励磁培训课件2018

1、1,内训交流课件,发电机励磁系统原理及硬件结构,检修部 电气组,备课:曹建东,发电机励磁原理及作用,励磁系统硬件结构,励磁调节器限制及保护,发电机基本原理 励磁系统电压调节原理 励磁系统调节无功原理 励磁系统强励、减励作用,励磁电流的产生及控制（功率整流原理） 励磁调节器双通道控制原理及硬件 灭磁原理及硬件机构 起励回路原理及硬件机构 转子接地及过电压原理及硬件,低励限制及整定值原则 过励限制及整定原则 强励限制及整定原则 V/H限制整定 PT断线及过电压保护,本课题主要内容,小电流（假负载）试验 10%（5%）阶跃响应试验 空载及短路特性试验 通道切换试验 灭磁及时间常数测试,励磁系统功能试

2、验,3,第一部分发电机励磁系统原理及基本作用,4,一、三相同步发电机的基本工作原理,对发电机而言：转子绕组通入直流（励磁）电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速n旋转时，转子磁场切割定子绕组而感应交流电动势E 。 E= N/ t 感应电动势有效值： E= 4.44fN*K f发电机频率、N定子线圈匝数， K为定子绕组系数（1.1-1.25）为磁通量。励磁系统就是建立并调节磁通的装置,电磁感应定律：导体切割磁力线产生感应电动势e e=BLV B是磁感应强度、L导体长度、V是切割磁感线运动的速度,5,一、三相同步发电机的基本工作原理,同步发电机基本工作原理：建立磁场的转子绕组旋转切割定子线圈产生

3、感应电动势E。 转子：转动的部分，转子上有磁极和励磁绕组，转子通入励磁电流（If）产生磁场。 定子（又叫电枢）：固定的部分，定子铁心上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场的导体。,6,励磁系统的作用,二、励磁系统的三大作用,8,2、已知高斯磁场定律为： =BS 磁通，励磁就是在转子上产生磁通,励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压,结 论,1、毕奥萨伐尔定律：电流元I 在空间某点P处产生的磁感应强度B 的大小与电流大小成正比，而与电流元I 到P点的距离成反比。对于发电机来说：转子线圈磁感应强度： B=If/2r If励磁电流；为真空磁导率；r为线圈半径。,3、法拉第电磁感应定律为：是指因磁通量

4、变化产生感应电动势 E=N/ t （发电机 E= 4.44fN*K ） E发电机感应电动势 N线圈匝数,感应电动势怎么来的？,9,对于同步发电机而言，正常运行时其，转速恒定（n=60f/P）、线圈匝数N恒定，绕组系数K恒定， / t恒定，可推导出：,励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压,发电机感应电动势有效值,10,发电机 单机运行时的电压控制-流经转子的励磁电流If在同步发电机内建立磁场，使定子绕阻产生空载感应电动势 E 与励磁电流 If 成正比,以下是发电机等值电路图：,励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压,定子转子绕组阻 抗等效成电抗Zd,11,值很小 cos 1,E 发电机感应电动

5、势 UG 发电机机端电压 IG 发电机电流 Xd 发电机等效电抗 IQ 发电机无功电流分量,对发电机而言,阻抗Zd=R+jXd， 电阻R远小于电抗Xd，R可忽略不计,Zd,j,RXd,12,发电机并网前： 频率f恒定 线圈匝数N恒定， 变化引起E变化,发电机并网前： 无功电流 IQ 0, IQ Xd=0，此时 调整电势E 即调整电压Ug,励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压,13,我厂#2汽机发电机空载特性曲线（并网前）,我厂#4发电机空载特性实测数据（并网前）,我厂#2汽机发电机（并网前）实测空载特性数据及空载特性曲线如下：,励磁系统的基本任务之 -调节电压,14,发电机并网后，假定感应电

6、动势E恒定（励磁电流不变）、无功电流增大时会造成机端电压下降（Q1降至Q3点），电压由Uge 降至UG2,发电机（并网后），机端电压UG与无功电流IQ、励磁电流IF的关系,三、励磁系统的基本任务之 -调节无功,Q1,Q2,无功怎么调节？,Q3,15,三、励磁系统的基本任务之 -调节无功,Eq*sin=K1 Ip=IG*COS=K2 式中K1、K2均为常数,从上图可看出，改变励磁电流时，Eq和IG虽跟随变化，但Eq*sin=K1 IG*COS=K2为常数，此时功角及功率因数角随之变化，发电机的无功电流Iq随之变化，这表明，发电机并网运行时，调节励磁电流可以调节发电机输出的无功 （即功率因数）,发

7、电机电压UG恒定,发电机有功PG恒定,懵圈了有木有？,IG2,16,我厂2#汽机发电机无功调节（进相）试验实测数据如下：,三、励磁系统的基本任务之 -调节无功,17,发电机并网前，发电机转速一定，磁通量越强（励磁电流越大），发电机电压就越高。发电机并网后增加励磁电流，因电网的容量很大，单台机机端电压升高是不可能把整个电网电压提上去的，表现出的是无功分量电流的增加，实际上是调整无功。,励磁系统的基本任务之 调节电压、调节无功,18,四、 励磁系统的基本任务之 提高系统稳定性,1、强行励磁：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，进行强励，使得发电机励磁系统在极短的时间内给转子提供较大

8、励磁电流，使机端电压迅速恢复，这种情况叫强励。强励是由励磁系统来完成的，它的快速反应能在一定时间里输出1.82.0倍的励磁电压，让励磁电流迅速增加，机端电压迅速恢复正常。 2、强行减磁：在同步发电机突然解列甩负荷时，发电机转速升高导致发电机电压瞬时升高。（ ） 励磁系统会进行强减，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电电压机电压的过分升高。 3、快速灭磁：在发电机内部发生短路故障时，进行快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，以减少故障损坏程度。 4、励磁限制：在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以确保同步发电机组的安全稳定运行。,19,第二部分发电机自并励系统原理及硬件结构,

9、20,第二部分 发电机自并励系统原理及硬件结构,励磁系统转子接地及过电压保护？,21,我厂汽机发电机励磁系统单线电路图（自并励励磁方式）,22,励磁调节柜,辅助控制柜,灭磁柜,励磁变压器,整流柜1,整流柜2,我厂汽机发电机励磁系统组成柜体构成图,10.5/0.37kV,23,1、直流励磁电流如何产生,普通二级管整流电路原理图（输出电压不可控）,24,可控硅,25,Ud整流电压平均值：一个周期内电压波形（包络线）所包含的面积与周期的比值,触发角=0,触发角=30,26,整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角=0o时的情况。此时，对于共

10、阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图1-2所示。,三相全控桥整流原理,2、励磁电流如何调节导通角控制,触发角=0,27,图1-3给出了=30o时的波形。从t1角开始把一个周期等分为6段，每段为60o与0o时的情况相比，一周期中ud波形仍由6段线电压构成，区别在于晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成ud的每一段线电压因此推迟30o，ud平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示

11、。,三相全控桥整流原理,2、励磁电流如何调节导通角控制,触发角=30,28,当60o时，ud波形均连续，对于带大电感的反电动势，id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当60o时，如90o时电阻负载情况下的工作波形如图1-4所示，ud平均值继续降低，由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使得ud的值出现负值，当电感足够大时，ud中正负面积基本相等，ud平均值近似为零。这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的角的移相范围为90度。,三相全控桥整流原理,2、励磁电流如何调节导通角控制,触发角=90,29,2、励磁电流如何调节-触发角控制,=0,=30,=60,=90,30,3、双通道

12、励磁调节器硬件结构励磁调节柜硬件结构,通道1控制器,通道2控制器,通道1 PLC,通道2 PLC,脉冲切换元件,脉冲分配元件,我厂4#发电机励磁调节器为西门子SPPA-E3000 SES 530励磁系统，该系统包含两个完全相同的励磁通道。每个励磁通道包含1个PLC S7-313、一个 SIMOREG-CM 控制器。在系统正常运行状态只有一个励磁通道运行，另一个励磁通道处于热备用状态，以便在故障状态下，顺利平滑的接过控制工作，两个励磁通道总是处在同步的通讯状态，互为备用。两个通道同时接受输入控制与调节信号并执行操作与调节，但只有处于工作状态的通道有输出，并对可控硅进行触发。当工作通道发生故障时则

13、备用通道自动投入运行，并闭锁故障通道，防止误切入故障通道。,31,励磁系通讯结构框图,3、双通道励磁调节器结构-通讯结构框图,32,3、双通道励磁调节器硬件结构励磁调节柜硬件结构,UGE模块：用于检测机端电压,IGE模块：用于检测定子电流,OP模块：用于控制器参数整定、报警查看、模式切换等人机交换操作,励磁装置组成及柜体构成,3、双通道励磁调节器硬件结构励磁调节柜硬件结构,SIEMENS SIMOREG-CM 控制器硬件结构,励磁调节柜背面,开关电源： 励磁设备24V DC 电源,微型断路器： 调节器、PLC、OP、整流桥板卡电源开关,中间继电器： 搭建逻辑电路,隔离变送器： 励磁电流、励磁电

14、压模拟量输出至DCS,3、双通道励磁调节器硬件结构励磁调节柜硬件结构（背面）,UPS交流电源 220V AC,蓄电池直流电源 220V DC,-G202,冗余的电源设计 确保设备可靠性,通道1PLC CPU电源 通道1PLC DO模块电源 通道1SIMOREG CM 电源,操作面板电源,通道2PLC CPU电源 通道2PLC DO模块电源 通道2SIMOREG CM 电源,整流桥1 24V电源 整流桥2 24V电源 整流桥3 24V电源,励磁内部24V 综合电源,每个电源回路都配有单独的微型断路器当有某一路电路发生短路不会影响到其它电源回路,3、励磁调节柜硬件结构-电源模块,36,自动励磁调节

15、器最基本的功能是调节发电机的端电压。调节器的主要输入量是发电机端电压，它将发电机端电压Ug(被调量)与给定值Ugd(基准值或称参考值)进行比较，得出偏差值U，然后再按U的大小输出控制脉冲信号， (控制励磁电流If)，使发电机端电压达到给定值。,4、励磁系统调节原理-发电机电压自动调节（AVR）原理,37,系统的调节器的主通道包括测量、给定、比较放大、移相触发几个主要部分，测量信号是由机端电压互感器PT提供的，至调节器再变换和整流成直流电压，与一个代表机端电压的给定电压Ugd比较，得偏差电压U，U经放大后得控制信号（或叫控制电压）Uc，Uc控制触发的输出脉冲，改变可控整流桥的输出电压Ud和励磁电

16、流Id，从而控制发电机电压Ug。,4、励磁系统调节原理-发电机电压自动调节（AVR）原理,如果由于扰动使发电机电压Ug降低，则类似以上分析，可得到使发电机 电压稳定的相同结论。,励磁反馈控制的基本工作原理为：通过PT和CT测量发电机电压和无功，与给定电压Ug.n比较后获得电压差Ug=Ug.n-Ug，经综合放大后到控制信号Uc。根据控制信号和同步信号计算可控硅的导通角，从而控制发电机的励磁电流，使发电机运行在稳定状态。 当扰动使发电机电压升高时的反馈控制过程如下：,4、励磁系统调节原理-发电机电压自动调节（AVR）原理,39,功率整流柜正面图,可控硅模块,桥臂电流监视显示,励磁电流显示电流表,5

17、、励磁系统硬件结构-功率整流柜硬件结构,桥臂电流监视是通过安装在每个桥臂上的CT检测每个桥臂的电流，当其中某个桥臂熔丝因故障熔断，CT检测不到桥臂电流，整流柜上的监视表对应的显示灯会熄灭，并将故障信号发送给调节器，调节器会将该故障整流柜退出运行。,整流桥组成,整流桥,可控硅模块,可控硅（晶闸管）,功率整流柜（背面）,冷去风机,交流侧熔丝,CT用于桥臂电流测量,5、励磁系统硬件结构-功率整流柜硬件结构,风速传感器和继电器,42,6、灭磁原理及其硬件结构,灭磁作用：转子电感是大的储能元件，电感中的电流是不能突变的。灭磁系统由灭磁开关、灭磁电阻及灭磁回路开通控制单元组成。灭磁，即是快速把转子电感中储

18、存的大电流释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其它设备安全 第一种灭磁方式：逆变灭磁：正常停机时：控制系统向自动励磁调节器与手动励磁调节器发出停机逆变信号，励磁装置向可控硅整流装置发出逆变脉冲，发电机转子能量通过逆变送回励磁变压器交流侧，进行灭磁。 第二种灭磁方式：灭磁电阻灭磁：当发电机内部、引出线、高厂变等发生故障时，虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度，必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放，即把励磁绕组的电流建立的磁场迅速降低到最小。 灭磁要求： 1.灭磁时间尽可能的短磁场开关跳开后通过非线性电阻实现灭磁，灭磁时

19、间较短2-3S左右。 （发电机端电压由额定值Un降至5% Un所需的时间称灭磁时间，一般为2-3S）2.励磁绕组两端的过电压不超过允许值（通过跨接器来实现过压保护的要求）。逆变灭磁在灭磁开关分闸时间内完成的，一般是在毫秒内完成。,43,6、灭磁原理-逆变灭磁（正常停机灭磁方式）,逆变灭磁时能量走向,正常励磁时能量走向,44,6、灭磁原理-灭磁电阻灭磁方式（故障停机、非正常停机灭磁方式）,灭磁开关,灭磁电阻,发电机转子,灭磁开关结构图,手动弹簧储能 操作手柄,品牌：ABB 型号：EMAX 主触头：四极,手动分闸按钮,手动合闸按钮,灭磁开关合分状态显示 “O”合闸，“I”分闸,灭磁开关储能状态显示

20、 未储能：DISCHARGED SPRING 已储能：CHARGED SPRING,EMAX内部有一储能电机 电机储能一次能够合分 开关一次,灭磁开关控制信号接口,7、励磁起励原理及其原件结构,发电机起励：在发电机电压建立前，励磁变压器不能提供励磁电源，首先利用起励电源对发电机进行励磁，待发电机电压达到或大于10%时通过切换装置自动退出起励回路，转换为励磁变压器提供励磁电源。起励装置由小型开关、二极管模块、接触器组成。起励回路由调节器自动控制投入和退出，,起励接触器,47,7、励磁起励原理及其原件结构,起励接触器,手动起励按钮,自动起励,发电机转子,8、转子接地保护及转子绝缘监测检测回路,转子

21、一点接地对汽轮发电机组的影响不大，一般允许继续运行一段时间。发电机组发生一点接地后，转子各部分对地电位发生变化，比较容易诱发两点接地，汽轮发电机一旦发生两点接地，其后果相当严重，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体；由于部分绕组被短接，励磁绕组中电流增加，可能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡，从而引起发电机较大振动。 励磁回路两点接地，即使保护正确动作，从防止汽缸和大轴磁化方面来看，为时已晚。励磁回路发生两点接地故障引起的后果非常复杂，处理很麻烦。（我厂不设两点接地保护） 我厂励磁回路设置定制可调的一点转子继电器，接地当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时（定值为5千欧）

22、报警，以防止发生两点接导致灾难性事故。（我厂汽机励磁转子一点接地投报警；燃机发电机转子一点接地高值报警、低值投跳闸）,49,8、转子接地保护及转子绝缘监测检测回路,至DCS画面,50,9、发电机转子的过电压保护,当发电机在正常运行中，转子回路发生正向或反相过电压时，过电压保护动作，以保护发电机转子。,正向过电压回路,反向过电压回路,51,第三部分励磁调节器限制及保护,52,一、三相同步发电机的基本工作原理,对发电机而言：转子绕组通入直流（励磁）电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速n旋转时，转子磁场切割定子绕组而感应交流电动势E 。 E= N/ t 感应电动势有效值： E= 4.44fN*K

23、 f发电机频率、N定子线圈匝数， K为定子绕组系数（1.1-1.25）为磁通量。励磁系统就是建立并调节磁通的装置,电磁感应定律：导体切割磁力线产生感应电动势e e=BLV B是磁感应强度、L导体长度、V是切割磁感线运动的速度,复习,53,2、已知高斯磁场定律为： =BS 磁通，励磁就是在转子上产生磁通,励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压,结 论,1、毕奥萨伐尔定律：电流元I 在空间某点P处产生的磁感应强度B 的大小与电流大小成正比，而与电流元I 到P点的距离成反比。对于发电机来说：转子线圈磁感应强度： B=If/2r If励磁电流；为真空磁导率；r为线圈半径。,3、法拉第电磁感应定律为：是

24、指因磁通量变化产生感应电动势 E=N/ t （发电机 E= 4.44fN*K ） E发电机感应电动势 N线圈匝数,感应电动势怎么来的？,复习,54,值很小 cos 1,E 发电机感应电动势 UG 发电机机端电压 IG 发电机电流 Xd 发电机等效电抗 IQ 发电机无功电流分量,对发电机而言,阻抗Zd=R+jXd， 电阻R远小于电抗Xd，R可忽略不计,Zd,j,RXd,复习,55,可控硅,复习,可控硅模块,56,2、励磁电流如何调节-触发角控制,复习,57,励磁调节柜,辅助控制柜,灭磁柜,励磁变压器,整流柜1,整流柜2,我厂汽机发电机励磁系统组成柜体构成图,10.5/0.37kV,复习,58,第

25、三部分 励磁调节器限制及保护,59,60,发电机PQ 曲线图就是表示其在各种功率因数下，允许的有功功率P 和无功功率Q 的关系曲线，又称为发电机的安全运行极限。,我厂汽机发电机（型号QF-100-2）P-Q特性图,运行点,61,我厂燃机发电机（型号QF-180-2）励磁限制特性图,我厂燃机发电机（型号QF-180-2）P-Q特性图,运行点,62,我厂汽机发电机（型号QF-100-2）励磁限制特性图,运行点,63,励磁调节器限制及保护-低励限制,欠（低）励限制：限制进相无功值不低于整定值就是在发电机处于进相运行时，将其最小励磁电流值，限制在发电机临界失步稳定极限范围内，欠励限制动作时，调节器发“

26、欠励限制”报警信号，闭锁减磁操作,DLT843-2010要求：发电机进相运行情况下，调节器应能保证发电机在PQ曲线限制范围内运行。当发电机运行点因为某种原因超出限制范围，调节器应能立刻自动的将发电机运行点限制到PQ限制曲线内。,64,发电机低励限制、失磁保护、进相运行（励磁电流）保护定值配合关系,1、进相运行励磁电流不断减小 2、励磁电流减小，如无限制，发变组失磁保护会动作跳闸 3、进相运行的无功功率不能高于发电机P-O曲线欠励磁限制值,65,1、发电机定子线圈温度升高（限制：不超过发电机线圈最高允许温度，一般为120） 2、发电机机端电压降低（限制：发电机电压不低于额定电压的90% ） 3、

27、发电机定子电流增大（限制：不超过发电机定子额定电流） 4、发电机功角增大（限制：功角应保证发电机稳定运行，一般小于90度）,发电机进相运行物理及电气变化量及进相深度限制条件,66,失磁后发电机电气量的变化 励磁电压、电流减小 发电机机端电压降低 定子电流增大并出现波动 发电机输出一定的有功功率，且做周期性波动 从输出无功功率变为吸收无功功率 转子电流周期性波动，电流数值较失磁前小,发电机失磁后的物理量及电气量变化,失磁U、I、P、的变化图,失磁后发电机物理量的变化 在转子及励磁回路中将产生差频电流， 其在转子回路中产生的损耗若超出允许 值，则将使转子过热。 对于直接冷却的大型汽轮发电机，可能引

28、起机组振动，直接威胁着机组的安全。 低励磁或失磁运行时定子端部漏磁增加，将使端部铁心过热。,67,发电机失磁保护逻辑图,68,发电机低励限制、失磁保护、进相运行（励磁电流）保护定值配合,结论：,69,事故案例：我厂#2汽机失磁保护动作至机组停机 -168前机组进相试验调试阶段,事故前运行运行状态 #2燃机发电机正常运行，#2汽机发电机处于进相运行状态：P=51WM Q=-29WM Ug=10.0KV 。,事故经过及现象： 2014年8月11日23时56分，调试所完成2#汽机发电机进相实验后，验证励磁系统低励限制临界点，按照励磁系统及相关标准规定，励磁系统必须具备低励磁限制功能，在做验证欠励限制

29、动作特性实验，此次限制动作特性需验证三个点，分别：Q=-0.1pu，Q=-0.2pu，Q=-0.38pu，在验证前两个测试点时，欠励限制正常动作，在验证Q=-0.38pu时，在欠励限制动作，励磁电流上升和但无功继续下降，汽机发电机保护A失磁保护动作，发变组全停、机组解列。,70,上图所示波形X，Y轴以机端电压为基准，励磁电流和无功为趋势图 1、从录波图上可以明显看出，励磁限制低励限制已经动作，但无功继续下降、励磁电流继续上升阶段，限制器动作2s左右时间时，发电机保护失磁保护动作。由此判断励磁系统欠励设定限制值与发电电机保护失磁保护设定值留有余量不足（极差配合不满足）。 2、发电机无功有一定的波

30、动，在做励磁系统低励限制器验证实验时，有可能加大无功变化值。 3、从录波可看出，低励限制验证实验时，无功下介跃有一定的超调量，介跃量稍微偏大。,事故案例：我厂#2汽机失磁保护动作至机组停机 -168前机组进相试验调试阶段,整改及防范措施 1. 励磁系统实验前应与各个单位统筹协调，加强沟通与技术交底，并在实验开始前应告知相关单位测试项目和安全注意点！ 2. 再次严格核查励磁系统定值与发变组保护定值的配合关系，使得低励限制的定值既要满足进相试验结果，又要先于发变组失磁保护动作,事故原因分析：,71,事故经过现象 某大型石化企业自备电厂机组采用进口励磁系统，运行过程中A套励磁调节器报出电源故障信号，

31、维护人员检查 A 套励磁调节器故障原因，正常检查过程中，B套励磁调节器也报出故障信号，发电机无功功率和励磁电流快速下降，发变组失磁保护动作跳机，造成发电机解列、汽轮机汽门关闭、锅炉熄火，由于机组供应企业石化冶炼厂用汽、停汽给冶炼厂原料结渣造成巨大损失。 事故分析 事故发生后，对励磁调节器进行检查，检查结果表明A套励磁调节器发出操作电源故障，B套励磁调节器正常运行。据励磁厂家提供的技术资料，两套励磁调节器切换逻辑如下：主通道励磁调节器故障后，如果备用通道励磁调节器没有故障，则自动切换至备用通道励磁调节器运行；如果备用通道励磁调节器也处于故障状态，则不能进行运行通道切换。本次事故过程中，A套励磁调

32、节器先报出操作电源故障，此时 B 套励磁调节器正常运行，所以运行通道自动切换到 B 套励磁调节器运行。由于 A 套励磁调节器已处于故障状态，所以运行通道无法切换至 A 套励磁调节器运行，尽管 A 套励磁调节器完全可以维持发电机正常运行（技术资料显示：操作电源故障不影响励磁调节器调节功能）；处理A通道故障时误碰B通道二次接线导致B通道故障（逻辑中不允许切回A通道），励磁跳闸、机组停机 事故处理及反措 1、更换A套励磁调节器操作电源卡件，发电机启机升压，并网正常运行。 2、责成励磁厂家对励磁调节器切换功能进行完善，当运行调节器发生时，应当有切换至备用励磁调节器的机制，不论备用励磁调节器处于何状态，

33、即要求励磁系统应能择优机制，而不能仅具有简单切换的功能。,事故案例：双套调节装置故障引起发电机失磁保护动作停机,72,励磁调节器限制及保护-过励限制,过励限制：是为了避免发电机转子励磁绕组长期过载而采取的限制励磁的措施。限制滞相无功值不高于整定值过励限制特性与发电机转子短时过负荷特性匹配，具有反时限特性。,DLT843-2010要求：发电机滞相运行情况下，调节器应能保证发电机在PQ曲线限制范围内运行。当发电机运行点因为某种原因超出限制范围，调节器应能限制励磁输出，确保自动将叠加运行点拉回到PQ曲线内,转子（励磁）电流和线圈温升限制,73,我厂汽机发电机厂家提供的发电机转子绕组短时过电流能力表：

34、,调节器过励反时限曲线：,发电机转子过负荷保护动作时间关系：,汽机机组： 仅投入定时限报警,结论：,发电机过励限制、转子过流过负荷保护、发电机转子过流特性配合,继电保护跳闸,74,事故案例：发电机过负荷保护动作导致机组跳闸 -过励限制与发电机过负荷保护不匹配,事故经过现象 2007年4月12日，某电厂200MW机组正常运行中，事故前有功196MW、无功52MVar；由于电网远方故障导致发电机高压母线突然降低，发电机励磁AVR无功功率增加最大至176MVar，励磁调节器发出过励限制信号，同时发变组继电保护保护过负荷保护动作，经过过负荷延时后，发出发电机过负荷跳闸信号、机组解列。 事故分析 事故发

35、生时励磁调节器和发变组继电保护保护均报出异常信号，励磁调节器和发变组保护内部录波均保存完整，根据录波信息显示，事故发生前发电机无功功率突然上升，定子电压随之下降，励磁调节器采用电压闭环控制，当发电机定子电压下降后，励磁输出电流增加，由于励磁调节器内部过励限制定值为130Mvar（发变组励磁绕组过负荷限定值折算至无功约为132Mvar）但过励磁限制动作延时为近20 秒，发电机无功功率增加后，励磁调节器过励限制和发变组保护过负荷保护几乎同时启动，保护延时到后，发出跳闸信号，发电机解列。 经过分析励磁调节器过励限制动作事故时，由于无功功率上升很多，而励磁调节器过励限制动作延时过长（高于发电机继电保护

36、转子过负荷动作延时）、无功功率下降速度很慢，在无功功率下降至正常前，发变组过负荷保护动作。 事故处理及反措： 1、 责成励磁厂家对过励限制功能进行完善，降低过励磁限制动作延时加快无功功率调节速度，保证发电机无功功率超过限制定值后，能很快回到发电机正常运行范围。 2、 对励磁过励限制动作定值和发变组保护定值进行重新核算，保证励磁过励定值与发变组过负荷保护定值完全匹配（留有一定的极差配合关系），保证过励磁限制动作先于发变组过负荷保护。,75,励磁调节器限制及保护-强励限制,强励限制：限制转子电流不高于整定值。强励顶值限制值按励磁标准要求，一般为额定励磁电流的1.82.0倍 。,在自动方式下，为了提

37、高电力系统暂态稳定极限，在系统出现故障时，发电机端电压降低，励磁系统自动进行强励，励磁电流输出增大，超过额定励磁电流。,当过励反时限限制器动作后，把励磁电流按0.95倍过励限制值，直到励磁电流降低到0.95IOEL以下。,GB/T 7409-3 5.4要求：励磁系统顶值电流不超过2倍额定电流，允许时间不小于10s,76,励磁调节器限制及保护-V/H(U/F)限制,V/H限制：设计V/H(或U/F)限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机

38、组相连的变压器而言，将有可能出现过激磁现象,DLT843-2010要求：励磁调节装置应具有电压/频率比率限制等附加功能单元。励磁调节装置的各项限制应与发电机变压器组继电保护协调VF限制定值应与发变组保护相配合，有反时限或定时限延时，动作定值和限制时间与设置相符,E=4.44FN*K,= U/F 4.44NK,77,励磁V/H限制与发变组过激磁继电保护的配合,1、当发生 过激磁时,V/Hz限制功能应该先于过激磁保护而动 作。如果V/Hz限制动作之后不能有效限制铁芯内的 磁通增加,此时过激磁保护在动作保护发电机。励 磁调节器中V/Hz限制器的参数设置应与过激磁保护 动作特性相配合；遵循V/Hz限制

39、灵敏度高于过激磁保护 的原则。从一定意义上讲,过激磁保护可看作是V/Hz限制的后备。 2、励磁系统V/H限制值还应与发电机相连接的主变压器过激磁能力配合，主变的过激磁表现为铁芯过热，具有反时限特性，因此V/Hz限制也具有反时限特性。 3、V/Hz限制动作后不允许进行增磁操作，自动减电压给定值至V/Hz比例为限制值。,励磁系统V/H限制与发电机变压器继电保护配合整定的原则：,78,励磁调节器限制及保护-过压保护、PT断线,空载过压限制：空载时过电压达整定值时逆变灭磁；空载时闭锁强励（防止强励过压） PT断线保护功能：PT断线判断逻辑涉及到两路PT测量值比较；定子电流变化速度的容错参考；同步电压幅

40、值容错参考；定子电压及定子电流负序容错参考；转子电流容错参考；PT熔断器信号容错参考。由此可判断出单PT断线、双PT断线、PT断线与短路、PT单相与多相断线。判断出PT断线后，执行主从切换，同时转励磁电流调节闭环运行；可判断两套PT同时断线，从自动通道切换至手动通道运行；具备可靠的防止空载误强励措施。 我厂汽机发电机PT断线逻辑：1、发电机PT电压二次空开跳闸 （励磁AVR由自动转手动电流调节模式） 2、发电机零序电压升高（励磁AVR由自动电压模式转手动电流调节模式） 3、励磁系统A/B通道电压差大于额定电压10% （切换至备用通道、自动模式） 4、励磁系统A/B通道电流差大于额定电流10%（

41、仅发出报警，保持自动模式） DL/T843-2010要求：PT断线后应自动切换至备用通道，切换时发电机机端电压或无功功率应无明显波动,79,事故现象 2001年8月12日，某电厂正常运行中，发生闪电击中主变器，发电机跳闸，跳闸后约5秒后励磁变压器发生爆炸，事故中励磁励磁调节器没有异常信号发出。 事故分析 对发电机进行检查发现，励磁变压器高压侧绕组烧损严重。根据 DCS 提供的波形，事故前发电机励磁电流上升至额定励磁电流的2.0倍，定子电压为0，后续检查中发现发电机PT高压侧熔丝全部熔断，因此DCS录波中定子电压为0。 根据励磁调节器生产厂家技术说明书，励磁调节器采用双PT比较法判断 PT 断线

42、，发电机限制有无功功率过励限制、强励限制（2倍励磁电流，10秒动作）和无功功率低励限制。 据此分析，可以得出事故原因为：雷击导致发电机PT高压侧熔丝熔断，励磁调节器收到 PT 电压全部为 0，采用双 TV 比较法无法判断TV断线，根据闭环计算，励磁调节器输出强励触发角，发电机误强励，定子电压迅速上升，最终导致励磁变压器高压侧绕组过压击穿，造成短路，发生爆炸事故。 事故处理及反措： 1、 更换PT高压侧熔丝，更换励磁变压器。 2、 建议励磁调节器厂家针对此种 PT 断线的特征，开发出能判断双TV断线的功能，保证发生双TV断线时，发电机不会误强励。 3、 建议励磁调节器增加空载最大励磁电流限制功能，保证发电机空载时不发生空载误强励故障。,事故案列：雷击引起双PT故障断线导致发电机误强励故障,80,第四部分励磁