UN6000勵磁系統(tǒng)在大型機組的應用

中國長江三峽集團公司長江三峽能事達電氣股份有限公司CHINATHREEGORGESCORPARATION

THREEGORGESNENGSHIDAELECTRICCO.,LTDUN6000勵磁系統(tǒng)在巨型發(fā)電機組的應用

2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司

ABB是國際上著名的發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設備供應商，在中國大容量的水電、火電和核電發(fā)電機勵磁系統(tǒng)都有很高的市場占有率。

長江三峽能事達電氣股份有限公司是中國長江三峽集團公司旗下專業(yè)的勵磁設備供應商，具有十多年的勵磁設備生產經驗。技術淵源——NSD&ABB聯(lián)合設計瑞士ABB最新一代的UNITROL6000勵磁控制技術能事達公司自主研發(fā)的STR-RG熱管自冷散熱勵磁整流技術UN6000勵磁控制系統(tǒng)

2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司總體設計方案UN6000勵磁控制系統(tǒng)

勵磁調節(jié)柜1屏輔助控制柜1屏大功率熱管整流柜

4屏滅磁開關及過壓保護柜

2屏非線性滅磁電阻柜1屏柔性電制動2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司勵磁控制屏UN6000勵磁控制系統(tǒng)2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司測量單元AVR+FCR12n供電單元自動跟蹤監(jiān)測單元保護單元邏輯控制單元測量單元AVR+FCR供電單元監(jiān)測單元保護單元邏輯控制單元系統(tǒng)框圖滅磁及過壓保護輔助起勵勵磁變制動變2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司先進的技術、成熟的產品、最優(yōu)的配置先進的勵磁控制器

以64位高速模塊化控制系統(tǒng)AC800PEC為核心以光纖為載體網(wǎng)絡化勵磁控制

傳統(tǒng)勵磁構架

功能強大、可靠性高、信息豐富，維護方便

網(wǎng)絡化勵磁構架2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司先進的技術、成熟的產品、最優(yōu)的配置大容量、免維護的自冷型功率柜

采用環(huán)形熱管自冷散熱技術，單柜自冷額定輸出2500A，解決了強迫風冷功率柜噪音大、灰塵多、故障率高的問題，提高了設備可靠性，實現(xiàn)了整流柜的免維護

風冷功率柜自冷功率柜風機噪音大無灰塵大小日常維護每周清理濾網(wǎng)風機定期維護可控硅、風道定期拆卸清灰免維護故障率風機是旋轉設備，容易發(fā)生故障灰塵積累影響絕緣和散熱故障率高無旋轉設備無灰塵積累故障率低可靠性經常燒毀，可靠性低從未燒毀，可靠性高2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司先進的技術、成熟的產品、最優(yōu)的配置可靠的滅磁技術——交直流冗余滅磁技術

直流滅磁技術交流滅磁技術Crowbar轉子過電壓保護SIC滅磁電阻

直流滅磁交流滅磁互為備用，可有效防止滅磁開關拒動，實現(xiàn)快速移能滅磁，經三峽、向家壩、溪洛渡等電廠大量巨型機組運行檢驗，是目前可靠性最高的滅磁技術2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司勵磁調節(jié)器ExcitationRegulator2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司勵磁調節(jié)器

ABBAC800PEC控制器CCM通訊、控制和測量模塊

CIO組合輸入輸出單元

PSU雙路冗余控制電源

15.1“彩色觸摸屏的獨立工業(yè)PC（ECT）電壓調節(jié)規(guī)律PID+PSS2B

邏輯控制及限制保護功能2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司勵磁調節(jié)器框圖2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司AC

800PECProcessorModulePowerfulABBPowerElectronicsController400MHzPowerPCCPU(IBM/Motorola)64bitIEEE浮點運算核心控制模塊2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司InterfacingofPPD113(AC800PEC)ABBCEX-BUS36bidirectionalopticallinksS800Slowdigital/analogIOCIOCCICCMEthernetTCP/IPECTCCM800xAIntegrationRedundantEthernetOPCNotusedFieldBus-MODBUSRTUPROFIBUSEnterprisesystemsNotusedNotused通信控制測量接口CCM開關量接口CIOBothinputlinesaresupervisedindividually24VDC24VDC接口模塊在線檢修2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司電源PSU電源冗余ICU=InputCouplingUnit PS=24VPowerSupplyAPD=AuxiliaryPowerDistributionunit(electroniccurrentlimiting)2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司故障切換邏輯2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司Controlchannel1Controlchannel2Converterinterface1ConverterinterfacenConverterinterface2Controller/ConverterLinks2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司FIBEROPTICOR

TWISTEDPAIRCABLEECT-ExcitationControlTerminalOPERATIONMENUPOWERCHARTMENUSYSTEMMENUTRENDINGMENUFAULTLOGGERMENUALARMMENUPARAMETERMENU2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司控制模型符合IEEE

Std421.5的

PID+PSS2B的控制模型2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司控制流程2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司限制保護功能2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司

轉子過流一段報警轉子溫升一段報警PT

斷線

報警監(jiān)測報警的概念(措施：啟用備用通道)軟件自檢報警硬件自檢報警AVR電源報警

可控硅監(jiān)測報警

通風報警2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司

轉子接地

轉子短路

轉子過流二段報警

轉子溫升二段報警

轉子過壓V/Hz引起飽和

過溫

過載

保護的概念(措施：跳機)

硬件自檢報警軟件自檢報警內部供電報警

內部短路可控硅過載2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司故障矩陣2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司通信2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司STR-RG熱管整流柜STR-RGHeatpipeRectifier勵磁整流系統(tǒng)完全依賴大功率風機散熱，風機是旋轉設備，長期不間斷運行故障率高；風機運行需要交流電源，電源故障會影響風機運行；強迫風冷帶來大量灰塵，整流柜濾網(wǎng)需經常更換清理，維護工作量大，維護不當將導致濾網(wǎng)堵塞影響整流柜正常運行；長期灰塵積累會影響絕緣和散熱，易導致整流柜內部短路燒毀，影響整個系統(tǒng)的安全運行；長期強迫風冷造成灰塵積累，整流柜可控硅、散熱器和風道需要定期拆卸清理再重新組裝，維護工作量大，組裝過程中的不確定因素易導致整流柜故障甚至燒毀。

強迫風冷整流系統(tǒng)存在的隱患長江三峽能事達電氣股份有限公司長江三峽能事達電氣股份有限公司解決方案——熱管自冷勵磁整流系統(tǒng)

強迫風冷方式過多依靠人工維護，在設計原理上降低了設備的可靠性，給電力系統(tǒng)帶來了安全隱患。隨著機組容量的增加，勵磁參數(shù)的增大，對冷卻和絕緣的要求越來越高，強迫風冷帶來的問題更顯突出?；诒举|安全的設計思想，采用熱管自冷散熱技術，從根源上消除強迫風冷帶來的安全隱患，提高整個系統(tǒng)的可靠性。無需風機，避免了風機和風機電源的故障；避免了灰塵積累引起的整流柜故障和事故；免維護，避免了拆卸組裝過程引起的整流柜故障和事故；滿足“黑啟動”要求，增強了事故應對能力；減少了噪音，改善了設備運行環(huán)境；縮短了檢修工期，提高了勞動生產率。長江三峽能事達電氣股份有限公司熱管自冷技術原理─相變傳熱傳熱速度快：熱管殼體內部為真空狀態(tài)，工作介質的相變溫度遠低于常壓下的沸點溫度，內部流體的流動阻力小。等溫性能好:通過熱管快速將熱量傳遞到整個散熱器，減小了散熱器溫差，增大了有效散熱面積。完全自冷散熱，運行時無需風機，無噪聲和灰塵，節(jié)能環(huán)保，免維護，可靠性高。專利技術——環(huán)形熱管散熱器散熱片與熱管接觸面大,熱容量大.工作時相變產生的蒸發(fā)汽體與冷凝產生的液體運動方向相同，避免了汽、液混流引起的相互干擾，不存在”干燒”問題。采用環(huán)形結構可改變傳熱方向，有利于充分利用空間。技術特點：長江三峽能事達電氣股份有限公司2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司STR-2500RG熱管整流柜進口大功率可控硅完全自冷型大功率熱管散熱器高頻脈沖列強觸發(fā)技術，獨立脈沖變組件可控硅過流保護低功耗快速熔斷器阻容保護吸收可控硅換相過電壓大功率線編式無感電阻進口專用交流電容專利技術——可控硅溫度紅外在線監(jiān)測準確性

直接測量可控硅溫度安全性

非接觸式測溫實時性

在線溫度監(jiān)測技術特點：長江三峽能事達電氣股份有限公司2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司StStSt電流均分線來自AVR的觸發(fā)信號+-12n整流柜均流2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司巨型機組熱管整流系統(tǒng)

長江三峽能事達電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)的設計規(guī)范設計，所有技術指標符合GB/T7409.3-2007及DL/T583-2006的要求裝置額定輸入交流電壓1337V單柜在無風條件下，額定輸出2500A整套系統(tǒng)4個整流柜并聯(lián)，在無風條件下，額定輸出10000A裝置主電路工頻耐壓≥5000V，輔助電路工頻耐壓≥1500V裝置噪音小于40分貝柜體尺寸：4000mm×1200mm×2360mm(寬×深×高)主要技術指標長江三峽能事達電氣股份有限公司大電流試驗室

電源：大容量整流變壓器負載：大功率水阻額定輸出：3600A2500A自冷溫升測試溫度紅外在線監(jiān)測系統(tǒng)紅外測溫儀FLUKE65紅外熱像儀FLUKETI40

熱管整流柜測試2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司ABB試驗室測試

2010年7月，能事達公司將STR－2500RG型環(huán)形熱管整流柜送至瑞士ABB公司的實驗室進行測試。2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司ABB試驗室測試

2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司ABB測試結果

實驗1：無風自冷狀態(tài)，單柜電流輸出2550A，溫度趨于穩(wěn)定，估算出整流柜額定電流2490A。實驗2：無風自冷狀態(tài)，單柜電流輸出從3000A降低到2793A使溫度穩(wěn)定后，計算出整流柜額定電流2646A。實驗3：無風自冷狀態(tài)，單柜電流輸出從2600A降低到2547A使溫度穩(wěn)定后，計算出整流柜額定電流2576A。2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司滅磁及過電壓保護裝置De-ExcitationandOverVoltageProtectiondevice2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司滅磁主回路直流側滅磁開關2CEX0655004.2TS2000VDC交流側滅磁開關3AH3078-8碳化硅非線性電阻M&IFME/600A/US252/126P/2S/Spec轉子滅磁和過電壓保護ABB

CROWBAR2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司2CEX06

5500

4.2

TS

2000VDC技術參數(shù)制造廠家LENOIRELEC公司額定電流5500A額定電壓2000V最大分斷電壓3000V最大分斷電流30KA最大弧壓5000V分斷時間70~100ms

斷口數(shù)量8直流滅磁開關2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司交流滅磁開關

技術參數(shù)型號3AH3078-8額定電流4000A額定電壓7200V額定開斷電流63KA斷開時間65ms分斷次數(shù)10000制造廠家SIEMENS公司2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司冗余式可控硅跳閘監(jiān)視觸發(fā)回路Crowbar及轉子過壓保護2023/2/4長江三峽能事達電氣股份有限公司非線性電阻FME/600A/US252/126P/2S/Spec

英國M&I

18組600A/US14/7P/2S并聯(lián)最大滅磁電流12474A最大滅磁電壓1700V整組工作能容量18.9MJ2023/2/4長江三峽