1000MW發電機勵磁係統調節器作用

1000MW發電機勵磁係統調節器作用
一、勵磁係統其主要分為四個部分：
(1)勵磁變壓器; (2)勵磁調節器(AVR)(3)可控矽整流器 ; (4)起勵和滅磁單元; 勵磁模塊(A10，A20)中有：
(a)控製板(COB)：負責所有的調節和控製功能，還包括可控矽的脈衝產生。
每一塊 COB 包括以下功能：
自動電壓調節器(自動控製)， 勵磁電流調節器(手動控製) ，具有時間可調的軟啟動功能， 自動運行通道和自動備用通道之間的自動跟蹤， 自動和手動通道的雙向自動跟蹤， 恒無功或恒功率因素的控製， PSS 電力係統穩定器，
(b)測量單元板(MUB)：用於測量發電機定子側信號。它直接測量發電機的三相電壓和電流， 並通過這些量計算出其它信號：如 P、Q、f 等，同時提供了強電參數和測量信號之間的電氣 隔離。
(c)擴展門極控製板(EGC) ：作為雙通道配置的後備通道使用。EGC 連同 COB、MUB 一起安裝 在同一個金屬箱中，但在結構上是獨立的。
EGC 具有下列功能：
勵磁電流調節， 通道跟蹤，以便在 COB 故障時實現平穩切換 ，備用瞬時過電流保護繼電器， 備用反時限過電流繼電器 ，直流側短路保護
(d)快速輸入輸出界麵卡(FIO):用於模擬和控製信號的連接.包括：
16 位輸入，帶光耦合器，額定 24VDC ，控製輸入電源來自內部 電源模塊。 18 個輸出繼電器，帶轉換觸點，用於狀態顯示和報警。 4 個多目的模擬輸出?10V ，4 個多目的模擬輸出?10V 或?20mA。2 個模擬輸入用於勵磁變壓器溫度測量， 1 個模擬輸入用於 CROWBAR 的電流。
(e)電力信號界麵卡(PSI)
控製模塊(COB)和勵磁係統實際測量值之間的帶電氣隔離的一個接口， 包括勵磁電流和電 壓的測量，可控矽整流橋輸入電流和電壓的 3 相測量。
(f)CIN: 整流橋接口板;
主要功能是向門極驅動板 GDI 發送用於觸發三相全控橋的序列脈衝。 用於監控整流橋的所有電子部件。其主要作用是監控風機、溫度和熔絲。 在每台整流橋的正、負輸出連接處都配有電流傳感器。根據這些輸入值，CIN 可自動調 節各可控矽的電流，從而實現並聯橋的均流。 整流橋的實際狀態顯示在櫃門的整流橋顯示麵板 CDP 上。
(g) GDI: 門極驅動器 ：將脈衝放大到晶閘管觸發所必須的水平。
(h)多功能手持屏 SPA 用於調試和維護。具有就地操作、參數設定和應用程序編程功能。 可顯示勵磁係統的數據(如發電機機端電壓、勵磁電流和勵磁電壓) 、設定參數。還具有實 時報警和故障記錄管理功能。該手持屏有 16 個觸摸鍵和一個 4×20 字符的液晶顯示屏，類 似於一個袖珍計算器。 它通過串行接口 RS485 與勵磁裝置相連接， 數據傳輸速率為 9600 位/ 秒。手持屏的電源通過串行電纜提供，其本身不需電池。手持屏與 AVR 雙通道之間的通訊是 通過公共接口實現的。兩通道由各自的 ID 識別號區分，不需要重新連接電纜，就可以自由 選擇與任一通道進行通訊。
二、勵磁係統的起勵：

正常情況下，發電機的殘壓用於起勵是足夠的。發電機轉子有剩磁存在，一般情況 下 UN5000 可以實現殘壓起勵。
當勵磁投入後，可控矽橋立即被觸發，隻要可控矽輸入端有 10-20V 的電源電壓，門極 控製單元就能有效地控製可控矽橋。備用起勵回路(-R03，-V03，-Q03) ，用它勵方式 建立這一電壓。備用起勵電源取自 380V 交流係統。如果殘壓低於 10V 不足以建立發電 機電壓時，經過一定時間的延遲，起勵裝置就會投入：起勵開關自動閉合，向磁場繞組 通流，定子建壓開始。
2 段結構(1 段報警，2 段跳機) ，每段定值和延時可單 獨調整。保護為疊加交流電壓測量導納電橋式，CK1 和 CK2 為隔直耦合電容，CR 為發電機勵 磁回路對地等效電容，隔直電容 CK1 和 CK2 和勵磁回路等效電容 CR 串聯，接於交流電橋的 測量臂。主要原理：繼電器采用惠斯頓電橋原理，有兩個電容建立測量橋的平衡，一個接在 正極和地之間，另一個連接在負極和地之間，以測量轉子繞組對地絕緣電導作為判據，與轉 子繞組的對地電容無關。 當勵磁回路絕緣電阻下降到一定值時報警， 當絕緣電阻繼續下降至 一定值時，保護即動作切除發電機組。
(2)勵磁調節器(AVR)采用數字微機型， AVR 中裝設無功功率、(ob体育竞彩 //www.gdzxks.com)功率因數等自動調節功 能。勵磁調節器設有過勵磁限製、過勵磁保護、低勵磁限製、電力係統穩定器、V/H 限製及 轉子過電壓保護和 PT 斷線閉鎖保護等單元;其附加功能包括轉子一點接地保護、轉子溫度 測量、串口通訊模塊、跨接器、DSP 智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。
三、勵磁係統保護
(1)ABB 公司的 UN5000 型勵磁係統中帶有電橋式轉子接地保護裝置，他們對轉子接地保護 的設計思想是： 當勵磁回路絕緣電阻下降到一定值時報警， 當絕緣電阻繼續下降至一定值時，保護即動作切除發電機組， 以防止發生兩點接導致災難性事故。 轉子接地保護裝置 UNS 3020 是一個獨立的保護繼電器。 它用作發電機整個轉子回路 (包括功率可控矽和勵磁變壓器二次 側)的接地故障保護。它的特點是：2 段結構(1 段報警，2 段跳機) ，每段定值和延時可單 獨調整。保護為疊加交流電壓測量導納電橋式，CK1 和 CK2 為隔直耦合電容，CR 為發電機勵 磁回路對地等效電容，隔直電容 CK1 和 CK2 和勵磁回路等效電容 CR 串聯，接於交流電橋的 測量臂。主要原理：繼電器采用惠斯頓電橋原理，有兩個電容建立測量橋的平衡，一個接在 正極和地之間，另一個連接在負極和地之間，以測量轉子繞組對地絕緣電導作為判據，與轉 子繞組的對地電容無關。 當勵磁回路絕緣電阻下降到一定值時報警， 當絕緣電阻繼續下降至 一定值時，保護即動作切除發電機組。
(2)勵磁調節器(AVR)采用數字微機型， AVR 中裝設無功功率、功率因數等自動調節功 能。勵磁調節器設有過勵磁限製、過勵磁保護、低勵磁限製、電力係統穩定器、V/H 限製及 轉子過電壓保護和 PT 斷線閉鎖保護等單元;其附加功能包括轉子一點接地保護、轉子溫度 測量、串口通訊模塊、跨接器、DSP 智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。
四、勵磁係統滅磁
當保護繼電器檢出發電機內部故障時， 為保護發電機， 必須安全迅速地將儲存在磁場中的能 量泄放。滅磁功能由滅磁開關，跨接器 Crowbar 和滅磁電阻實現。 滅磁開關設計用於在任 何故障情況下安全切斷勵磁電流。 滅磁開關開斷後， 還在勵磁變壓器和磁場繞組之間形成明 確的電氣隔離。 自動滅磁裝置裝在勵磁回路直流側。 滅磁開關的額定參數按勵磁係統強勵， 滅磁開關型號為 AEG GERAPLD 8007 LBK 2×2 INE(額定電流):8000A Ui:(開斷電壓) 2000V UNE(額定電壓):2000V INSS(開斷電流):50KA TNC: 31.5ms
1) 、滅磁作用：當發電機內部、引出線、廠高變等發生故障時，雖然保護裝置動作迅速 切除故障，但勵磁電流產生的感應電動勢會繼續維持故障電流，為了迅速排除故障，減 小其損壞程度，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放(實驗表明，隻要剩磁電壓 小於 500V，電弧變不能維持一般剩磁電壓不大於 100-300V)即把勵磁繞組的電流建立 的磁場迅速降低到最小。
2) 、滅磁要求:a.滅磁時間盡可能的短(發電機端電壓由額定值 Un 降至 5% Un 所需的時 間稱滅磁時間)b.勵磁繞組兩端的過電壓不超過允許值(通過跨接器來實現過壓保護的 要求) 。
3) 、滅磁方式：按勵磁係統的不同，主要有自然滅磁和逆變滅磁(對采用可控矽整流方 式的勵磁係統用如自並勵勵磁) 。
滅磁方式有：
(1)恒值電阻滅磁：滅磁開關動作後， 其常閉觸點首先閉合，將放電電阻並接在發電機繞組兩端，然後常開觸點斷開，將轉子 繞組與直流勵磁電源斷開。 這時， 轉子電流將由放電電阻續流， 不致產生危險的過電壓。 之後，轉子電流在由轉子繞組和放電電阻構成的回路中自行衰減到零，完成滅磁過程。 其特點為：轉子繞組兩端的電壓等於轉子電流與放電電阻的乘積。放電電阻值可按轉子 電壓小於或等於轉子電壓容許值的原則來選定;滅磁過程時間較長
(2)非線性電阻滅磁：用非線性電阻代替恒值電阻，可以加快滅磁過程，當轉子電流 大時，其阻值小，當轉子電流小時，其阻值又變大，使電流電阻兩者乘積變化不大，並 始終小於或等於轉子電壓容許值。其特點為：滅磁速度快，接近於理想滅磁曲線。由於 非線性電阻在額定勵磁電壓和強勵電壓下，其阻值很大，流過電阻的漏電流很小，因此 可以直接並接於轉子繞組的兩端，既作為滅磁電阻又作為過電壓保護器件，還簡化了接 線和控製回路。
(3)滅弧柵滅磁：滅弧柵中的電弧電阻實質上也是一種非線性電阻，當燃弧時，其兩 端電壓與電流大小無關，基本維持一定值不變。當熄弧時，其阻值為無窮大，反電動勢 Us 愈大，則轉子過電壓愈高，滅磁過程也愈快。為防止滅弧柵中的電弧在其電流下降到
零前同時熄滅而引起過電壓，故在每一柵片上並聯一段電阻。其特點：接近理想滅磁。 缺點是轉子電流較小時不能很快斷弧 。
(4)逆變滅磁：利用三相全控橋的逆變工作狀態，控製角從小於 90°的整流運行狀態 突然後退到大於 90°的某一適當角度， 此時勵磁電源改變極性， 以反電動勢的形式加於 勵磁繞組，使轉子電流迅速衰減到零的滅磁方法 。其特點：能將轉子儲能迅速地反饋 到三相全控橋的交流側電源中去，不需放電電阻或滅弧柵，簡便實用;滅磁可靠;滅磁 時間相對較長，但過電壓倍數很低。
調節器滅磁回路由滅磁開關，跨接器 Crowbar 和滅磁電阻組成。 其中滅磁電阻用於實現發電機的快速滅磁。
a、非線性電阻R02(共五個)並聯固定接在發電機勵磁繞組回路中，不受直流回路中 的滅磁開關控製。勵磁電流的衰減過程取決於滅磁電阻的特性。非線形電阻的滅磁特性 比線性的好，勵磁電流的衰減比較快。
b 、當滅磁開關斷開時，通過觸發跨接器的可控矽將勵磁電流瞬時導入滅磁回路。滅磁 過程開始，滅磁開關觸頭可以無負荷斷開。
c 、發電機正常運行時，跨接器的可控矽不導通，非線性電阻上不通過電流;滅磁開關 跳開後，跨接器的可控矽接受觸發脈衝導通，將勵磁電流瞬時導入滅磁回路，直至磁場 能量釋放完。
d 、跨接器作為勵磁繞組和可控矽整流器過電壓保護。逆變滅磁是將能量釋放在勵磁變 低壓繞組上，逆變滅磁在滅磁開關分閘時間內完成的，一般是在毫秒內完成。磁場開關 跳開後通過非線性電阻實現滅磁，滅磁時間較短 2-3S 左右。