勵磁系統(tǒng)說明書

1、 福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司說明書匯編一單元×機組勵磁系統(tǒng)說明書目 錄1系統(tǒng)概況211.1前言211.2系統(tǒng)介紹211.2.1機組及勵磁系統(tǒng)的參數(shù)211.2.2系統(tǒng)描述212勵磁調(diào)節(jié)器的控制調(diào)節(jié)程序包括如下部分222.1軟件變送器222.2給定調(diào)節(jié)222.3零起升壓222.4軟起勵222.5系統(tǒng)電壓跟蹤222.6甩負荷222.7調(diào)差232.8電力系統(tǒng)穩(wěn)定器232.9限制器232.10保護器232.11切換和跟蹤242.12自檢功能242.13容錯功能242.14錄波和事件記錄253可控硅整流柜說明254滅磁及過電壓保護部分說明265初勵部分說明276使用說明276.1NES51

2、00 勵磁調(diào)節(jié)器使用說明276.2FLZ 可控硅整流柜使用說明286.3FLK 滅磁開關(guān)柜的使用說明及注意事項286.4FLR 柜的使用說明及維護281 系統(tǒng)概況1.1 前言福建大唐寧德電廠二期 2×660MW 勵磁系統(tǒng)采用自并激可控硅勵磁方式，整個勵磁系統(tǒng)共 9 臺柜，包括 1 臺調(diào)節(jié)器柜，1 臺滅磁開關(guān)柜，4 臺可控硅整流橋柜，1臺滅磁電阻柜，1 臺交流進線柜，1臺直流出線柜。1.2 系統(tǒng)介紹1.2.1 機組及勵磁系統(tǒng)的參數(shù)額定容量：660 MVA 額定定子電壓：22KV額定頻率：50Hz額定勵磁電流：4675A額定勵磁電壓：426V空載勵磁電流：1792.7A強勵倍數(shù)：2勵磁變

3、壓器參數(shù)：額定容量：7500KVA 額定電壓：20/0.852KV1.2.2 系統(tǒng)描述1) NES5100 發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器2) FLK 滅磁開關(guān)柜滅磁開關(guān)：采用進口滅磁開關(guān) HPB-60-82S；FLZ-3000 可控硅整流柜3) FLZ-3000 可控硅整流柜是單柜最大輸出 3000A/1050V 的大型可控硅整流柜，采用成熟的鋁散熱器配強迫風冷技術(shù)，換向阻容吸收回路。勵磁系統(tǒng)有四臺整流柜并列運行，共同提供發(fā)電機勵磁電流。4) FLR 滅磁電阻柜FLR滅磁電阻柜，包含勵磁系統(tǒng)中滅磁及過電壓回路，直流起勵回路。其具體內(nèi)容如下：滅磁回路：采用非線性電阻（氧化鋅）滅磁；滅磁閥片采用 ZnO 滅磁

4、閥片,每片 20KJ/60A。過電壓吸收回路：采用非線性電阻（氧化鋅）吸收過電壓；過壓閥片采用 ZnO 滅磁閥片,每片 20KJ/60A。2 勵磁調(diào)節(jié)器的控制調(diào)節(jié)程序包括如下部分2.1 軟件變送器軟件變送系統(tǒng)是形成 NES5100 高性能的關(guān)鍵之一。機端電壓的勵磁專用 PT信號、第二套 PT 信號、定子 CT 信號、轉(zhuǎn)子交流側(cè) CT 信號、系統(tǒng)電壓 PT 信號、同步采樣信號以及試驗所用的噪聲信號等模擬量經(jīng)過模擬量板采集變送后，軟件變送器高速對交流波形進行采樣，以數(shù)字形式得出勵磁控制調(diào)節(jié)所需的各種變量。軟件變送器的快速和精準是調(diào)節(jié)器正確快速調(diào)節(jié)和模型準確的基礎。經(jīng)過型式試驗驗證，經(jīng)軟件變送器采集

5、的電壓精度可高達萬分之三。2.2 給定調(diào)節(jié)節(jié)分為：電壓給定調(diào)節(jié)、電流給定調(diào)節(jié)、開環(huán)調(diào)節(jié)。給定值有最大上限和最小下限，給定的變化速度可以通過軟件設定，所有通道的電壓或勵磁電流給定均以軟件方式實現(xiàn)。在發(fā)電機空載運行狀態(tài)下，定子電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)通道（勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)通道）的整定值變化速度，為額定電壓 0.3%/s1%/s，（負載下為 0.5%/s）。上述幾種控制調(diào)節(jié)方式下的給定都是互相跟蹤，實現(xiàn)各種控制模式無擾動切換。2.3 零起升壓該控制器模塊是為了實現(xiàn)起勵過程中電壓超調(diào)最小，超調(diào)量控制在 10以內(nèi)。2.4 軟起勵為了實現(xiàn)起勵速度、起勵終值可控，起勵過程可人工干預，設計了軟起勵控制器模塊。該模塊由可設

6、定的步長來逐步升高電壓給定，并通過增減磁開入量來人工干預，使起勵過程停止。通過設定步長和終值可改變起勵速度，設置范圍較寬，可滿足各種起勵情況下的要求。2.5 系統(tǒng)電壓跟蹤為了實現(xiàn)快速并網(wǎng)，保證系統(tǒng)電壓與并網(wǎng)發(fā)電機出口電壓保持在允許范圍之內(nèi)，設計了系統(tǒng)電壓跟蹤控制器模塊。2.6 甩負荷甩負荷控制器模塊在機組解列時發(fā)揮作用，避免機端電壓上升過高。其關(guān)鍵是機組空載負載狀態(tài)的快速判斷，以及回空時的冗余判斷，避免誤判。當機組解列時，機端電壓會開始上升，調(diào)節(jié)器迅速獲得正確的回空信號后，將機端電壓穩(wěn)定在解列前的電壓水平或 100水平。2.7 調(diào)差勵磁調(diào)節(jié)器的附加調(diào)差以額定視在功率為標么值基值。附加調(diào)差作為機

7、端電壓的測量附加量帶入電壓閉環(huán)控制中去。一般來說，發(fā)電機出口直接并聯(lián)的發(fā)電機組，其勵磁調(diào)節(jié)器的附加調(diào)差需為正調(diào)差。對于發(fā)電機組在升壓變壓器高壓側(cè)并聯(lián)的機組，由于升壓變壓器電抗大，當無功負荷增大時，高壓側(cè)母線電壓下降過大，影響到機組穩(wěn)定運行，需要勵磁調(diào)節(jié)器采用負調(diào)差來補償變壓器電抗。這樣，當無功增大，機端電壓上升，可以補償一部分升壓變壓器電壓降，但在高壓側(cè)的并聯(lián)運行點，高壓側(cè)母線電壓仍略下降，從而保證了機組間無功的分配以及系統(tǒng)的穩(wěn)定。2.8 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的目的是通過引入一個附加的反饋信號，增加系統(tǒng)阻尼，以抑制同步發(fā)電機的低頻振蕩，提高發(fā)電機組（線路）最大輸出能力，有助于

8、整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性。2.9 限制器凸極同步發(fā)電機功率圓圖勵磁限制器包括 V/Hz 限制器、轉(zhuǎn)子電流限制器、過勵限制器、低勵限制器、最小勵磁限制器等。如上圖給出了凸極同步發(fā)電機的典型功率圓圖及對應的運行限值，勵磁限制器就是預防機組運行到各種運行限值以外。2.10 保護器為保障發(fā)電機的安全，NES5100 勵磁調(diào)節(jié)器有必要設置各種保護功能。l 空載過電壓保護：發(fā)電機空載運行時，機端電壓超過一定值（如1.3 倍額定電壓），且連續(xù)時間超過規(guī)定時間，開出保護信號，閉鎖脈沖輸出，逆變滅磁，保護定子絕緣。l PT 斷線保護：完整的 PT 斷線判斷邏輯，參與 PT 斷線判斷邏輯的信號量有：兩路 PT 測量值、定

9、子電流的變化量、同步電壓幅值、定子電壓負序、定子電流負序、轉(zhuǎn)子電流等模擬量，PT 熔斷器信號、空負載狀態(tài)、同步相序故障等開關(guān)量。諸多的信號量以及完善的判斷邏輯，可以及時準確的判斷出 PT 斷線狀態(tài)。當判斷出 PT 斷線后，調(diào)節(jié)模式切換至電流閉環(huán)，限制勵磁電流繼續(xù)上升，同時切換至備用通道運行。l 低勵保護（可選）：低勵保護，也稱為欠勵二段，其動作原理和欠勵限制器基本一致，只是邊界條件比欠勵限制器稍大。當運行點運行在保護曲線以外且持續(xù)一段時間后，保護動作，執(zhí)行主從切換，切除故障通道。l 失磁保護（可選）：失磁保護，也稱為欠勵三段，可以作為低勵保護的后備，動作原理與低勵保護一樣，只是采樣的邊界是發(fā)電

10、機異步邊界。當保護動作時，可只開出信號，也可聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)和滅磁開關(guān)保護發(fā)電機。l V/Hz 動作切換（可選）：判斷條件與 V/Hz 限制器判斷基本一致，伏赫比定值整定比 V/Hz 限制器稍大，動作延時時間更長。當伏赫比高于整定值時，保護啟動并計時，延時時間到則執(zhí)行主從切換，切除故障通道。l V/Hz 動作保護（可選）：判斷條件與 V/Hz 限制器判斷基本一致，只是整定值更大，延時時間更長，更難動作。當保護動作時，可只開出信號，也可聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)和滅磁開關(guān)保護發(fā)電機。2.11 切換和跟蹤NES5100 勵磁調(diào)節(jié)器中涉及多種切換與跟蹤。l 每個通道中存在自動通道的電壓閉環(huán)（AVR）、電流

11、閉環(huán)（FCR）以及純手動通道（MEC）三個部分，這三個功能模塊相互跟蹤，保證切換時無擾動。l 作為調(diào)節(jié)器整體最重要的切換是主從通道之間的切換和跟蹤。兩個通道之間的切換完全由通道自身完成，不需要配置額外的類似 PLC 等控制器。通道之間遵循以下基本原則。正常情況下 A 套為主運行，B 套跟蹤；當 A 套故障時，若 B 套無故障，切換到 B 套；當 AB兩套自動通道部分均出現(xiàn)故障時，切換到獨立手動通道運行。2.12 自檢功能調(diào)節(jié)器具有電源、硬件、軟件三大類自檢功能，并能自動對這些故障進行判斷、指示和處理(切換等)。電源檢測電源電路檢測：系統(tǒng)工作電源丟失，自動切換至備用通道，發(fā)出故障信號；電源溫度檢

12、測：當電源板溫度超過溫度設定值時，自動切換至備用通道，發(fā)出故障信號；電源幅值檢測：采集5V、±12V等工作電源，當工作電源過高或過低，超出設定值范圍時，切換至備用通道，發(fā)出故障信號；可控硅同步電壓信號及發(fā)電機機端電壓的檢測采集同步電壓以及機端電壓信號，得出同步信號幅值，通過 FPGA 邏輯監(jiān)測，異常時切換至備用通道，發(fā)出故障信號?？煽毓栌|發(fā)角度和觸發(fā)脈沖的檢測將發(fā)出的觸發(fā)角度從脈沖形成回路回讀，再與發(fā)出的觸發(fā)角度比較，發(fā)現(xiàn)異常時，切換至備用通道，發(fā)出告警信號。將輸出脈沖回讀，再與輸出脈沖比較，發(fā)現(xiàn)異常時，切換至備用通道，發(fā)出告警信號。2.13 容錯功能可自動識別調(diào)節(jié)器模擬量測量的錯誤

13、，切換調(diào)節(jié)器控制模式并報警，避免由此引發(fā)的振蕩或其它災難性后果。機端電壓容錯機端電壓采樣配置雙路 PT，各相均獨立采樣，可獲得多個電壓采樣值（直接冗余信息），即可對電壓信號進行容錯處理。定子電流測量容錯定子電流設置三個 CT 測量回路，進行三相交流獨立采樣，根據(jù)所測得的三相電流值，做容錯分析和處理。轉(zhuǎn)子電流測量容錯轉(zhuǎn)子電流設置三個 CT 測量回路，進行三相交流獨立采樣，根據(jù)三相電流的比較，容錯處理。有功功率及無功功率測量容錯發(fā)電機有功功率和無功功率均采用三相獨立采樣，通過對三相有功功率和無功功率的冗錯處理和分析。開機令及停機令容錯利用發(fā)電機運行時開機令和停機令總是互相閉鎖的特點，對開機令和停機

14、令進行容錯控制，尤其是停機令的控制，要和發(fā)電機各種工況相聯(lián)系，進行容錯控制，保證不因某一個信號的誤碼而出現(xiàn)誤開機或誤停機的事故。增、減磁信號容錯采用軟件數(shù)字整定和比較方法，防止電壓峰值 2000V 以下寬度小于特定值的干擾信號采用數(shù)字濾波手段，防止增減磁節(jié)點粘連，避免誤失磁或誤過勵。負荷開關(guān)信號容錯主斷路器信號直接關(guān)乎發(fā)電機組的運行工況，利用發(fā)電機負載時定子電流必然存在的事實，將定子電流和主斷路器信號進行容錯控制，及時正確判斷發(fā)電機工況，作出正確控制。同時還可以及時發(fā)現(xiàn)主斷路器誤傳信號，通知機組維修人員處理，避免事故發(fā)生。2.14 錄波和事件記錄調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)\行中的數(shù)據(jù)進行手動或自動錄波?？?/p>

15、實現(xiàn)：手動錄波：由人工啟動錄波。試驗自動錄波：當在調(diào)試界面下做階躍試驗，會自動錄波。故障或異常自動錄波：如：發(fā)生勵磁調(diào)節(jié)器從運行通道切向備用通道，當發(fā)生強勵、過勵、欠勵、硬件故障、軟件故障時，都能自動錄波。錄波功能能夠記錄所有模擬量和所有的開關(guān)量，保留故障發(fā)生前 10 秒后 10 秒的波形和異常狀態(tài)，完全保護故障現(xiàn)場，有利于故障的分析和事故的追憶。由于采用 FLASH 芯片保存錄波以及事件紀錄，可使得調(diào)節(jié)器掉電，數(shù)據(jù)不丟失。3 可控硅整流柜說明FL3000/1050 可控硅整流柜是 FLZ 系列中的一種標準配置設備，已廣泛用于大機組勵磁系統(tǒng)中。該型整流柜是三相全控型整流柜，單柜單橋布置，采用鋁

16、散熱器，串行風道。在強迫風冷條件下保證額定的出力能力，在停風后，自冷運行時仍能保證較高的輸出能力。l 設備的額定參數(shù)最大輸出電壓：1050V 額定輸出電流：3000Al 設備的配置每個整流柜配置以下元器件帶散熱器的大功率組件六只，選用進口ABB大容量元件3170A/4200V配有過電壓保護器一套配有快熔及快熔指示器各六只配有進口風機2臺配有風壓、風溫傳感器各2套 配有六只1.5萬伏脈沖變壓器 設有脈沖切除把手配有整流橋輸出電流表配有快熔及快熔指示器各六只l 風機型號：DDM10-8/550,AC380V 額定電壓：380V 頻率：50HZ 流量：3000m3/h整流柜技術(shù)原理：該整流柜整流橋采

17、用三相全控整流原理，六組雙脈沖分別控制橋臂上的六只可控硅元件，輸出平均電壓與輸入的交流電壓及脈沖控制之間的關(guān)系如下：Ud= 1.35×U2× Cos其中：Ud是整流橋輸出的直流電壓U2是整流橋的輸入交流電壓 是脈沖控制角當90°u65308X 150°u26102X，輸出電壓Ud為負值，整流橋處于逆變狀態(tài)當10°u65308X 90°u26102X，輸出電壓Ud為正值，整流橋處于輸出電流狀態(tài)。散熱技術(shù)方案：冷卻系統(tǒng)由元件的散熱器、風道、風機組成，F(xiàn)LZ-3000可控硅整流柜使用鋁型材散熱器，串聯(lián)風道布置、雙風機冷卻，介紹如下：鋁型材散

18、熱器鋁型材散熱器的尺寸如下：240mm（寬）×106mm（高）×350mm（長）本設備的冷卻方式是風機強迫風冷，強迫風冷系統(tǒng)故障后，設備可在停風狀態(tài)下，維持900A電流運行2小時。風機電源采用雙路供電，供電電源取自2路廠用電，任何一路電源掉電，都不影響風機運行。功率柜裝設風溫、風壓控制器，能有效的監(jiān)控風溫和風壓的變化，及時掌握功率柜運行工況的變化，當功率柜發(fā)生故障時，能及時報警指示。4 滅磁及過電壓保護部分說明滅磁原理：強迫轉(zhuǎn)子電流流經(jīng)一高阻值的滅磁回路，將轉(zhuǎn)子能量消耗在滅磁回路上，直至轉(zhuǎn)子能量到零，轉(zhuǎn)子電流到零。稱之為：滅磁電阻耗能型滅磁方式，又稱之為：移能型滅磁方式。在

19、需要滅磁的時候，為轉(zhuǎn)子電感回路接通一滅磁電阻旁路，強迫轉(zhuǎn)子電流流經(jīng)這一高阻值的滅磁旁路，將轉(zhuǎn)子能量消耗在滅磁回路的電阻上，直到到零而完成滅磁。滅磁電阻耗能型滅磁方式又稱為：移能型滅磁方式。有兩種劃分方式： 滅磁電阻的形式有：非線性電阻氧化鋅、非線性電阻碳化硅、線性電阻。 移能的方式有：直流開關(guān)移能方式、交流開關(guān)移能方式、跨接器移能方式。直流開關(guān)移能滅磁：滅磁開關(guān)裝設在直流側(cè)。交流開關(guān)移能滅磁：滅磁開關(guān)裝設在交流側(cè)?？缃悠饕颇軠绱牛翰皇褂脺绱砰_關(guān)而使用跨接器。注：本廠采用的滅磁形式為直流開關(guān)移能滅磁。5 初勵部分說明為了保證機組每次能快速、可靠地完成起勵，勵磁系統(tǒng)必需配置初勵回路。本系統(tǒng)的初勵方

20、式單相交流 380V 電源起勵。初勵回路由調(diào)節(jié)器自動控制投入和退出，起勵超時也會自動退出；若起勵不成功會發(fā)出報警信號。6 使用說明6.1 NES5100 勵磁調(diào)節(jié)器使用說明調(diào)節(jié)器有三種狀態(tài)：等待，空載，并網(wǎng)。等待過程檢測各種模擬數(shù)字量，但是不發(fā)脈沖，直到開機邏輯滿足，進入空載流程，調(diào)節(jié)器發(fā)脈沖；當油開關(guān)合上，調(diào)節(jié)器即進入并網(wǎng)狀態(tài)，檢測各種限制。（1） 自動開機邏輯一般情況下，開機應滿足下列的順序控制邏輯：有開機令無停機令無頻率鎖時初勵電源已投入，則調(diào)節(jié)器自動起勵建壓至空載額定值的95%（注：5%-100%之間都可以整定，這里不妨設置為 95%）（2） 自動停機邏輯空載逆變條件有三個；停機令或端

21、電壓大于 130%或頻率低于 45Hz。當調(diào)節(jié)器根據(jù)有功無功測量值判斷為空載狀態(tài)，這時有停機令，則自動逆變滅磁，但當機組仍并網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)器有容錯功能，調(diào)節(jié)器不會逆變滅磁。（3） 增減磁設定調(diào)節(jié)器接受本柜增減磁按鈕輸入，也接受遠方硬接點輸入，還接受 DCS通訊過來的信號。三者在地位上是平等的，無優(yōu)先級區(qū)別。調(diào)節(jié)器能夠防止增減節(jié)點粘連，避免失磁和誤強勵。（4） 電壓/電流環(huán)跟蹤當在電壓閉環(huán)運行時，電流給定值跟蹤電流測量值，當在電流閉環(huán)運行時，電壓給定值跟蹤電壓測量值。保證電壓環(huán)和電流環(huán)之間切換無擾動。（5）A/B 通道切換及跟蹤微機勵磁調(diào)節(jié)器配置了完全獨立的雙自動通道，每通道均能獨立帶負荷運行，

22、雙自動通道之間互為備用，可以人為切換和故障下自動相互切換，切換無擾動，保證機組安全運行，切換邏輯如下：當 A 套運行時，B 套無故障，工作方式有兩種選擇：其一，由 A/B套選擇切換開關(guān)切至 B 套運行，其二，A 套故障自動切至 B 套運行。當 B 套運行時，A 套無故障，工作方式有兩種選擇：其一，由 A/B 套選擇切換開關(guān)切至 A 套運行，其二，B 套故障自動切至 A 套運行。當在自動主通道運行時，自動備用通道有故障，這時手動或自動均無法切至備用自動通道運行。6.2 FLZ 可控硅整流柜使用說明LZ 可控硅整流柜使用應注意以下幾方面的問題：主回路開關(guān)操作，風機電源及風機運行控制，故障信號及維護

23、檢修。（1）主回路開關(guān)操作功率柜主回路開關(guān)一般為空氣開關(guān)或刀閘，這些開關(guān)不作為帶負荷操作開關(guān)，當功率柜帶電流運行時如要退出并列運行的某一柜，建議不要直接分交流側(cè)或直流側(cè)刀閘，以防負荷電流不能正常轉(zhuǎn)移時，刀閘不能有效分斷大電流而發(fā)生燃弧而引起事故。正確的操作是切除與該整流橋?qū)拿}沖信號，使整流橋輸出電流降為零，再切除交流或直流刀閘。（2）風機電源及風機控制風機電源取自交流 380 伏，風機啟動方式有兩種，一種自動控制，自動控制信號由調(diào)節(jié)器來，當滿足風機啟動條件機端電壓大于 20%或有油開關(guān)并網(wǎng)信號，風機自動啟動，投入運行。另一種是手動控制，當給上手動控制開關(guān)時，風機投入運行。風機自動方式時，當機組空載停機，調(diào)節(jié)器逆變滅磁，機端電壓小于 20%，則風機自動停止。（3）當可控硅內(nèi)發(fā)生熔絲熔斷后，應盡可能退出故障柜，排除故障原因更換熔斷熔絲，如本柜無法退出運行，則應限制機組的出力，直至機組退出運行。（4）當有風機停風信號出現(xiàn)時，應及時修復