励磁系统规程(其它厂)

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1、2.12 励磁系统 2.12.1 励磁系统概述2.12.1.1 发电机励磁系统是采用ABB公司生产的UNITROL5000自并励静止励磁系统，发电机的线电流和定子输出电压都是励磁装置的主要的反馈输入，而直流电压和电流则输出到发电机的励磁绕组。励磁装置由功率整流变压器、大功率整流器和冷却风机、电源滤波器、轴电压抑制器、灭磁模块、诊断接口、控制器和I/O板、控制电源组成。2.12.1.2 励磁系统的控制是控制半导体可控整流桥回路的相位。半导体可控整流桥的触发信号由控制器中的调节器产生。控制器采用冗余控制，两个调节器互为工作或备用，采用两个独立的自动跟踪和触发回路，保证了主、后备控制器之间的平稳切换

2、。2.12.1.3 励磁装置的功率变换由大功率整流器，阻容滤波和控制回路等组成。DCS具有操作、显示、报警功能，DCS具有报警软光字。2.12.1.4 ABB UN5000的硬件是包含在如下的四个柜中：a) 控制柜：用于控制、通讯和I/O板；b) 起励、灭磁柜：用于起励和保护回路，如灭磁和轴电压抑制；c) 功率整流柜：用于功率半导体可控整流桥元件，冷却风机，直流接触器；d) 交流连接柜：用于励磁变低压侧与功率柜交流侧连接。数字式自动电压调节器型号说明：Q5S-O/U231-D/32005：指UNITROL 5000微处理器系统5000S：整流器为标准型N-1冗余U：指电压231伏D/3200：

3、双极断点的灭磁开关，额定电流3200A2.12.2 励磁系统设备规范2.12.2.1 UN5000的规范UN5000的规范说明功率整流模块（EG）单桥额定值1A直流并联桥额定值31A直流，为3桥强励要求强励倍数：强励电压倍数1倍额定励磁电压， 允许强励时间为10-20秒。电源EG的电源电压源发电机机端、厂用6kV母线（开机试验用）EG的电源频率3相 50Hz，5%冷却风机电源（3组）交流220V起励电源交流380V，50Hz， 控制电源（2桥冗余，热备用）二个交流电源和一个直流电源，交流额定220V15%。220V直流电源。输入/输出数量电压互感器（TV）2组3相， 额定交流100 V 电流互

4、感器（TA）2组A、C二相 自动交流电压调节器比例微分加积分，软件实现，在全电压范围内70%-110%手动直流电压调节器比例加积分，软件实现，在全电压范围内20%-110%保护特性低励磁限制器 过励磁限制器 发电机励磁回路接地检测发电机过电压保护失磁保护V/Hz限制和跳闸整流桥超温励磁绕组温度相不平衡TV故障2.12.3 励磁系统各元件的作用：2.12.3.1 手持屏（SPA）控制柜内（ER）手持屏主要用于UN5000系统的通讯，具有信号显示、参数设定、修改和故障记录功能。手持屏面板电源通过串行电缆提供，设备本身没有电池，与AVR双通道之间通过公共接口自由选择与两通道进行通讯。2.12.3.2

5、 自动电压调节器AVR自动电压调节器采用双自动通道系统（每个通道设有自动/手动调节器），该系统具有两个完全相同的调节器和控制通道（通道1和通道2），在启动、正常运行中自由地选择通道1或通道2作为工作通道，备用通道总是自动跟随工作通道，通道之间切换是自动和无扰动的。目的保持发电机的端电压恒定不变。运行方式选AVR（恒机端电压调节），起励以后发电机机端电压会在数十秒钟缓慢上升至机端额定电压，发电机进行并网。2.12.3.3 励磁电流调节器FCR励磁电流调节器（FCR）是手动调节的一种特殊应用，它用发电机励磁电流作为反馈输入。除了在发电机容量范围之内稳定运行以外，FCR一般通过在高、低限之间切换其电

6、流整定值以提供瞬时强励能力。运行方式选FCR（恒磁场电流调节），起励以后发电机机端电压会停在10%端电压位置，经手操增磁，端电压上升至需要值。2.12.3.4 低励限制器低励限制器是一种辅助控制，以限制自动电压调节器在低励磁时降低无功电流（或无功功率）。防止发电机的励磁电流降低到超过静态稳定极限或定子铁芯端部发热极限的水平。低励限制器由给定值部分和调节部分组成，两个关键输入量是发电机的端电压和有功功率。2.12.3.5 励磁系统电源在发电机起动程序中，启励电源（机6.3米MCC取）通过一台隔离变压器提供大约10%-20%的空载励磁电流建立发电机磁场电压，当发电机电压达到20-30%额定电压，启

7、励回路断开后自动切换到发电机励磁变供电，并经可控硅整流、自动电压调节器调节后，通过电刷和滑环接触装置引入到发电机转子绕组上。2.12.3.6 控制电源励磁装置控制电源它是由一路直流电源和一路交流电源供电。交流电源取自励磁变低压侧再经过二级变压后，通过一个交流/直流整流器整流为直流电源与另一路直流电源结合起来形成直流母线排，由该母线排向控制模块和触发脉冲放大器板供电。2.12.3.7 起励控制顺序运行人员发出起励命令后，起励接触器闭合，然后起励继电器动作起励。当励磁电流达到最大允许的起励电流值（一般是15-20%的AFNL）时，起励继电器断开。励磁电流将通过惯性二极管衰减。如果在励磁电流衰减到最

8、小起励电流的整定值（一般是10%AFNL）之前，励磁未切换，将重复起励。如果起励电流值超过大约25%AFNL或经一定延时后励磁未切换，则停止起励，并发出故障报警2.12.3.8 起励方式选择“自动”需要在控制室DCS发开机令，励磁调节屏接收开机令后，检测磁场灭磁开关状态，如果灭磁开关是分闸状态，发合灭磁开关指令；给灭磁屏起励接触器发起励信号；投两个整流屏风机；投两个整流桥脉冲信号。当起励电源使机端电压达到10%以上，进入励磁调节程序。如果在10秒钟内机端电压没达到20%或10%(FCR)，调节屏发出起励失败信号，发出起励失败信号之后还可以起励两次，不成功则闭锁起励功能。“手动”（远方与就地选择

9、都可以），可以在灭磁屏前按起励按钮，起励接触器吸合，开始起励，励磁调节屏接到起励接触器辅助接点动作信号，投风机，投整流桥脉冲，同自动方式操作。2.12.3.9 灭磁回路发电机灭磁回路由磁场开关、静止可控硅跨接器、灭磁电阻组成，发电机灭磁通过电压控制器和功率整流器来完成。当发变组正常运行中，保护继电器检测到发电机发生故障，为防止发电机过压，断开发电机灭磁开关，跨接器自动加入发电机转子回路, 采用非线性电阻灭磁,将发电机励磁绕组电感中储存的能量由励磁装置中的灭磁非线性电阻快速耗散掉。灭磁时间小于3秒。3秒钟后切除脉冲回路，整流桥停止工作，然后停风机，将当前运行参数存盘，等待下一次开机，正常停机解列

10、采用可控硅逆变灭磁，在LCD画面按下“励磁切”按钮并确认，断开灭磁开关。2.12.3.10 功率整流柜功率整流柜中功率整流模块由桥式整流器，直流臂熔丝，门极触发脉冲驱动器、整流器接口、冷却装置组成。整流桥采用（N-1）冗余配置，正常运行过程中其中一组整流桥故障，仍能产生最大励磁功率。整流器将三相交流电整流成直流电，每一个整流桥都是三相全波晶闸管桥，该桥有6个半导体可控整流桥晶闸管，由励磁装置的触发脉冲放大器板控制。整流器产生的热量通过底部风扇排出。正常运行中，三台整流柜均投入运行，两台整流柜可满足强励，强励可达2倍发电机额定电压，时间不超过20S，强励动作期间，不得人为干涉。2.12.3.11

11、 冷却风机励磁装置从安装在半导体可控整流桥散热器上的两个温度开关上获得温度反馈。在温度到达报警水平时（76），一个温度开关接通，在温度达到跳闸水平时（87），另一个接通。当任一个开关接通时，发出整流桥超温报警。如果二个开关都接通，发出故障和跳闸信号，为此可控整流桥采用风机强迫风冷，风机由单相220V交流电源供电，半导体风机电源，两路自动切换。2.12.3.12 流线电压滤波器由RC串联的滤波回路（缓冲器）构成，装有熔断器保护，防止系统在半导体可控整流桥换流完成时出现的电压尖峰损坏整流元件。2.12.3.13 励磁回路接地检测器发电机的励磁回路是一个不接地的系统。励磁回路接地检测器检测发电机励磁

12、回路中任何点与地之间的泄漏电阻值。接地检测系统采用一个低频对地方波电压，并监测流过一个高阻抗接地电阻上的电流。该方波为 50V直流，频率为0.2Hz 。即使励磁装置没有启动，励磁系统中从功率整流变压器的二次侧到发电机励磁回路中任何一点的接地都能被检测出来。2.12.3.14 轴电压抑制器在静态整流的励磁系统中，在励磁装置的输出端会产生纹波和尖峰电压。由于它们的快速上升和快速衰减，这些电压将从励磁绕组耦合到转子本体。这就在轴和地之间形成轴电压。轴电压若不有效控制，可能对轴颈和轴承造成损害。轴电压抑制器是一种滤波器，它将感应电压的高频分量导通入大地，并限制由晶闸管换流引起的轴电压峰值小于7V。2.

13、12.3.15 电力系统稳定器PSSPSS功能为自动调节器提供一种附加输入，阻尼发电机磁极和电网频率的低频振荡，以改善电力系统动态性能。它采用发电机电功率和内部频率，以得到一个正比于发电机转子转速的信号。该输入信号完全是由发电机端测量的信号得出来的。发电机励磁系统试验良好，当有功功率达到设定值，发电机电压限制在给定范围内，根据调度命令投入或退出PSS，发电机有功功率及电压超出设定值或与220kV母线解列，PSS自动切除。 2.12.3.16 励磁调节系统运行a) 励磁系统配备两套完全相同的调节器和控制通道（通道1和通道2），每个通道分为自动运行方式和手动运行方式，在自动运行方式下又可分为自动电

14、压调节方式、恒无功方式和恒功率因数方式； b) 发电机正常运行时，均采用自动电压调节方式（Auto），在电气整套启动试验时采用手动运行方式（Manual），一般不采用恒无功方式和恒功率因数方式；c) 励磁装置内部有两个完全相同的主控制器，可根据需要在启励前选择，也可在运行中手动切换；d) 一般情况下，如运行中的主控制器发生异常，装置将自动切换，如运行人员发现主控制器异常，可强行切换，如励磁系统发出切换闭锁报警信号后，只有复位报警后，才能进行切换；e) 在运行中的自动励磁调节器发生故障时，装置将自动切换：通道1（AVR）通道2 （AVR） 通道2（FCR）或通道2（AVR）通道1（AVR） 通道

15、1（FCR）；f) 当运行中的自动励磁调节器发生一组TV断线时装置报警；当有两组TV断线时，装置将按下列顺序自动切换：通道1（AVR）通道2（AVR） 通道2（FCR）通道紧急后备方式或通道2（AVR）通道1（AVR） 通道1（FCR）通道紧急后备方式；g) 正常运行中，通道1与通道2在自动位，选择工作通道运行，备用通道自动跟踪；工作通道运行中故障（如TV断线），将自动切至备用通道自动方式运行，若此时备用通道在故障状态下（如TV断线），工作通道将自动切至本通道手动方式运行，不往备用通道切换，若手动方式运行中出现故障，将自动切至本通道紧急后备方式。若工作通道故障消除后，需切至工作通道运行，则将装

16、置复归（就地操作面板上按复归按钮）后，在LCD画面选择将工作通道调节方式设定为AVR自动，再选择工作通道投入即可；h) 机组启动后，PSS必须可靠投入运行；i) 自动励磁调节装置正常保持投入状态，且采用自动电压调节方式，如采用其它控制方式需经过调度部门批准；j) 当发电机自动励磁调节装置、PSS装置异常退出时，及时向调度部门汇报；k) 运行人员可以用DCS对励磁系统进行控制操作，在机组起励、正常运行及停机时采用DCS操作，严禁运行人员就地操作。2.12.4 励磁系统投运前的检查项目：2.12.4.1 系统检查维护工作已完成。2.12.4.2 控制和电源柜已准备待运行并且适当地被锁定。2.12.

17、4.3 临时安全措施已拆除。2.12.4.4 灭磁开关控制电源及调节器电源已送电。2.12.4.5 调节屏、灭磁屏无报警和故障信息（有故障信号需复位）。2.12.4.6 灭磁屏起励电源开关投入。2.12.4.7 励磁系统切换到“远方”控制方式。2.12.4.8 励磁系统切换到“自动”运行方式。2.12.5 励磁系统投运步骤2.12.5.1 励磁系统投运条件a) 灭磁开关无故障；b) 220kV断路器无故障；c) AVR无故障；d) 发电机转速大于2950r/min；e) 发变组出口断路器在断开状态；f) 合上发变组220kV侧隔离开关；g) 发变组出口断路器在“远方”控制方式。2.12.5.2

18、 励磁系统投运步骤a) 在励磁操作画面上选择“自动”方式；b) 点击励磁系统操作画面中开机按扭；c) 查灭磁开关合闸且正常；d) 监视发电机出口电压自动升至95%额定电压。2.12.6 开机前运行方式的选择2.12.6.1 运行方式选AVR（恒机端电压调节），起励以后发电机机端电压会在约1020秒钟缓慢上升至95%额定机端电压，并等待发电机并网操作(软启动建压时间可以人工设定)。2.12.6.2 运行方式选FCR（恒磁场电流调节），起励以后发电机机端电压会停在10%端电压位置，经手操增磁，端电压上升至需要值。2.12.7 励磁系统运行操作2.12.7.1 当发电机并网后，即进入运行操作，运行操

19、作有四种方式:a) 电压调节（AVR），操作增、减磁，可调节发电机机端电压或无功功率至需要值。此运行方式能保证机端电压稳定，是最常用的一种运行方式。当TV断线后，计算机会利用另一台计算机的TV测量通讯信号，当两台计算机都报TV断线时，正在运行的计算机自动转入FCR（磁场电流调节）方式运行；b) 电流调节（FCR），操作增、减磁，可调节励磁电流至需要值。需配合有功调节来改变励磁电流。此运行方式只能保证励磁电流稳定。（当TV断线后可选此方式运行）；c) 恒无功（Q）调节方式，发电机并网后，才可以选恒无功或恒COS调节，如果选恒无功（Q）调节方式，励磁调节屏将维持发电机无功功率稳定，此方式必须在主开

20、关闭合时才可以投入运行；d) 如果选恒COS调节方式，励磁调节屏将维持发电机端电压超前机端电流固定相角，即COS不变，此方式必须在主开关闭合时才可以投入运行。2.12.8 励磁系统停机操作2.12.8.1 当发电机正常解列后，需要停机操作。首先，操作无功减载至最小，待操作发电机解列后（查发电机出口断路器断开），给励磁调节屏一个停机令信号。正常停机时点击“励磁切”按钮，查励磁电流到零，灭磁开关断开。2.12.8.2 正常情况下，汽机打闸，发电机解列，检查逆功率保护动作，发电机主开关跳闸，灭磁开关跳闸，查励磁电流到零。2.12.8.3 非正常情况下点击励磁操作画面中“励磁切”按钮，检查励磁电流到零

21、，灭磁开关断开。2.12.8.4 紧急停机操作：接紧急停机令，立即按下“紧急停机”按钮，联跳主开关、灭磁开关。检查电压到零，灭磁开关断。2.12.9 励磁系统运行中的检查2.12.9.1 各参数显示正常。2.12.9.2 各控制开关位置正确，信号指示与工作方式一致。2.12.9.3 在AVR处于自动方式时，重点监视AVR直流回路的跟踪情况和电压波动时，AVR的自动调节功能。2.12.9.4 盘内各元件无发热及焦臭味，各保护继电器及小开关位置符合运行方式要求，无报警信号。2.12.9.5 励磁电流、励磁电压、机端电压、电流及运行方式指示灯与集控室CRT画面一致，稳压电源输出电压正常，其它表计显示

22、正常。2.12.9.6 可控整流柜冷却风机运行正常，无异常声音。2.12.9.7 可控硅柜输出电流正常，风温正常。2.12.9.8 灭磁开关、励磁回路开关接触良好，无过热现象。2.12.9.9 各快速熔断器无熔断现象，各脉冲指示灯指示正常，无脉冲丢失信号，电源监视灯亮。2.12.9.10 无限制器动作。2.12.9.11 工作调节器的设定点未达到极限设定值。2.12.9.12 通道之间是平衡的，并且通道确已准备就绪。2.12.10 励磁系统异常及事故处理2.12.10.1 励磁系统故障处理原则a) 运行中对励磁系统发出的报警，要及时检查处理，必要时通知继保人员；b) 如各种温度高报警，立即检查

23、冷却系统是否工作正常，积极采取降温措施，必要时汇报值长，加装临时降温设施；c) 出现“励磁系统总告警”、“通道告警”、“主控制器切换闭锁”等系统报警时，如恢复不了，及时通知继保检查处理；d) 禁止运行人员操作就地控制面板；e) 在事故情况下，如果转子绕组和定子绕组过载未超过有关规定的数值，且发电机电压未超过额定值的110%，则不干涉自动励磁调节装置和强行励磁装置的工作；f) 当任何被监测参数偏离允许范围时首先迅速查清监测装置是否发生故障或信号装置是否误动作，然后立即采取相应的措施，使异常参数复原或解列、灭磁、停机；g) 如果被监测参数超过允许值（发生短时突变情况），运行操作人员首先迅速将发电机

24、解列、灭磁、停机，然后再查清故障原因。未查清故障原因并消除之前不许重新投入运行。2.12.11 异常及事故处理2.12.11.1 冷却系统故障a) 励磁变温度过高时，就地检查励磁变通风情况，风扇运行是否正常，若由于环境温度高引起汇报值长，采取降温措施，若由于变压器故障引起，联系检修人员共同检查，密切监视变压器运行情况；b) 整流桥超温时，检查整流柜风机是否正常运行，三相电压是否合格，环境温度是否过高，检查冷却气流是否受阻,若信号误发，通知检修人员处理；c) 整流柜风机故障时，检查风机电源是否正常，检查风机开关是否在合位；室内空调跳闸，积极想办法恢复；d) 在未恢复前，打开房门加强通风。2.12

25、.11.2 TV断线a) 若发“TV断线”报警，则先进行复归；b) 复归不了，去发电机TV二次端子箱检查是否有二次开关跳闸，若跳闸试送一次，试送成功后恢复信号；c) 如TV二次开关未跳闸，通知检修人员检查；d) 在两路TV均失电后，励磁系统自动切换为“手动”方式运行，此时根据电压和无功功率调整励磁，在TV恢复后，及时切换为“自动”方式并投入“PSS”；e) 在励磁系统“TV断线”故障处理过程中，注意检查发变组保护是否发“TV断线”信号，若发，先按“发电机TV断线”处理。2.12.11.3 伏赫限制动作a) 若发“V/Hz限制器动作”报警信号，先进行复归，同时检查发电机出口电压是否过高或发电机频

26、率是否过低；b) 如复归不了，则适当减少励磁电流，然后将报警复归；c) 若信号误发，或减小励磁电流后仍复归不了，通知检修人员检查。2.12.11.4 过励限制动作a) 若发“过励限制器动作”报警信号，先进行复归，同时检查励磁电流及无功功率是否过大；b) 如复归不了，则适当减少励磁电流，然后将报警复归；c) 若信号误发，或减小励磁电流后仍复归不了，通知检修人员检查。2.12.11.5 低励限制动作a) 若发“欠励限制器动作”报警信号，先进行复归，同时检查励磁电流及无功功率是否过小；b) 如复归不了，则适当增加励磁电流，然后将报警复归；c) 若信号误发，或增加励磁电流后仍复归不了，通知检修人员检查。