ABB-UN5000勵磁系統(tǒng)專題

系統(tǒng)設(shè)備介紹運行操作性能要求UN5000勵磁系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)清單運行方式保護及邏輯回路隱極同步發(fā)電機

轉(zhuǎn)子下線大電流集電環(huán)

電刷就地控制屏

LCP正常運行中的LCP狀態(tài)維護操作面板(手持屏)

UNS0874多功能手持屏用于調(diào)試和維護。具有就地操作、參數(shù)設(shè)定和應(yīng)用程序編程功能?？娠@示勵磁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如發(fā)電機機端電壓、勵磁電流和勵磁電壓）、設(shè)定參數(shù)。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，類似于一個袖珍計算器。它通過串行接口RS485與勵磁裝置相連接，數(shù)據(jù)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(xiàn)的。兩通道由各自的ID識別號區(qū)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。

CMT是一個非常便捷的軟件工具，它可以安裝在個人電腦中，用于設(shè)備的調(diào)試和維護。它的主要功能：

1、就地控制面板功能

2、趨勢圖功能

3、故障錄波功能

4、顯示和刪除內(nèi)部故障記錄功能

5、軟件框圖實時顯示功能

6、編程功能

7、參數(shù)修改、裝載和磁盤保存功能

8、以文件形式保存當前設(shè)定和圖形記錄功能調(diào)試維護工具（CMT）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)AVR勵磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用數(shù)字微機型，AVR中裝設(shè)無功功率、功率因數(shù)等自動調(diào)節(jié)功能。勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)有過勵磁限制、過勵磁保護、低勵磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子一點接地保護、轉(zhuǎn)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。采用兩路完全相同且獨立的自動勵磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運行，兩路通道間能相互自動跟蹤，當一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時，能自動無擾切換到另一通道運行。手動、自動電路應(yīng)能相互自動跟蹤；當自動回路故障時能自動無擾切換到手動。CT、PT均為兩路獨立的輸入回路。通電前的檢查勵磁系統(tǒng)投入之前，必須保證所需要的全部電源已經(jīng)送電，必須保證能安全啟動。必須進行下述的檢查：系統(tǒng)的維護工作已完成?？刂坪碗娫垂褚褱蕚浜么\行并且適當?shù)乇绘i定。發(fā)電機輸出空載，到勵磁變壓器及勵磁柜的輸入/輸出電纜斷開(臨時接地線拆除)。滅磁開關(guān)的控制電源及調(diào)節(jié)器電源已送電。沒有報警和故障信息產(chǎn)生。勵磁系統(tǒng)切換到遠方控制方式。勵磁系統(tǒng)切換到自動運行方式。發(fā)電機達到額定轉(zhuǎn)速(檢查顯示儀表上的轉(zhuǎn)速)。通電順序動作顯示控制1勵磁開關(guān)合上指示燈ON亮勵磁開關(guān)已合上2勵磁系統(tǒng)投入指示燈ON亮在5－20秒內(nèi)建壓

發(fā)電機空載運行3勵磁系統(tǒng)準備低負載運行。使用上升/下降鍵可以將發(fā)電機電壓調(diào)整到電網(wǎng)電壓。發(fā)電機電壓調(diào)整到設(shè)定點。4當電網(wǎng)電壓與發(fā)電機電壓同步時，閉合發(fā)電機的主電路開關(guān)。發(fā)電機的無功功率接近于零。

發(fā)電機低負載運行5使用上升/下降鍵設(shè)定發(fā)電機的無功功率到期望的運行極限以內(nèi)。調(diào)整發(fā)電機的電壓，發(fā)電機產(chǎn)生一定的無功功率。運行期間應(yīng)當進行下述的定期檢查：a) 在控制室中無限制器動作。工作調(diào)節(jié)器的設(shè)定點沒有達到極限設(shè)定值。通道之間是平衡的，并且通道切換已準備就緒。勵磁電流、發(fā)電機電壓和無功功率是穩(wěn)定的。b) 在勵磁柜中:無報警動作。無非正常的噪音。停機順序動作顯示控制6發(fā)電機與電網(wǎng)解列：

-通過發(fā)電機電壓設(shè)定點來減小無功功率。

–通過透平調(diào)節(jié)器減小有功功率。–斷開發(fā)電機主電路開關(guān)7&8勵磁系統(tǒng)退出，勵磁開關(guān)斷開指示燈OFF亮發(fā)電機電壓在幾秒鐘內(nèi)下降到零。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)起勵與滅磁起勵開始時，發(fā)電機的起勵能量來自發(fā)電機殘壓。當可控硅的輸入電壓升到10V～20V時，可控硅整流橋和勵磁調(diào)節(jié)器就投入正常工作，由AVR控制進行軟起勵過程。如果因長期停機等原因造成發(fā)電機的殘壓不能滿足起勵要求時，采用220VDC電源起勵方式，當發(fā)電機電壓上升到規(guī)定值時，起勵回路自動脫開。自動滅磁裝置裝在勵磁回路直流側(cè)。滅磁開關(guān)的額定參數(shù)按勵磁系統(tǒng)強勵工況（機端電壓為80%額定電壓時，強勵倍數(shù)2倍額定勵磁電壓）選擇。滅磁開關(guān)型號為HPB60M－81S額定電壓1000V，開斷電壓3000V，設(shè)計開斷電壓1900V，短路電流開斷能力100KA以上。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)性能當發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過其額定勵磁電流和電壓的1.1倍時，勵磁系統(tǒng)能連續(xù)運行。勵磁系統(tǒng)具有短時過載能力，勵磁系統(tǒng)強勵倍數(shù)不小于2（靜止勵磁系統(tǒng)即使定子電壓降到80%額定值時），允許強勵時間為20秒。勵磁系統(tǒng)具備高起始響應(yīng)特性，在0.05秒內(nèi)勵磁電壓增長值達到頂值電壓和額定電壓差值的95%。勵磁系統(tǒng)響應(yīng)比（V）即電壓上升速度，不低于3.58倍/秒勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)壓范圍：發(fā)電機空載時能在20-110%額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)，整定電壓的分辨率不大于額定電壓的0.2%。發(fā)電機空載時手動調(diào)壓范圍為10%-130%UN。如果勵磁電源采用6300V的廠用電時，手動調(diào)節(jié)的范圍可以從0%－130%，可滿足發(fā)電機零起升壓試驗的要求。功率整流裝置的一個功率柜退出運行時滿足發(fā)電機強勵和1.1倍額定勵磁電流運行的要求。當有2個功率柜退出運行時，能提供發(fā)電機額定工況所需的勵磁容量。整流裝置的每個功率元件都設(shè)有快速熔斷器保護，以便及時切除短路故障元件。并可檢測熔斷器熔斷并給出信號。整流裝置冷卻風機有100%的備用容量，在風壓或風量不足時，備用風機應(yīng)能自動投入。整流裝置的通風電源設(shè)有兩路，并可自動切換。任一臺整流柜故障或冷卻電源故障，發(fā)出報警信號。技術(shù)數(shù)據(jù)清單1.勵磁系統(tǒng)類型UNITROL5000型號Q5S-O/U251-S6000生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd勵磁系統(tǒng)的頂值電壓(at100%Ugn)1000V頂值電流(for20s)8775A響應(yīng)時間<0.1s啟勵方式DC220V額定功耗(不包括勵磁變壓器)68kW防護等級IP542.勵磁變壓器類型油浸變壓器型號生產(chǎn)廠家瑞士或德國額定容量≥7500kVA相數(shù)3接線組別Dy5額定頻率50Hz額定電壓：高壓側(cè)22kV低壓側(cè)835V短路比>6%高壓側(cè)能夠承受1.3倍發(fā)電機額定電壓的時間1min.能夠承受2倍額定電流的時間20s防護等級IP23冷卻方式AN絕緣沖擊耐受電壓(BIL)170kV工頻耐壓70kV(1min)

Partialdischarge<10Pc絕緣等級A尺寸(LxWxH)(mm)重量(Kg)噪音水平70dB

3.整流橋型號UNL13300生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd最大輸出電壓(V)1000V最大輸出電流(A)(for20s)8775A整流橋每臂可控硅數(shù)目1整流橋數(shù)目5整流橋的額定電流(A)2300A整流橋的反向電壓(V)4300V防護等級IP54尺寸(LxWxH)(mm)大約5000x1000x2200mm重量(Kg)大約5000kg過電壓保護a.在交流側(cè)緩沖器b.在直流測卸放裝置4.自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)型號UNITROL5000生產(chǎn)廠家ABBSwitzerlandLtd調(diào)節(jié)模式PID+PSS響應(yīng)比20ms調(diào)節(jié)精度<0.5%AVR調(diào)節(jié)整定范圍20%~110%Ugn手動電流調(diào)節(jié)器整定范圍0%~110%Ifn運行方式和冗余2AVR+2FCR+2BFCR防護等級IP54尺寸(LxWxH)(mm)大約800x1000x2200mm重量(Kg)大約600Kg5.滅磁和轉(zhuǎn)子保護a.磁場開關(guān)類型高速單斷口直流斷路器型號HPB60M-81S制造商ABB額定電流6000A額定電壓1'000V最大開斷電流100kA斷口數(shù)目1操作電壓(跳閘和合閘線圈)DC220V額定電壓下合閘能量Max.9.3A,2sec分閘額定能量Max.1.33A,2sec.跳閘設(shè)備2(redundant)b.放電電阻材料SiC類型非線性型號HIER464797單個能量1MJ每臂并聯(lián)數(shù)目5每臂串聯(lián)數(shù)目1支路數(shù)目5額定載荷5MJc.轉(zhuǎn)子過電壓保護類型CROWBAR型號HUEL412321,disk-type額定容量5MJ電阻器材料SiCBOD電壓4~7timesUfnd.尺寸(LxWxH)(mm)大約1000x1000x2200mme.防護等級IP54f.重量(Kg)大約1000Kg帶有緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)主通道1和主通道2之間的切換這種勵磁系統(tǒng)具有兩個完全獨立的調(diào)節(jié)器和控制通道(通道1及通道2)。兩個通道完全相同，因此可以自由地選擇通道1或通道2作為工作通道。備用的通道(不工作的通道)總是自動地跟蹤工作通道?；旧?，除了下述情況以外，通道的切換可以在任何時間進行：如果工作通道檢測到故障，將自動地緊急切換到第二個通道。而后，直到故障修復(fù)才可能再切回到故障通道。如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動切換是不可能的。若一個通道發(fā)生故障，發(fā)電機電壓同時也發(fā)生動態(tài)擾動。然而，立即自動切換到不工作的通道，此不工作的通道不應(yīng)當跟隨發(fā)電機電壓的動態(tài)擾動。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對緩慢地跟隨發(fā)電機電壓，并具有一段延時。應(yīng)當考慮到從工作通道向不工作通道的手動切換時相應(yīng)的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機的電壓變化，則切換具有一個短的延時。這種方法在每一種場合都能達到無擾動切換。主通道自動/手動方式之間的切換這種勵磁系統(tǒng)的特點是每個主通道都有一個自動調(diào)節(jié)器(自動方式)和一個手動調(diào)節(jié)器(手動方式)。在自動方式中，發(fā)電機電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機機端產(chǎn)生恒定的電壓。另一方面，在手動方式中，發(fā)電機勵磁(磁場電流)保持恒定，隨著發(fā)電機負荷的變化，發(fā)電機勵磁(磁場電流的設(shè)定點)必須手動調(diào)整，以使發(fā)電機電壓不變?；旧希捎诓还ぷ鞯恼{(diào)節(jié)器總是跟隨工作調(diào)節(jié)器，所以在任何時間運行方式之間的切換都是可能的。切換至緊急備用通道

除兩個主通道之外，勵磁系統(tǒng)還附加了兩個緊急備用通道。與主通道的手動方式相類似的緊急備用通道，裝有一個勵磁電流調(diào)節(jié)器。除了勵磁電流調(diào)節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過電壓保護和獨立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過電壓保護插件起后備保護作用。緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器的作用與主通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器是相同的。也就是緊急備用通道僅僅是調(diào)節(jié)勵磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓。緊急備用通道的勵磁電流調(diào)節(jié)器自動地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動地進行無擾動切換。從主通道向緊急備用通道的手動切換只能由被授權(quán)的特殊操作人員進行。兩個調(diào)節(jié)器的跟隨調(diào)整使其能夠切回到主通道。跨接器觸發(fā)板觸發(fā)單元UNS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個獨立的放電可控硅觸發(fā)回路。

發(fā)電機的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開關(guān)的跳閘線圈同時接通。

設(shè)有一個電壓監(jiān)測回路，在勵磁電壓超過設(shè)定值時它會自動觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨立的過電壓保護裝置，可保護可控硅和磁場繞組免受危險過電壓尖峰的沖擊。失磁保護（P/Q）發(fā)電機運行點在超出其穩(wěn)定極限時，失勵保護動作，跳發(fā)電機。利用功率圓圖上的五個點設(shè)定保護曲線。保護曲線與P/Q限制器的限制曲線相似。但P/Q保護曲線在P/Q限制曲線基礎(chǔ)上左移5％到10％。由于同步發(fā)電機的穩(wěn)定極限與機端電壓有關(guān)，P/Q保護曲線也與發(fā)電機端電壓成比例校正。發(fā)電機工作點超過保護曲線時，觸發(fā)定時器，經(jīng)過可整定的延時后發(fā)出跳發(fā)電機命令。定時器延時啟動信號也可用于報警。過激磁保護（V/Hz觸發(fā)器）用于防止同步發(fā)電機和變壓器過磁通。過激磁保護首先根據(jù)發(fā)電機頻率和設(shè)定值計算出當前的機端電壓允許值，如果發(fā)電機實際電壓超過允許值，就會觸發(fā)定時器延時。在延時結(jié)束前，如果電壓仍沒有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號。定子電流限制器原理框圖定子電流限制器該限制器用于防止發(fā)電機定子過熱，在過勵和欠勵側(cè)均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確定的最大定子電流限制值，當時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax＝∞），通過適當?shù)膮?shù)整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能△Emax的反時限特性。定子電流限制器分欠勵側(cè)和過勵側(cè)兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當發(fā)電機過勵時，欠勵側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機的有功電流分量。如果發(fā)電機的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機無功功率調(diào)整為零。最大勵磁電流限制器和最小勵磁電流限制器最大勵磁電流限制器用于防止轉(zhuǎn)子回路過熱，它設(shè)計具有反時限特性。限制器有兩個限制值：一個是強勵頂值電流限制器，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限制值。與過熱限制值關(guān)聯(lián)的兩個控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時間。同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強勵頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時提供強勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超過過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余功率積分器，將電流偏差值△i2（其中△i＝Ifield－Itherm）對時間積分，其結(jié)果正比于勵磁繞組的加熱能量。如果勵磁電流持續(xù)高于過熱限