GE发电机LCI静态启动系统_图文

1、收稿日期:2006-10-12袁绍涛 男 1977年生;毕业于哈尔滨理工大学电气与电子工程系电机与电气专业,现从事电气设备维修工作GE 发电机LCI 静态启动系统袁绍涛1叶 盛21宁波镇海发电有限责任公司,浙江宁波(315208 2宁波国土资源局,浙江宁波(315010关键词 LS2100 启动 发电机中图分类号TM 314 文献标识码B 文章编号1008-7281(200701-0026-03LCI Static Start -up Syste m of GE G eneratorYuan Shaotao and Ye ShengKey words LS2100,starting ,gene

2、rator .0 引言余热锅炉型联合循环机组只有在燃气轮机启动后才能进入系统正常运行。然而燃气轮机只有达到自持转速(一般为额定转速的60%80%以后,才能够独立地运转和加速,在达到自持转速之前,它必须借助于外界的动力启动和加速。所以联合循环机组必须配置启动装置。现在联合循环机组所使用的启动装置主要有柴油机、变频器加主发电机、汽轮机等三种形式,其中变频器加主发电机启动方式在许多大功率的燃气轮机和联合循环中使用。目前,世界上的高压变频器根据有无直流环节分为两大类:(1无直流环节的变频器,即交 交变频器;(2有直流环节的变频器称为交 直 交变频器,其中直流环节采用大电感以平抑电流脉动的变频器称为电流

3、源型变频器;直流环节采用大电容以抑制电压波动的变频器则称为电压源型变频器。电流源型变频器又可以分为:(1负载换向式(晶闸管变频器(LC I;(2采用自关断器件(GTO 或SGCT的变频器。电压源型变频器则可以分为:(1功率器件串联二电平直接高压变频器;(2采用I GCT 或HV -I GBT 的三电平变频器;(3采用LV -I G BT 的单元串联多电平变频器。在所有高压变频器中负载换向式(晶闸管变频器(LC I适用于同步电机加转子位置检测器的高速高频调速传动场合,可实现近似于直流电机的调速特性(无换向器电机,可省去维护困难的机械式换向器和电刷。功率范围可达100MW 以上,转速可以大于700

4、0r /m in ,电压范围可达123kV 。适用于高速无齿轮传动离心泵(锅炉给水泵、压缩机、高炉风机、船舶主传动以及同步发电机的起动等场合。我国引进GE 公司的9F 燃气轮发电机组采用的便是LCI 变频启动系统。1 发电机LCI 静态启动系统工作原理同步发电机在电磁原理上是完全可以作为电动机运行的,在发电机的定子绕组中通入三相交流电流建立电枢磁场,在转子中加励磁建立转子磁场,两个磁场相互作用,产生转矩驱动发电机转子,即同步发电机和同步电动机在原理上是可逆的。50H z 2极三相交流发电机的同步转速是3000rp m,如果使用工频电源加在发电机的定子绕组上,那么,发电机只能在3000rpm 下

5、做同步运行,常规的发电机没有特殊的结构来实现同步发电机直接启动并在同步电动机状态下运行,况且,燃气轮机在启动初期时的转速不是很高并且是需要可以调节的,所以必须提供可以改变频率的电源使发电机在各种速度下做同步电动机运行。变频启动系统LC I 就是为了实现这个功能而设计的。2 LCI 静态变频启动装置的硬件组成图1为静态起动器系统简略图。26防爆电机(EXPLOSI ON -PROOF ELECTR I C MAC H I N E 2007年第1期第42卷(总第134期GE 提供型号为LS2100的静态起动器变作为LCI 静态变频启动装置的主要部件,LS2100静态起动器是专门用来把同步发电机作为

6、电动机运行使之起动的一种装置。LS2100能提供两种功率转换的选择,用来匹配GE 公司的7F 和9F 两种系列的燃机起动。LS2100通过机组数据高速网络和其他的GE 设备联系通讯,包括用来设置的GE 控制系统的TOOLBOX 、透平控制MK V I 、LS2100起动器控制和人机界面控制。LS2100包含的硬件都放在以下三个柜子里:(1控制柜:控制、通讯、I /O 板等功能;(2泵柜:存放冷却系统的各种元件,包括主备用冷却泵、冷却介质容器、过滤器和去离子器;(3功率转换柜:安装晶闸管功率转换电路和门控回路,以及电源的输入和功率的输出。LS2100静态启动器由以下基本元器件组成:(1功率转换模

7、块(PC M ;(2桥式电源线路滤波器;(3桥式负载线路滤波器;(4冷却液泵;(5活性炭过滤器;(6去离子器滤芯;(7诊断接口(小键盘;(8电阻率监控器;(9控制器和I/O 板;(10I/O 扩充模块;(11控制用电源 。图1 静态起动器系统简略图与LS2100的静态起动器分开,属于LC I 静态变频启动装置的硬件有:(1DC 链路电抗器;(2AC 电源隔离开关(52SS ;(3负荷隔离开关(89MD ;(4热交换器(可选择水 水或水 汽两种不同形式的热交换;(5发电机隔离开关(89SS ;(6任选项AC 线路电抗器;(7功率转换器保险丝;(8通用公司控制系统软件工具箱(供配置。3 LCI 静

8、态变频启动装置描述LCI 静态启动系统利用EX2100励磁装置将发电机转换成透平机组的启动电动机,LC I 电源来自3绕组三相隔离变压器。变压器电源取自6kV 工作母线。此种布置提供故障保护和与系统干扰对地电气隔离的阻抗。隔离变压器初级绕组连接到LCI 断路器52SS 。每个次级绕组与各个LCI 源电桥连接。静态启动系统与M ark V I SPEEDTRON I C 系统和EX2100数字励磁系统完全结合。M ark V I 控制装置提供运行、转矩和速度设置点信号给LC I ,LC I 以闭环控制方式运行,给发电机定子提供变频电源。EX2100受LC I 控制,在启动期间调节励磁电流。通过控

9、制励磁和定子电流,LC I 将发电机加速或减速至同步速度。在启动期间,M ark V I 透平控制提供运行命令和速度设定值信号给静态启动器控制。静态启动器控制将电力转换器运行在闭环模式以传送变频的电流到发电机定子。通过控制发电机转子电压和定子电流,静态启动器能够调整发电机产生的扭矩并控制透平 发电机组的加速和转速。在启动期间,励磁器的转子电压的设定值也由静态启动器提供以调节发电机定子端电压。正常情况下,LC I 静态变频装置由M ar k V I 进行控制,LC I 隔离变断路器由M ark V I 发出信号进行断开和闭合操作,当LC I 静态变频装置与M ark V I 未进行联锁时,也可由

10、LC I 静态变频装置发出分、合LC I 隔离变断路器的命令。LC I 输出闸刀89SS 也由M ar k V I 启动程序逻辑关闭和打开,并与发电机断路器互有联锁。在合LC I 输出闸刀89SS 之前,必须先断开发电机断272007年第1期 第42卷(总第134期(EXPLOSI O N -PROOF ELECTR I C MAC H I N E 防爆电机路器52G 。根据M ark V I 启动顺序逻辑,在合LC I 输出闸刀89SS 输出闸刀前,必须拉开发电机中性点接地闸刀89ND 。待燃机点火自持,发电机断路器并网合上,LC I 输出闸刀89SS 拉开后,允许合上发电机中性点接地闸刀。

11、LCI 有三相12脉冲整流器和三相6脉冲逆变器。整流器和逆变器通过DC 链路电抗器连接在一起。LC I 逆变器的输出接到AC 线路电抗器。AC 线路电抗器用于补偿发电机断路器电容。AC 线路电抗器输出连接到输出保险丝(CLF。保险丝输出接到LCI 输出闸刀,最后连接或断开发电机定子线圈的电路。4 发电机LC I 静态启动系统的工作起动初期,燃气轮机 发电机组旋转在盘车转速,静态启动器连接到发电机定子并承担转子电压基准的控制。M ark V I 透平控制提供运行命令和速度设定值信号给静态启动器,控制静态启动器将机组加速到清吹转速设定值。机组保持在清吹转速。清吹之后,静态启动器停止输出,机组被允许

12、惰走到点火转速15%。一旦到达点火转速,输出再次启动,机组点火保持在恒定转速暖机。暖机过程结束后,静态启动器将机组加速到自持转速,然后启动器逐步减少输出,此时机组产生的扭矩足够用来加速到最高转速。在90%转速,启动器停止输出并从发电机断开,静态启动器停用。在LCI 启动前要做好如下的准备工作:(1查LCI 回路所有工作已终结,回路连接正常。符合投运条件;(2送上LCI 装置控制电源;(3查冷却水泵电源送上,泵的加热器电源送上。启动一台冷却水泵;(4查LC I 单元加热器、直流电抗器加热器、交流电抗器加热器、单元照明;(5火灾报警、89TS (LC I 输出切换闸刀单元、89ND 单元电源都送上

13、;(6查装置无异常告警;(7冷却水质良好,冷却水质的电阻率在规定范围内;(8查隔离变回路正常;(9将隔离变高压侧开关摇至运行位置送电;(10查隔离变确在热备用状态;(11在MKV I 上合上LC I 高压侧开关,合上LC I 低压侧开关,查隔离变运行正常。LCI 运行程序为如下步骤:(1合89SS 、分89ND;(2置EX2100在 手动 或 静态启动模式 ;(3发送420mA 速度参考值至LC I ;(4发送LC I 运行 和 转矩 指令;(5到90%转速,EX2100至 自动 ;(689SS 打开,89ND 合上;(7LC I 停止退出运行。注意LCI 静态启动系统运行遵守的有关规定如下:

14、(152SS 是连接LS2100隔离变压器的原边到系统6KV 母线的断路器。根据实际情况的不同,静态启动器或客户的DCS 控制该断路器而且它在启动期间必须闭合。在启动完成之后它也可留在闭合位置;(289SS 是静态启动器输出母线到发电机定子的断路器。M ark V I 控制该开关而且在启动期间它必须闭合,在启动完成之后在开位;(352G 是发电机定子连接到系统母线的断路器。M ar k V I 透平控制控制该断路器而且在启动期间它必须打开;(489SS 开关和发电机主断路器(52G 电气连锁,在发电机连接到系统母线时该开关动作。5 发电机LCI 静态启动系统的保护LC I 静态启动系统具有以下的保护功能:(1瞬时过流;(2整流桥差流;(3发电机过电压;(4电源整流桥欠电压、过电压;(5接地故障;(6整流桥冷却剂超温,低电阻率,低压力,低/高液位报警。6 结论以上是对GE 发电机LC I 静态启动系统的大致描述。随着国内经济超高速发展所带动的电力建设大发展,燃气轮机发电机组在国内必将得到越来越广泛的存在,GE 发电机LC I 静态启动系统也必将越来越广泛的得到应用。参