《同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計報告》

同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計報告目錄TOC\o"1-3"\h\u1154一、前言 17657二、設(shè)計原則 221402（一）勵磁功率單元： 221637（二）勵磁調(diào)節(jié)器： 213501（三）發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組： 320573三、設(shè)計方案的選擇 322801（一）他勵式勵磁系統(tǒng) 315082（1）直流勵磁機(jī)系統(tǒng) 313681（2）交流勵磁機(jī)系統(tǒng) 427091（二）自勵式勵磁系統(tǒng) 75180（1）自并勵勵磁系統(tǒng) 725606（2）自復(fù)勵勵磁系統(tǒng) 822148四、勵磁控制系統(tǒng)改造的必要性和可行性 811433（一）勵磁系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性達(dá)不到要求 826572（二）改造的經(jīng)濟(jì)費用較低 927226（三）徹底解決一些原系統(tǒng)的性能瓶頸 916575（四）改造技術(shù)成熟 930098五、同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的改造設(shè)計 930847（一）改造后發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的功能要求 928474（二）改造后的勵磁控制系統(tǒng)需要滿足的主要性能指標(biāo) 108568（三）改造前的準(zhǔn)備工作 11185941.現(xiàn)場調(diào)查階段 11219902.準(zhǔn)備階段 12124163.制定4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造方案 13147024.4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造發(fā)變組部分電氣圖設(shè)計 1413477（四）電氣主設(shè)備的設(shè)計選擇 1683001.母線的選擇 1698572.高壓斷路器和的選擇 18212363.隔離開關(guān)的選擇 241814.互感器的選擇 28206285.避雷器的選擇 33159366.高壓熔斷器的選擇 34254266.支柱絕緣子和穿墻套管的選擇 35225407.消弧線圈的選擇 37898（五）就地勵磁控制室部分 379941.4#發(fā)電機(jī)勵磁控制室內(nèi)發(fā)電機(jī)出線端子箱設(shè)計 40234002.GEC-300S勵磁調(diào)節(jié)裝置人機(jī)操作界面介紹 4126646（六）遠(yuǎn)方控制室內(nèi)部分 42288611.控制盤設(shè)計 42208342.遠(yuǎn)方信號盤設(shè)計 44275403.新增失磁保護(hù)盤設(shè)計 449418六、結(jié)論 4427955參考文獻(xiàn) 45一、前言勵磁系統(tǒng)通過向轉(zhuǎn)子繞組提供電流使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子建立旋轉(zhuǎn)磁場，其供給的電流大小對發(fā)電機(jī)輸出的特性參數(shù)具有直接影響。勵磁系統(tǒng)中的控制部分根據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)端電流、功率因數(shù)、機(jī)端電壓等參數(shù)的反饋，對功率輸出單元向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈提供的勵磁電流進(jìn)行自動調(diào)整，使發(fā)電機(jī)滿足在不同模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)定可靠的勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，在當(dāng)今電網(wǎng)的復(fù)雜環(huán)境下，更保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效提高電力系統(tǒng)的性能指標(biāo)，從電能生產(chǎn)環(huán)節(jié)保證了電網(wǎng)的健康程度。在工業(yè)、科技等領(lǐng)域飛速發(fā)展的當(dāng)今社會，在人們多元化的日常生活中，電都是不可或缺的一部分。隨著社會的發(fā)展，對電力的需求逐漸旺盛，電網(wǎng)的容量在不斷擴(kuò)大，而中小型發(fā)電機(jī)組由于其在熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)發(fā)電、二次循環(huán)發(fā)電等方面發(fā)揮的特殊作用是許多大型發(fā)電機(jī)組無法替代的，所以仍然保持了相當(dāng)數(shù)量的機(jī)組運(yùn)行。這些分布式的中小型發(fā)電機(jī)組對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、電能質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求。我國于上世紀(jì)70~80年代建成投產(chǎn)，目前仍然在運(yùn)的中小型汽輪發(fā)電機(jī)組，其勵磁系統(tǒng)多為同軸直流勵磁機(jī)組成，設(shè)備技術(shù)水平落后、設(shè)備健康程度差，存在著諸多缺陷：其控制系統(tǒng)相比如今的微機(jī)控制系統(tǒng)，存在大量硬接線，致使回路非常復(fù)雜，不利于檢修人員對缺陷的處理和日常的維護(hù)等工作；多數(shù)元器件超期服役，瀕臨淘汰，勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證。早期中小型發(fā)電機(jī)同軸直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)已經(jīng)無法適應(yīng)越來越復(fù)雜的電力系統(tǒng)運(yùn)行條件，同時對電網(wǎng)電能質(zhì)量的可靠性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。所以，必須對上一代勵磁系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。A熱電廠于1958年建廠，一期工程建設(shè)2×25MW汽輪發(fā)電機(jī)組，1#、2#機(jī)已于2010年關(guān)停；二期工程于1983年建設(shè)2×25MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，3#、4#發(fā)電機(jī)配套勵磁系統(tǒng)均為同軸直流勵磁機(jī)方式，其中3#發(fā)電機(jī)已于2008年完成針對勵磁系統(tǒng)的改造，由直流勵磁機(jī)改為自并勵勵磁系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，運(yùn)行狀況良好；4#發(fā)電機(jī)勵磁方式仍為同軸直流勵磁機(jī)勵磁，存在勵磁系統(tǒng)設(shè)備超期服役、勵磁機(jī)振動大、特性變化明顯、調(diào)節(jié)裝置響應(yīng)時間長、動態(tài)性能差、運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定等問題，需要運(yùn)行人員對機(jī)組參數(shù)進(jìn)行密切監(jiān)視和頻繁調(diào)整，很難滿足在大電網(wǎng)環(huán)境下安全運(yùn)行的要求；三期工程于2002年建設(shè)一臺60MW雙抽供熱式5#汽輪發(fā)電機(jī)，配套勵磁系統(tǒng)為哈爾濱電機(jī)廠的第一代自并勵勵磁產(chǎn)品，控制系統(tǒng)型號HWLT-4型，由于運(yùn)行年限超過了一般電子元器件的使用壽命以及系統(tǒng)自身的邏輯設(shè)計缺陷，近些年該勵磁系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障：運(yùn)行過程中不明原因的工控機(jī)自動主從切換；系統(tǒng)參數(shù)波動時發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓維持不穩(wěn)，功率輸出元件沒有在時限內(nèi)達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)勵倍數(shù)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁；起勵過程中AVR模塊控制邏輯失效，無法升至額定電壓，只能采用FCR方式起勵；滅磁開關(guān)機(jī)械部分卡澀，滅磁效果不好容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子過電壓等。本文將以A熱電廠4#汽輪發(fā)電機(jī)組直流勵磁系統(tǒng)改造為自并勵勵磁系統(tǒng)方式以及5#汽輪發(fā)電機(jī)組自并勵勵磁系統(tǒng)整體更換升級改造為研究對象，通過對改造方案的研究確立和具體實踐，以及后期的安裝調(diào)試工作，提出解決自并勵改造實施中遇到問題的辦法，為其他同類型發(fā)電廠工程技術(shù)人員在實施自并勵改造時提供幫助和參考。二、設(shè)計原則勵磁系統(tǒng)是指為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組提供可控勵磁電流以使其建立磁場的設(shè)備。勵磁系統(tǒng)主要由以下三（二）部分組成：（一）勵磁功率單元勵磁功率單元是指負(fù)責(zé)向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供可調(diào)節(jié)的直流勵磁電流的勵磁電源部分。（二）勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)電氣儀表、測控裝置等的參數(shù)反饋和實際運(yùn)行的要求，自動調(diào)節(jié)勵磁功率單元輸出的勵磁電流。主要包含兩種：半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器和微機(jī)數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。半導(dǎo)體模擬勵磁調(diào)節(jié)器主要包含了測量比較單元、綜合放大單元、移相觸發(fā)單元和穩(wěn)壓電源以及各種輔助功能單元。微機(jī)數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器主要包含了模擬量輸入/輸出通道、開關(guān)量輸入/輸出通道和數(shù)字式移相觸發(fā)器。（三）發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組形成了發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場，為發(fā)電機(jī)提供無功。勵磁調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)勵磁主要是在發(fā)電機(jī)出力變化以及系統(tǒng)故障等工況下，保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定或維持在給定的水平；在多臺發(fā)電機(jī)組同時運(yùn)行時，還起到了保證機(jī)組間無功合理分配的作用；性能優(yōu)良的勵磁系統(tǒng)能與繼電保護(hù)裝置很好地配合，提高繼電保護(hù)動作的靈敏性，保障了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。三、設(shè)計方案的選擇按照供電方式分類，勵磁系統(tǒng)共分為兩大類：由外部電源提供勵磁電源的他勵式勵磁系統(tǒng)和由發(fā)電機(jī)自身供給勵磁電源的自勵式勵磁系統(tǒng)。（一）他勵式勵磁系統(tǒng)（1）直流勵磁機(jī)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，同步發(fā)電機(jī)的容量受到汽輪機(jī)部分蒸汽溫度壓力參數(shù)的限制，一般在100MW以下，所需的勵磁容量較小，勵磁電流直接由發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機(jī)供給，即直流勵磁機(jī)系統(tǒng)，原理如圖2.1所示。圖2.1直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)原理示意圖直流勵磁機(jī)與主發(fā)電機(jī)同軸，以3000r/min的轉(zhuǎn)速共同旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組通過安裝在發(fā)電機(jī)大軸上的固定電刷和滑環(huán)，獲得勵磁機(jī)供給的直流電流以建立旋轉(zhuǎn)磁場。這種勵磁方式在發(fā)電機(jī)勵磁技術(shù)發(fā)展初期時具有一定的優(yōu)點：勵磁電流獨立，減少了自用電消耗，是電力生產(chǎn)發(fā)展初期發(fā)電機(jī)普遍采用的勵磁方式。直流勵磁機(jī)的缺點：自動勵磁調(diào)節(jié)時，由于存在副勵磁繞組，要控制勵磁電流需要先改變勵磁機(jī)勵磁繞組的電流大小，以控制直流勵磁機(jī)的輸出電流；手動調(diào)節(jié)時需要調(diào)節(jié)繞組回路中的變阻器以改變回路電流大小。兩種勵磁調(diào)節(jié)方式的速度都很慢，且零部件較多，造成維護(hù)工作量大；由于直流勵磁機(jī)和主發(fā)電機(jī)同軸，機(jī)組軸系較長，容易引起機(jī)組的振動；且由于直流勵磁機(jī)速度較高，受換向器（整流子）的限制，勵磁機(jī)的容量受限，無法應(yīng)用于大容量的機(jī)組。（2）交流勵磁機(jī)系統(tǒng)1）靜止整流器勵磁系統(tǒng)隨著社會發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)力和人們生活水平的提高，對電力的需求日益旺盛。在我國以火力發(fā)電為主要電力供給的結(jié)構(gòu)中，中小型汽輪發(fā)電機(jī)的容量已經(jīng)不能滿足越來越大的負(fù)荷需求，同時隨著設(shè)計制造水平的提升，汽輪機(jī)的蒸汽溫度和壓力隨之提高。發(fā)電機(jī)單機(jī)容量從小于100MW逐漸增大，相應(yīng)勵磁系統(tǒng)的容量也增大，應(yīng)用在中小型機(jī)組上的直流勵磁機(jī)系統(tǒng)受機(jī)械整流子限制而無法提供更大的勵磁容量。在大功率半導(dǎo)體整流元件制造技術(shù)成熟后，交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)就逐漸應(yīng)用到大容量發(fā)電機(jī)勵磁功率元件中，原理如圖2.2所示。圖2.2靜止整流器勵磁系統(tǒng)原理示意圖交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)全名為交流勵磁機(jī)-靜止整流器勵磁系統(tǒng)，主要由交流發(fā)電機(jī)和半導(dǎo)體整流元件組成，常稱為三機(jī)勵磁系統(tǒng)。三機(jī)勵磁系統(tǒng)的“三機(jī)”指發(fā)電機(jī)、主勵磁機(jī)和副勵磁機(jī)，三者同軸旋轉(zhuǎn)。與直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)一樣，三機(jī)勵磁系統(tǒng)也有整流裝置、自動勵磁電壓調(diào)節(jié)器、滑環(huán)和炭刷、滅磁電阻和滅磁開關(guān)等部件。由于勵磁機(jī)是交流輸出，不會受到換向器的制約，因此勵磁容量比直流勵磁機(jī)系統(tǒng)要大。但調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流首先需要調(diào)節(jié)交流主勵磁機(jī)的勵磁電流，理論上調(diào)節(jié)過程有“時滯”。和直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)相比，由于旋轉(zhuǎn)部件更多、軸系也更長、軸承座更多，更易引起機(jī)組振動超標(biāo)，而且后期勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障可能性會增大。這種勵磁方式原蘇聯(lián)的發(fā)電機(jī)采用較多，我國于上世紀(jì)70年代初引進(jìn)，多數(shù)應(yīng)用于100MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)組。2）無刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)即沒有滑環(huán)和炭刷的勵磁系統(tǒng)，也是“三機(jī)”勵磁系統(tǒng)的一種。但與傳統(tǒng)意義上的三機(jī)勵磁不同的是，整流裝置是和發(fā)電機(jī)、主勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的。無刷勵磁系統(tǒng)原理如圖2.3所示。圖2.3旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)原理示意圖無刷勵磁系統(tǒng)的特點：①交流勵磁機(jī)感生出的電勢經(jīng)過不可控整流橋整流，無需換向器，可適用于更大容量的發(fā)電機(jī)；②由于沒有滑環(huán)和炭刷，因而不會有炭刷打火問題，可靠性高，利于長期運(yùn)行，實現(xiàn)盡可能少的維護(hù)；③勵磁回路的滅磁開關(guān)裝設(shè)在勵磁機(jī)之前，發(fā)生事故后系統(tǒng)跳閘，無法迅速使回路滅磁；④由于勵磁機(jī)的電樞和整流裝置與主軸一同旋轉(zhuǎn)，無法直接引出和測量勵磁電流和電壓等參數(shù)。美國西屋公司、日本三菱公司、德國西門子公司、法國阿爾斯通公司均具有無刷勵磁系統(tǒng)技術(shù)。我國曾引進(jìn)了美國西屋技術(shù)應(yīng)用于300MW和600MW發(fā)電機(jī)，但由于其對旋轉(zhuǎn)整流器的制造和安裝工藝要求較高，并且損壞后維修難度大，現(xiàn)在已經(jīng)被更先進(jìn)的勵磁技術(shù)所替代。（二）自勵式勵磁系統(tǒng)（1）自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)又稱自并勵靜止勵磁系統(tǒng)。這種勵磁系統(tǒng)的特點是：①和以往的勵磁技術(shù)不同，沒有主副勵磁機(jī)，勵磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端，經(jīng)可控硅靜止整流器整流后，通過滑環(huán)和電刷供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組勵磁；②無旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)簡單，軸系短，軸承座少，有利于減少機(jī)組軸系振動；③配有滅磁回路，可以對異常情況快速響應(yīng)；④可以提供較大的勵磁功率。自并勵勵磁系統(tǒng)原理如圖2.4所示。圖2.4自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)是目前大型水電普遍采用的勵磁系統(tǒng)，也為大中型火力發(fā)電廠主要采用，目前也應(yīng)用于許多核電機(jī)組。但由于自并勵勵磁系統(tǒng)的許多元件都是集成電路，這就要求許多關(guān)鍵元器件在高溫、潮濕和粉塵等環(huán)境下工作的穩(wěn)定性，并且隨著運(yùn)行時長的增加，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能會受到器件老化等因素的影響，要求運(yùn)行和維護(hù)人員注意日常的巡視和定期的維護(hù)工作。（2）自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)自復(fù)勵系統(tǒng)也是靜止勵磁的一種，勵磁電源由并聯(lián)在發(fā)電機(jī)機(jī)端的勵磁變壓器和串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路中性點處的的大功率電流互感器共同提供，經(jīng)由可控硅整流后供給轉(zhuǎn)子勵磁繞組。大功率電流互感器串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路中性點處，其作用是向發(fā)電機(jī)輸出較大的勵磁電流，以彌補(bǔ)在系統(tǒng)發(fā)生短路時由于機(jī)端電壓的降低，整流變壓器輸出的不足。這種勵磁系統(tǒng)的勵磁反應(yīng)速度較快，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。但串聯(lián)的電流互感器（變壓器）一次側(cè)電壓高、電流大，設(shè)計和制造復(fù)雜，更不利于安裝布置；同時晶閘管的換向過電壓和換弧壓降也較大，因此應(yīng)用范圍并不廣泛。四、勵磁控制系統(tǒng)改造的必要性和可行性（一）勵磁系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性達(dá)不到要求原4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的KFD-3型相復(fù)勵勵磁調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)精度差，反應(yīng)靈敏度不夠；調(diào)節(jié)裝置本身不具備保護(hù)及限制功能，與發(fā)變組保護(hù)的電磁式繼電器配合度不好，無法適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對勵磁調(diào)節(jié)和保護(hù)裝置的要求；經(jīng)過30多年的運(yùn)行，關(guān)鍵設(shè)備老化嚴(yán)重、故障率上升，備品備件采購困難，一旦出現(xiàn)問題將直接威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，改造工作勢在必行。原5#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的HWLT-4型勵磁調(diào)節(jié)裝置屬于早期自并勵勵磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)邏輯性不好，工控機(jī)切換不穩(wěn)定；工控機(jī)內(nèi)部的硬件板件較多，其中任一塊板件出現(xiàn)故障查找難度較大，整體更換費用較高并且采購周期長；早期盤柜的密封性不好，勵磁系統(tǒng)盤柜維護(hù)工作難度大，無法滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求。（二）改造的經(jīng)濟(jì)費用較低隨著原勵磁系統(tǒng)故障率升高，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備誤動造成的頻繁啟停機(jī)的經(jīng)濟(jì)損失，加之采購備品備件費用昂貴，對勵磁系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)費用并不太高，穩(wěn)定性反而會加強(qiáng)，從長遠(yuǎn)角度看有利于機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)可以接受。（三）徹底解決一些原系統(tǒng)的性能瓶頸對兩臺發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的改造升級，可以有效解決發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)精度差、調(diào)節(jié)速度慢、保護(hù)功能缺失、調(diào)節(jié)邏輯性不好、設(shè)備穩(wěn)定性差、設(shè)備備品備件采購困難等問題。（四）改造技術(shù)成熟A熱電廠電氣技術(shù)人員做了周密的調(diào)研準(zhǔn)備工作，參考了國內(nèi)同機(jī)型機(jī)組或同型號勵磁系統(tǒng)的勵磁系統(tǒng)改造情況，在工程上實現(xiàn)較為簡單，改造技術(shù)較為成熟。五、同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的改造設(shè)計（一）改造后發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的功能要求1.人機(jī)交互界面顯示要準(zhǔn)確全面。根據(jù)現(xiàn)場電氣設(shè)備的實際運(yùn)行情況，在界面上實時顯示發(fā)電機(jī)、斷路器等需要監(jiān)視的狀態(tài)和發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓電流、勵磁電壓電流、有功功率、無功功率，系統(tǒng)電壓和頻率等參數(shù)。2.實現(xiàn)故障自動報警功能。當(dāng)勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠準(zhǔn)確發(fā)出事故音響和指示燈閃光信號，提示運(yùn)行人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況。3.實現(xiàn)故障自動切換功能。當(dāng)工作電源出現(xiàn)故障時能夠及時切換到備用電源供電，以及當(dāng)勵磁系統(tǒng)單套功率單元或控制單元出現(xiàn)故障時，能夠迅速切換到其他備用設(shè)備，以保障發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的正常運(yùn)作，防止發(fā)電機(jī)跳閘等非停事件的發(fā)生。4.實現(xiàn)勵磁系統(tǒng)遠(yuǎn)方操作、報警等功能。對于機(jī)端電壓達(dá)到6.3kV的各種發(fā)電機(jī)勵磁設(shè)備，除了可以就地操作外，實現(xiàn)遠(yuǎn)方起勵滅磁、增減磁等操作，以及向遠(yuǎn)方控制室內(nèi)的運(yùn)行人員指示勵磁設(shè)備狀態(tài)和異常等信息。5.允許其他系統(tǒng)通訊接入。由于后續(xù)可能涉及到電廠自動化裝置的升級改造和故障錄波等裝置的接入，以及電網(wǎng)調(diào)度等要求，改造后的發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)要求可以采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議和通訊接口，便于其他系統(tǒng)通訊接入。6.具有自動故障錄波等功能。當(dāng)勵磁系統(tǒng)本身或發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)等出現(xiàn)異?；蚬收蠈?dǎo)致系統(tǒng)波動或發(fā)電機(jī)跳閘后，能夠準(zhǔn)確記錄異?；蚬收习l(fā)生時間和波形，便于事故分析及檢修人員對系統(tǒng)的維護(hù)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。7.要與現(xiàn)有發(fā)電機(jī)—變壓器組保護(hù)配合良好。原4#發(fā)電機(jī)—變壓器組保護(hù)為電磁型繼電器保護(hù)，需要將改造后的勵磁電流電壓等采樣數(shù)據(jù)接入原保護(hù)裝置中，保證發(fā)電機(jī)—變壓器組保護(hù)的正常運(yùn)行。（二）改造后的勵磁控制系統(tǒng)需要滿足的主要性能指標(biāo)根據(jù)《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》DL/T843-2010中對汽輪發(fā)電機(jī)自并勵靜止勵磁的技術(shù)要求，以及對國內(nèi)幾家主流勵磁系統(tǒng)制造廠商設(shè)備參數(shù)的情況進(jìn)行了解，參考4#、5#發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)，改造后的勵磁系統(tǒng)需要滿足以下性能指標(biāo)：1.調(diào)壓范圍：自動：10%~120%；手動：5%~130%2.調(diào)壓精度≤空載額定電壓的0.1%3.調(diào)差范圍±15%，級差0.1%可調(diào)4.穩(wěn)態(tài)增益≥500倍5.暫態(tài)增益≥40倍6.調(diào)壓速度：0.5%~1%額定空載電壓/秒7.電壓分辨率≤0.05%額定空載電壓8.V/F特性：不大于±0.25%額定空載電壓/1Hz9.勵磁系統(tǒng)響應(yīng)時間：上升值≤0.07s；下降值≤0.12s；電壓響應(yīng)比≥2.010.5%空載階躍響應(yīng)超調(diào)量≤階躍量10%，震蕩次數(shù)小于2次，時間小于3s11.100%零起升壓：最大電壓≤110%空載額定電壓，震蕩次數(shù)小于2次，時間小于5s12.功率消耗：小于300W13.其他指標(biāo)要求：設(shè)備配置原則：滿足發(fā)電機(jī)額定超負(fù)荷及1.1倍勵磁電流下長期運(yùn)行的要求，同時滿足2.0倍勵磁電壓和2.0倍勵磁電流短時強(qiáng)勵的要求，因此設(shè)備選型都必須有足夠的裕度。（三）改造前的準(zhǔn)備工作1.現(xiàn)場調(diào)查階段4#發(fā)電機(jī)原有勵磁系統(tǒng)待改造共分為5部分：勵磁機(jī)本體部分、就地控制部分、遠(yuǎn)程控制部分、保護(hù)部分和發(fā)電機(jī)出口部分。勵磁機(jī)本體部分：勵磁機(jī)本體部分包含安裝在發(fā)電機(jī)尾部的直流勵磁機(jī)和放置在就地控制室外的備用勵磁機(jī)，其中直流勵磁機(jī)采用與發(fā)電機(jī)同軸布置，改造后需要將其拆除以縮短機(jī)組的軸系長度，提高機(jī)組的穩(wěn)定性；備用勵磁機(jī)和控制箱設(shè)置在勵磁控制室以外，需斷開與發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的回路，徹底拆除接線，嚴(yán)防出現(xiàn)寄生回路造成接地事故。為了保證新勵磁系統(tǒng)能盡快上電試驗和投運(yùn)，拆除的備用勵磁機(jī)部分可延后處理。就地控制部分：就地控制部分包含發(fā)電機(jī)電壓互感器及其刀閘、發(fā)電機(jī)二次出線端子箱、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)及滅磁電阻等裝置。圖3.14#發(fā)電機(jī)舊勵磁小間發(fā)電機(jī)出線端子箱及發(fā)電機(jī)PT小車開關(guān)遠(yuǎn)程控制部分：遠(yuǎn)程控制部分包含快速勵磁調(diào)節(jié)器（KFD-3）控制柜、勵磁調(diào)節(jié)電阻、接觸調(diào)壓器、和電流電壓表計、信號光字牌等。保護(hù)部分：主要包含失磁保護(hù)盤柜一面，舊失磁保護(hù)由電磁型繼電器組成，包含構(gòu)成失磁保護(hù)跳閘判據(jù)以及強(qiáng)勵回路的轉(zhuǎn)子電壓繼電器、電壓繼電器、失磁繼電器和時間繼電器、中間繼電器等。發(fā)電機(jī)出口部分：在參照電氣系統(tǒng)一二次圖紙勘察現(xiàn)場設(shè)備時，電氣技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)原4#發(fā)電機(jī)用于直流勵磁采樣的CT只有A、C兩相，按照廠家設(shè)備技術(shù)要求，需要在發(fā)電機(jī)出口母線B相增加一組CT。2.準(zhǔn)備階段經(jīng)過前期對現(xiàn)場的勘察發(fā)現(xiàn)，就地控制部分4#發(fā)電機(jī)勵磁配電室內(nèi)原有發(fā)電機(jī)PT小車開關(guān)柜占據(jù)了室內(nèi)較大空間，對于新設(shè)備的布置造成很大影響，所以考慮在保證安全距離的前提下，將原有發(fā)電機(jī)PT柜整體更換為墻壁式PT柜；原有空間依然無法放置新增勵磁變壓器設(shè)備，需擴(kuò)建4#發(fā)電機(jī)勵磁配電室空間。圖3.2勵磁小間擴(kuò)建改造現(xiàn)場和為4#發(fā)電機(jī)新勵磁系統(tǒng)配置的勵磁變壓器3.制定4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造方案為了保證改造工作的有序推進(jìn)，首先編制了《A熱電廠4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造方案》，在方案中明確了改造的組織機(jī)構(gòu)、改造的具體實施方案、人員分工、調(diào)查及準(zhǔn)備工作、工期安排、安全技術(shù)措施等，為改造的成功實施奠定了基礎(chǔ)。圖3.34#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造方案電纜統(tǒng)計表4.4#發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造發(fā)變組部分電氣圖設(shè)計由于4#發(fā)電機(jī)建設(shè)于1983年，30多年來經(jīng)過多次大大小小的技術(shù)改造，原有發(fā)變組系統(tǒng)的電氣圖紙已經(jīng)無法準(zhǔn)確與現(xiàn)場設(shè)備情況相匹配，并且本次勵磁系統(tǒng)改造需要一并拆除更換發(fā)電機(jī)PT，涉及的控制、計量和保護(hù)等回路影響范圍較廣，所以改造小組決定整理出現(xiàn)場的電纜，明確電纜的起點終點、規(guī)格用途等詳細(xì)資料，為舊勵磁設(shè)備和盤柜的拆除以及新設(shè)備的安裝和接線做好準(zhǔn)備。根據(jù)技術(shù)監(jiān)督的需要和運(yùn)行檢修工作的需求，在原有發(fā)變組系統(tǒng)的圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新設(shè)計繪制。4#機(jī)勵磁系統(tǒng)改造圖紙目錄圖號圖名備注JDB-002-01發(fā)電機(jī)-變壓器組電流電壓回路JDB-002-021/2發(fā)電機(jī)-變壓器組控制信號回路JDB-002-022/2發(fā)電機(jī)-變壓器組控制信號回路JDB-002-03發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)回路JDB-002-04發(fā)電機(jī)-變壓器組控制屏正面圖JDB-002-05發(fā)電機(jī)-變壓器組控制屏端子排JDB-002-06發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)屏正面圖JDB-002-07發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)屏端子排JDB-002-08勵磁系統(tǒng)主回路原理圖JDB-002-09勵磁控制器A套控制原理圖JDB-002-10勵磁控制器B套控制原理圖JDB-002-11整流柜原理接線圖JDB-002-12滅磁回路原理圖JDB-002-131/3勵磁控制器A套出線端子圖JDB-002-132/3勵磁控制器A套出線端子圖JDB-002-133/3勵磁控制器A套出線端子圖JDB-002-142/3勵磁控制器B套出現(xiàn)端子圖JDB-002-142/3勵磁控制器B套出線端子圖JDB-002-143/3勵磁控制器B套出線端子圖JDB-002-15發(fā)電機(jī)出口端子箱端子圖JDB-002-16新增失磁保護(hù)盤回路及端子排（四）電氣主設(shè)備的設(shè)計選擇1.母線的選擇110KV母線的選擇（1）母線最大持續(xù)工作電流按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇以上，選用TMY-125×10矩形母線,其集膚效應(yīng)系數(shù)當(dāng)周圍環(huán)境溫度為37℃時,溫度修正系數(shù)：（2）熱穩(wěn)定校驗正常時運(yùn)行的最高溫度:查《發(fā)電廠電氣部分》P202,表6-9得C=182,滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。（3）動穩(wěn)定校驗已知=40KA母線相間電動力=553.6(N/m)導(dǎo)體對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)最大允許跨距：330KV母線的選擇1）母線最大持續(xù)工作電流按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇,以上，選用,Φ80/72管型母線,導(dǎo)體截面955mm2，載流量2100A。2）熱穩(wěn)定校驗正常時運(yùn)行的最高溫度:查《發(fā)電廠電氣部分》P202,表6-9得C=178,滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。3）動穩(wěn)定校驗已知=11.2KA母線相間作用力：=3197(N/m)導(dǎo)體對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)最大相間應(yīng)力 2.高壓斷路器和的選擇（1）斷路器選型要求1.工作可靠2.具有足夠的開短能力3.動作快速4.具有自動重合閘性能5.結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)合理（2）1B發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)的選擇1）流過斷路器的持續(xù)工作電流：1通過斷路器的短路電流為:選擇SW2-20G型斷路器參數(shù)如下表3-1表3-1型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)額定開斷電流（KA）SW2-20G2010000120300872）校驗額定電壓和額定電流：(1)斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足:=64.3KA<87KA滿足要求(2)斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=163.5KA<300KA滿足要求(3)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：選擇GN21-20/12500型隔離開關(guān)，參數(shù)如下：額定電壓20KV額定電流12.5KA熱穩(wěn)定電流149KA動穩(wěn)定電流250KA（3）母聯(lián)及母線斷路器隔離開關(guān)的選擇1）流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為:選擇LW6-110Ⅱ型斷路器，參數(shù)如下表3-2表3-2型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)額定開斷電流（KA）LW6-110Ⅱ110315050125502）校驗額定電壓和額定電流：(1)斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足:=15.57KA<50KA滿足要求(2)斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=40KA<125KA滿足要求(3)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：’選擇GW6-110型隔離開關(guān)，參數(shù)如下：額定電壓110kv額定電流1600A熱穩(wěn)定電流50KA動穩(wěn)定電流125KA（4）聯(lián)絡(luò)變110kv側(cè)斷路器隔離開關(guān)的選擇1.流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為:選擇LW6-110Ⅱ型斷路器，參數(shù)如下表3-3表3-3型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)額定開斷電流（KA）LW6-110Ⅱ110315050125502.校驗額定電壓和額定電流：(1)斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足:=15.57KA<50KA滿足要求(2)斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=40KA<125KA滿足要求(3)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：’選擇GW6-110型隔離開關(guān)，參數(shù)如下：額定電壓110kv額定電流1600A熱穩(wěn)定電流50KA動穩(wěn)定電流125KA（4）聯(lián)絡(luò)變330kv側(cè)斷路器隔離開關(guān)的選擇1）流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為:選擇LW6-330型斷路器，參數(shù)如下表3-3表3-3型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)額定開斷電流（KA）LW6-330330315040100402）校驗額定電壓和額定電流：(1)斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足:=4.4KA<40KA滿足要求(2)斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=11.2KA<100KA滿足要求(3)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：選擇GW6-330型隔離開關(guān)，參數(shù)如下：額定電壓330kv額定電流2000A熱穩(wěn)定電流40KA動穩(wěn)定電流100KA（6）2B-4B發(fā)電機(jī)出口斷路器隔離開關(guān)的選擇1）流過斷路器的持續(xù)工作電流：通過斷路器的短路電流為:選擇SW4-20G型斷路器，參數(shù)如下表3-4表3-4型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)額定開斷電流（KA）SW4-20G206000120300872）校驗額定電壓和額定電流：(1)斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足:=83.46KA<87KA滿足要求(2)斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=212.45KA<300KA滿足要求(3)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：選擇GN21-20/12500型隔離開關(guān)，參數(shù)如下：額定電壓20KV額定電流12.5KA熱穩(wěn)定電流149KA動穩(wěn)定電流250KA3.隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)用于隔離電壓；接通或斷開很小的電流；與斷路器配合完成倒閘操作等。一般有戶內(nèi)式（N）和戶外式（W）兩種。特別是當(dāng)電壓在35KV及以上時的戶外隔離開關(guān)可配置接地刀閘。（1）1B發(fā)電機(jī)出口隔離開關(guān)的選擇1）流過隔離開關(guān)的持續(xù)工作電流：1通過隔離開關(guān)的短路電流為:選擇GN21-20/12500型隔離開關(guān)參數(shù)如下表3-5表3-5型號額定電壓（KV）額定電流(KA)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)GN21-20/125002012.51492502）校驗額定電壓和額定電流：(1)隔離開關(guān)的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=163.5KA<250KA滿足要求(2)熱穩(wěn)定：滿足條件。（2）母聯(lián)及母線隔離開關(guān)的選擇1）流過隔離開關(guān)的持續(xù)工作電流：通過隔離開關(guān)的短路電流為:選擇GW6-110型隔離開關(guān)，參數(shù)如下表3-6表3-6型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)GW6-1101101600501252）校驗額定電壓和額定電流：(1)隔離開關(guān)的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=40KA<125KA滿足要求(2)熱穩(wěn)定：滿足條件。隔離開關(guān)：’（3）聯(lián)絡(luò)變110kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇1）流過隔離開關(guān)的持續(xù)工作電流：通過隔離開關(guān)的短路電流為:選擇GW6-110型隔離開關(guān)，參數(shù)如下表3-7表3-7型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)GW6-1101101600501252）校驗額定電壓和額定電流：(1)隔離開關(guān)的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=40KA<125KA滿足要求(2)熱穩(wěn)定：滿足條件。（4）聯(lián)絡(luò)變330kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇1.流過隔離開關(guān)的持續(xù)工作電流：通過隔離開關(guān)的短路電流為:選擇GW6-330型隔離開關(guān)，參數(shù)如下表3-8表3-8型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)GW6-3303302000401002.校驗額定電壓和額定電流：(1)隔離開關(guān)的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=11.2KA<100KA滿足要求(2)熱穩(wěn)定：滿足條件。（5）2B-4B發(fā)電機(jī)出口隔離開關(guān)的選擇1）流過隔離開關(guān)的持續(xù)工作電流：通過隔離開關(guān)的短路電流為:選擇GN21-20/12500型隔離開關(guān)，參數(shù)如下表3-9表3-9型號額定電壓（KV）額定電流(A)熱穩(wěn)定電流(KA)動穩(wěn)定電流(KA)GN21-20/1250020125001492502）校驗額定電壓和額定電流：(1)隔離開關(guān)的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值:=212.45KA<250KA滿足要求(2)熱穩(wěn)定：滿足條件。4.互感器的選擇（1）電壓互感器的選擇電壓互感器（PT）是將高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷旱碾姎庠O(shè)備，有電磁式和電容式兩種。選擇電壓互感器主要是由互感器的安裝地點以及用途去選擇合適的結(jié)構(gòu)類型、準(zhǔn)確級等；額定電壓比。電壓互感器根據(jù)配電裝置可選擇屋內(nèi)屋外。一般35KV以下選用油浸式和澆注式結(jié)構(gòu)。110KV及以上選用串級式結(jié)構(gòu)或電容分壓式結(jié)構(gòu)。電壓互感器除按工作電壓進(jìn)行選擇之外，主要有繼電保護(hù)和測量的要求而定。1)13.8KV側(cè)電壓互感器的選擇:根據(jù)電壓互感器測量、同期和保護(hù)的作用，選擇戶內(nèi)油浸式結(jié)構(gòu)，單相油浸絕緣，額定電壓為13.8KV.故選用JDJ-13.8型油浸式單相電壓互感器.參數(shù):額定電壓為13.8/0.1準(zhǔn)確等級0.5.2)110KV母線電壓互感器選擇：根據(jù)電壓互感器測量、同期和保護(hù)的作用，選擇戶內(nèi)油浸式結(jié)構(gòu)，串級結(jié)構(gòu)瓷絕緣，額定電壓為110KV.故選用JCC-110串級式電壓互感器.參數(shù):額定電壓為//0.1準(zhǔn)確等級0.5.3)330kv母線電壓互感器選擇:根據(jù)電壓互感器測量、同期和保護(hù)的作用，選擇成套電容式電壓互感器，額定電壓為330KV.故選用選擇型號：TYD￡-。成套電容式電壓互感器。參數(shù):額定電壓為。準(zhǔn)確等級0.5。（2）電流互感器的選擇電力系統(tǒng)中常采用電磁式電流互感器（TA）。電流互感器的選擇首先看安裝地點和用途，確定互感器的結(jié)構(gòu)類型、準(zhǔn)確等級、額定電流比等。電流互感器由安裝地點分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。35KV以下采用戶內(nèi)式，35KV以上用戶外式或安裝式。1）發(fā)電機(jī)回路電流互感器的選擇。電壓U=13.8KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇瓷絕緣戶外型保護(hù)用電流互感器LCWB-35，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LCWB-351200/50.5/P2Ω651002）發(fā)電機(jī)出口處變壓器低壓側(cè)電流互感器的選擇電壓U=13.8KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇瓷絕緣戶外型保護(hù)用電流互感器LCWB-35，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LCWB-351200/50.5/P2Ω651003）110KV側(cè)電流互感器的選擇。電壓U=110KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇母線型瓷絕緣電流互感器LMC-10，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LMC-1020000.5/0.5及0.5/31.2Ω754）110KV母聯(lián)電流互感器的選擇電壓U=110KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇母線型瓷絕緣電流互感器LMC-10，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LMC-1020000.5/0.5及0.5/31.2Ω755）110KV出線電流互感器的選擇。電壓U=110KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇保護(hù)用電流互感器LBG-10，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.2級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LBG-10500/50.5/D601106）聯(lián)絡(luò)變壓器110KV側(cè)電流互感器的選擇電壓U=110KV通過回路最大持續(xù)工作電流故選擇保護(hù)用電流互感器LBG-10，參數(shù)如下表表3-10型號額定電流比級次組合二次負(fù)荷0.5級1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LBG-101000/50.5/D1.6Ω50905.避雷器的選擇避雷器的實質(zhì)為放電器。當(dāng)沒有雷電侵入時，它的電阻為無限大狀態(tài)，不會對地短路。當(dāng)水電廠或變電所發(fā)生雷電時，避雷器電阻會自動減到非常小，使雷電進(jìn)入，保護(hù)其他電氣設(shè)備不受到損害。對于220KV及以下的電力系統(tǒng)，會采用殘壓合適的避雷器來進(jìn)行限壓。不需要特別限制內(nèi)部過電壓。對于330KV及以上的電力系統(tǒng)，需要采用專門限制內(nèi)部過電壓的措施。（1）避雷器選擇成果表由避雷器的配置原則以及被保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣等級和安裝條件等選擇避雷器型式。避雷器型式選擇見表3-11表3-11避雷器選擇結(jié)果序號型號技術(shù)參數(shù)安裝地點避雷器額定電壓滅弧電壓Umh工頻放電電壓Ugf雷電沖擊放電電壓Uch最大沖擊電流殘壓Uc1FCD-1013.815.725-303131發(fā)電機(jī)出口2Y10W5-300/727300814727330KV進(jìn)線3Y10W5-312/756312847256330KV母線4Y10W5-116/3022001601050500主變中性點5FCZ2-110JN100224-268310332110KV進(jìn)線6FZ-110J100224-268310332110KV母線6.高壓熔斷器的選擇選擇高壓熔斷器是由額定電壓、額定電流、結(jié)構(gòu)型式、開斷電流、保護(hù)的選擇性等方面進(jìn)行。（1）高壓熔斷器的選擇概述一般選擇RN2型高壓熔斷器保護(hù)電壓互感器。（2）熔斷器的選擇結(jié)果1)13.8kV側(cè)熔斷器的選擇已知：UNS=13.8kV，UN≥UNSInfs≤InftImax=1.05=878.57(A)取k=1.3，Infs=kImax=1.3×878.57=1142.15A查《電氣設(shè)備手冊》選擇RN1-10/50型熔斷器，其工作參數(shù)如下：額定電流（A）50最大開斷容量（MVA）200最大開斷電流（KA）122)110kV側(cè)熔斷器的選擇已知：UNS=110kV，UN≥UNSInfs≤InftImax=1.05=11(A)取k=1.3，Infs=kImax=1.3×11=14.33A查《電氣設(shè)備手冊》選擇RW6-110型熔斷器，其工作參數(shù)如下：額定電流（A）100最大開斷容量（MVA）10003)330kV側(cè)熔斷器的選擇已知：UNS=330kV，UN≥UNSInfs≤InftImax=1.05=110.22(A)取k=1.3，Infs=kImax=1.3×110.22=143.28A查《電氣設(shè)備手冊》沒有找到合適的設(shè)備，故結(jié)合選擇條件去西安熔斷器廠進(jìn)行定做。6.支柱絕緣子和穿墻套管的選擇選擇支柱絕緣子時應(yīng)當(dāng)考慮到安裝地點和額定電壓。選擇穿墻套管時應(yīng)當(dāng)考慮到它的安裝地點，額定電壓和額定電流。發(fā)電機(jī)母線額定電壓,結(jié)合安裝使用地點等查《電氣設(shè)備手冊》和決定選擇用ZN-20/30型絕緣子和CMW-20-180型穿墻套管，其基本參數(shù)見表3-12、3-13。表3-12型號額定電壓(KV)絕緣子高度(mm)機(jī)械破壞負(fù)荷（kN)ZN-20/302023030表3-13型號額定電壓（KV）額定電流（A）套管長度(mm)抗彎強(qiáng)度(kN)CMW-20-18020200072040001）動穩(wěn)定校驗作用于絕緣子（穿墻套管）的電動力：作用于絕緣子冒上的電動力：=7553*(0.23+0.012+0.43)/0.23=2.215KN≤30KN絕緣子動穩(wěn)定：滿足條件。2）穿墻套管熱穩(wěn)定校驗由發(fā)電機(jī)出口母線熱穩(wěn)定校驗知：故穿墻套管的熱穩(wěn)定滿足要求。以上計算表明ZN-20/30絕緣子和CMW-20-180穿墻套管均滿足要求。7.消弧線圈的選擇消弧線圈（接地電抗器），在中性點非直接接地系統(tǒng)之中使用。一端接地一端接變壓器中性點。電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地事故時，消弧線圈會產(chǎn)生電感電流用來補(bǔ)償對地電容產(chǎn)生的電容電流，這樣故障發(fā)生點就不會產(chǎn)生持續(xù)的電弧，從而保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。安康水電站四臺水輪發(fā)電機(jī)接地方式全選擇經(jīng)消弧線圈接地，其型號查《電氣設(shè)備手冊》得，具體參數(shù)見表3-14表3—14消弧線圈參數(shù)表型號系統(tǒng)電壓（KV）消弧電壓（KV)額定容量(MVA)XDJI—120/13.813.87.96120（五）勵磁主回路設(shè)計計算同步發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)一般有兩個組成部分。一部分用于向發(fā)電機(jī)場提供直流電以確定直流場，另一部分用于調(diào)節(jié)正常運(yùn)行中或發(fā)生事故時的加熱電流，以滿足運(yùn)行要求。同步發(fā)電機(jī)的必不可少的部分是電壓控制。無論是固定功能還是臨時功能，同步發(fā)電機(jī)的工作模式在很大程度上都與興奮有關(guān)。1.勵磁變壓器選擇勵磁變壓器容量勵磁變壓器二次側(cè)電壓按下式反算其中：取60°-70°2.三相整流橋保護(hù)元件參數(shù)計算（1）交流側(cè)電容：電阻：電阻功率：上式中：-勵磁變壓器折算到二次側(cè)的空載相電流-電源頻率-勵磁變壓器二次側(cè)相電壓（2）直流側(cè)電容：電阻：上式中：-勵磁變壓器折算到二次側(cè)的空載相電流-，為電源頻率-勵磁變壓器二次側(cè)相電壓（3）可控硅并聯(lián)阻容保護(hù)如上所述，當(dāng)選擇電壓參數(shù)硅模塊，安全的一定的余量，并且需要抑制在主電路中可能出現(xiàn)的過電壓保護(hù)的瞬時電壓波動。必須通過使用的環(huán)節(jié)；相對比較合理的水平，以保證主電路進(jìn)行可靠安全運(yùn)行；造成過電壓的原因除大氣過電壓外，主要是企業(yè)由于信息系統(tǒng)進(jìn)行斷路器的操作管理過程和晶閘管元件工作本身的變化發(fā)展過程，觸發(fā)了電路中電磁能量的相互之間轉(zhuǎn)換和傳輸。電容：其中：-硅元件額定正向平均電流其中：-硅元件額定反向峰值電壓電阻，根據(jù)經(jīng)驗值在10-40歐姆之間選定（3）壓敏電阻選定標(biāo)稱電壓下限90%（1+電網(wǎng)電壓上升率）上限由被保護(hù)設(shè)備的耐壓決定選定容量由實際發(fā)生的浪涌容量決定（4）快速熔斷器選擇額定電壓：（V）其中：回路工作電壓額定電流：（A）（5）起勵方式的確定起勵有兩種方法：一種是他勵起勵，另一種稱為殘壓起勵，它利用單元剩余磁化產(chǎn)生的剩余磁化;提供初始激勵壓力。在自激式勵磁變壓器磁耦合至所述機(jī)器側(cè)，當(dāng)速度的單元開始之后接近額定值時，終端電壓成為殘余電壓，通常在額定電壓低的1％至2％。.勵磁系統(tǒng)分析可以通過利用企業(yè)剩余工作電壓技術(shù)進(jìn)行勵磁，但發(fā)電機(jī)在每次啟動時的剩余電壓并不總是具有相同的，特別是在機(jī)組淘汰后。由于剩余電壓可能被削弱，可以不激勵下一殘余電壓。因此，為了能夠可靠地啟動勵磁，本設(shè)計研究計劃可以采用勵磁方式，通過勵磁直流系統(tǒng)電源。（6）散熱裝置選擇所選熱管散熱器的技術(shù)特性如下：取散熱器的方式，散熱器可分為主動和被動的散熱。細(xì)分的散熱管理方式方法可分為風(fēng)冷，熱管，液冷，半導(dǎo)體進(jìn)行制冷，壓縮機(jī)系統(tǒng)制冷等。最常見的冷卻空氣，很簡單。一種風(fēng)扇的散熱器，以除去熱量的吸收，成本低，并且易于安裝，但是，熱輻射性能，環(huán)境溫度的增加將受到很大的影響。液體冷卻使用液體迫使散熱器的熱量使用泵循環(huán)；與空氣冷卻相比，散熱優(yōu)越，安靜，冷卻穩(wěn)定，對環(huán)境的依賴性較小.但液體冷卻的價格水平相對較高；結(jié)構(gòu)高且復(fù)雜，安裝一個相對比較繁瑣，對操作和維護(hù)社會要求高。熱管散熱器熱管技術(shù)是利用制造的新產(chǎn)品，可以大大提高散熱或熱交換許多較舊的產(chǎn)品和系統(tǒng)。散熱器的耐熱性是材料的導(dǎo)熱性能系數(shù)和體積內(nèi)的導(dǎo)熱影響系數(shù)。當(dāng)固體鋁或銅散熱器體積達(dá)到0.006m3時，不可能增加體積和面積以降低熱阻。在具有雙面熱量的分立半導(dǎo)體器件的情況下，所有的空氣冷卻的，銅或全鋁的散熱器只能達(dá)到0.04℃/W。熱管散熱器在自然發(fā)展對流進(jìn)行冷卻技術(shù)條件下，其性能分析可比固體散熱器好10倍以上。熱管是一種具有優(yōu)異傳熱性能的人工部件；常用的熱管是一種具有封閉體的金屬管，具有少量的工作介質(zhì)和毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，以及管內(nèi)的空氣等。必須把碎片移走。熱管采用三個物理原理:(1)液體的沸點在真空中下降。⑵汽化的材料相同的材料的潛熱比顯熱高得多。.⑶液體管理可以通過流動，因為沒有液體多孔毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的吸力。由于熱管的出現(xiàn)，冷卻用新的發(fā)展電力電子器件的系統(tǒng)。.但最終導(dǎo)致散熱介質(zhì)為空氣，其余為間歇式；空氣質(zhì)量自然對流冷卻是最直接，最方便的方式；熱管迅速進(jìn)行擴(kuò)大可以自動控制冷卻時間范圍.熱管的冷卻系統(tǒng)不需要自動冷卻風(fēng)扇，它是無噪音，免維護(hù)，安全可靠，可以用空氣或水冷卻的熱管，而不是自動冷卻系統(tǒng)和一個次級相關(guān)水進(jìn)行冷卻。節(jié)省企業(yè)設(shè)備進(jìn)行投資，熱管的散熱也允許通過加熱系統(tǒng)部件主要集中密封，允許散熱部件向外或遠(yuǎn)移動，防止灰塵、濕氣和爆炸。您可以提高電氣設(shè)備覆蓋的安全性和可靠性?？紤]到企業(yè)自身的優(yōu)勢，我們學(xué)習(xí)計劃可以采用熱管散熱方法?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益和散熱可靠性，選用鞍山雁鳴熱管制造有限公司rfp-s18a-195平板熱管散熱器。（7）滅磁回路設(shè)計所謂滅磁是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子或發(fā)電機(jī)的絕緣的兩端的所謂的退磁，以最小化磁能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的積累。最簡單的辦法就是將勵磁回路斷開。然而，當(dāng)激振電源斷開時，轉(zhuǎn)子激振繞組也會自動進(jìn)行放電電阻或其他電子器件不斷上升，從而可以快速發(fā)展消耗磁場中儲存的能量。切換的電激勵器電路不被提供給所述滅磁開關(guān)。當(dāng)電源逆變器去功率，達(dá)到設(shè)定時間時，晶閘管被觸發(fā)跳線，電路的電阻來啟動。連接并同時通過阻斷整流橋的控制；硅觸發(fā)一個脈沖進(jìn)行消磁；根據(jù)企業(yè)不同的消磁電阻，消磁處理方法可以分為兩個線性消磁、非線性消磁、線性消磁和非線性消磁等。用于非線性消磁的材料有兩種：SiC和ZnO。線性退磁和非線性退磁分別有其優(yōu)缺點；線性退磁簡單安全可靠，使用系統(tǒng)維護(hù)一個非常具有方便；缺點是退磁速度慢，退磁尾嚴(yán)重，最考慮在惡劣環(huán)境條件下退磁，可能主要是因為我們會發(fā)生過工作電壓，威脅分析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣，嚴(yán)重社會影響退磁開關(guān)的平穩(wěn)換向