，经过动模试验 RTDS 对比测试和现场试验，效果理想。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 21 电话：电话：027-87180089027-871800895.5.3 3 可控硅功率整流装置可控硅功率整流装置5.3.15.3.1 概述概述可控硅整流柜采用大功率优质可控硅，采用密闭强迫风冷技术，配置有阻容尖峰电压吸收装置。每个功率柜采用智能脉冲检测单元，监视每一只可控硅的运行情况，并能进行智能判断和故障报警。整流柜采用单个晶闸管模块的安装方式，便于维护和检修。每套励磁系统的可控硅整流桥按冗余方式配置

49、，设计可控硅整流桥并联支路数为 1，支路串联元件数为 1，并且按(n1)原则考虑冗余，即一桥故障时能满足包括强励在内的所有功能。型号 HGL-01 型外部尺寸(高宽深) 2260800800mm晶闸管整流桥数量 1晶闸管整流桥并联支路数 1晶闸管元件厂家 西整 型号 KP-500A/1800V噪音水平60dB整流桥的额定负荷能力 1.1 倍额定整流桥的强励能力 1.8 倍额定，大于 20s整流桥冷却方式强迫风冷晶闸管散热器类型 铝材散热器配置配置每柜配置如下： 六只可控硅组件，分别带检测状态点和工作状态指示灯； 三个快熔及快熔指示器； 冷却风机； 一套阻容保护； 一套尖峰（换相）电压吸收装置；

50、 六只脉冲变压器，其耐压为 1.5 万伏； 脉冲信号检测装置。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 22 电话：电话：027-87180089027-871800895.3.25.3.2 主要功能及特点主要功能及特点5.3.2.15.3.2.1 停风运行能力停风运行能力当风机停运后，整流桥输出能力如下表：允许运行时间（分钟）允许运行时间（分钟）60120180长期输出电流额定比（输出电流额定比（% %）11010090805.3.2.25.3.2.2 过流保护过流保护元件设置快速熔断器过流保护，当快速熔

51、断器过流熔断，发出报警信号。5.3.2.35.3.2.3 交、直流过电压保护交、直流过电压保护HGL 系列整流装置的过压保护，如下图所示同步发电机的励磁系统，产生过电压的原因，主要有如下四种：大气过电压；操作过电压，如自同期并网、过流继电器动作、快速熔断器熔断等引起；发电机失步、相间短路、相对地短路时在励磁绕组中产生的过电压；换相过电压，整流元件交替地导通和截止所引起的过电压。产生过电压的物理本质，是由于电路中积累的电磁能量消散不掉。要保护元件免受过电压的冲击，其实质就是要减少加在元件上的电磁能量。采取的措施是吸收这些能量和降低能量消散速度。压敏电阻 RVac 主要用于吸收交流侧过电压，压敏电

52、阻 RV 用于吸收直流侧的过电压，R1C1R6C6 构成了元件上的过电压吸收电路。在大型发电机励磁系统中，由于励磁电压高、励磁电流大，所产生的过电压能量 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 23 电话：电话：027-87180089027-87180089大，则再装设吸收 ABB 技术的吸收网络，通过桥臂 RC 吸收和吸收网络可吸收可控硅换相时来自励磁变的杂散磁场能量，保证可控硅换相过电压保护器在电源直流侧将尖峰率限制在 1.5 倍以下。吸收网络可安装在功率柜或灭磁柜中。5.3.2.45.3.2.4 设

53、计裕量设计裕量可控硅选取参数时，考虑了在恶劣条件（单只可控硅 1.8 倍强励）下仍留有的裕量，保证在任何正常工况下的可靠运行。5.3.2.55.3.2.5 脉冲及脉冲变压器脉冲及脉冲变压器可控硅整流桥的触发脉冲由励磁调节器直接形成，脉冲产生和脉冲放大部分均设置脉冲检测回路，当脉冲出现丢失或异常时，能迅速进行报警，同时切除故障脉冲。脉冲变压器将调节器控制部分与功率主回路隔离，我公司自行研制的脉冲变压器，工频耐压达 1.5 万伏/1 分钟。能可靠安全触发可控硅。脉冲变压器绝缘电压为阳极电压的 10 倍。5.45.4 灭磁及过压保护装置灭磁及过压保护装置灭磁断路器型号 DW16G-630灭磁断路器厂

54、家 永兴辅助触点 6 常开+6 常闭灭磁线性电阻形式线性电阻操作电压 DC220V最大合闸电流 5A快速灭磁时间1 秒5.4.15.4.1 概述概述当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。通常使用的灭磁方法有：非线性电阻灭磁、线性电阻灭磁、灭磁开关耗能灭磁等多，各种方式均有其优缺点。5.4.25.4.2 灭磁系统的设计原则灭磁系统的设计原则灭磁系统的功能包括：1) 正常停机操作采用逆变灭磁

55、的方式，磁场断路器不动作，这样可以减少磁场断 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 24 电话：电话：027-87180089027-87180089路器的操作，提高发电机事故灭磁的可靠性；2) 在事故紧急停机灭磁情况下，由继电保护启动磁场断路器跳闸，实现转子磁场储能的快速释放灭磁。3) 磁场断路器分闸移能灭磁要满足所有事故工况，实现安全、快速灭磁。考虑到发电机灭磁保护，其保护范围包括：发电机组本体故障，包括定子相间短路、匝间短路以及绕组端部短路等；发电机出口短路；发电机励磁系统故障（包括励磁变压器故障、

56、发电机滑环短路、转子绕组短路与励磁主回路其它部分短路、组件故障以及发电机励磁调节器故障等） ，灭磁保护同时还可作为主变压器故障的后备保护。由此可见，灭磁系统的设计原则包括：1) 高度可靠，能够在包含机端短路、空载失控误强励等危险工况下安全可靠灭磁，灭磁过程无危险过电压产生，确保发电机本体安全；2) 具有快速性，在发生严重事故情况下能够安全迅速熄灭发电机内部磁场，减小事故范围；3) 对合闸和分闸回路完整性的监视功能及具有机械和电气防跳措施；4) 灭磁组件（磁场断路器、灭磁电阻等）选择技术成熟、产品质量可靠的产品，同等条件下，灭磁系统组件选择简单可靠，便于维护、检修；5) 灭磁组件具有自身故障快速

57、退出功能，在发生故障时，能够迅速自动退出运行，不影响主发电机组继续安全运行；6)磁场断路器具有两路电气完全独立的跳闸线圈，能可靠动作。5.4.35.4.3 灭磁及过电压保护方案灭磁及过电压保护方案发电机转子系统需要灭磁及过电压保护的工况有多种，最常见的有：1） 灭磁过电压过电压的时间短，持续时间不长，能量较大且集中。2） 换相过电压可控硅换相尖峰过电压的时间极短，能量小，但频率高，可能会导致可控硅损坏、机组误强励、误失磁等故障，故需采取保护措施。3） 异步过电压由于发电机非全相或异步运行而产生的转子系统过电压，此种过电压能量极大，破坏力极强，且时间无法预测。这种运行状况出现较少，但危害很大，应

58、引起重视。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 25 电话：电话：027-87180089027-87180089转子直流侧配置磁场断路器（灭磁开关）+线性灭磁及过压保护电阻的模式。原理图如下：灭磁电阻采用线性电阻上两图中 QE 为磁场断路器，QS 为交流侧开关，R 为灭磁电阻，RVov 为功率桥过电压保护电阻。R 电阻主要用于灭磁，吸收转子磁场能量，正常运行情况下，VD 二极管处于阻断状态，R 不存在电压，大大延长了电阻的使用寿命；当转子绕组两端出现高于整定电压值或接收到有效的灭磁信号时，VD 二极管

59、处于正向导通用于实现灭磁和限制转子过电压。5.4.45.4.4 磁场断路器的选择磁场断路器的选择发电机组的磁场断路器根据如下要求选择：磁场断路器满足机组额定励磁电压、额定励磁电流下长期工作；磁场断路器采用电气上完全独立的跳闸线圈，保证可靠动作；磁场断路器的额定电流不小于发电机额定负荷时励磁电流的 1.2 倍，并能在最大磁场电压、发电机端三相短路或空载误强励情况下能成功地断开发电机磁场电流及可靠地投入灭磁电阻对发电机进行灭磁；在最大磁场电压下，断路器能分断转子正、负极回路短路电流；磁场断路器满足 IEEE C37.18 标准要求；断路器操作机构能电动和手动，并带有防跳措施，操作电压为直流 220

60、V。断路器触头的型式易于检修和更换，断路器的操作机构易于接近、检修。磁场断路器最小断流能力不大于额定励磁电流的 6%，最大分断电流不小于额定励磁电流的 300%，最大分断电压大于强励时发电机励磁绕组的顶值电压。 果朗河电站励磁系统果朗河电站励磁系统- -技术方案技术方案制作单位：武汉洪山电工科技有限公司制作单位：武汉洪山电工科技有限公司 26 电话：电话：027-87180089027-871800895.4.55.4.5 灭磁电阻的选择灭磁电阻的选择采用线性电阻灭磁。在线性电阻灭磁系统中，灭磁电阻值选得越大，灭磁速度越快，但与此同时转子励磁绕组承受的过电压倍数也越高，传统上取灭磁电阻为励磁绕