自動勵磁調節(jié)器

1、 1 前言 彭城電廠1號機組發(fā)電機為上海電機廠引進美國西屋公司生產技術生產的改進優(yōu)化型QFSN-300-2型水氫氫汽輪發(fā)電機，容量為300MW，采用高起始響應無刷勵磁系統(tǒng)，勵磁調節(jié)器為中國電力科學研究院生產的WKKL-1B型微機勵磁調節(jié)器。根據發(fā)電機運行規(guī)程第47條要求，發(fā)電機能否進相運行應遵守制造廠的規(guī)定，制造廠無規(guī)定的應通過試驗來確定。試驗前中國電力科學研究院對試驗的工況進行了靜態(tài)穩(wěn)定的估算，并經彭城電廠及江蘇省電力調度中心認可，最后確定了進相試驗工況。試驗由中國電力科學研究院負責，現場指揮操作由彭城電廠負責；進相試驗于2002年3月9日10日進行。彭城電廠1號發(fā)電機主要參數如下：型 號：

2、QFSN-300-2額定容量：300MW額定電壓：20000V額定電流：10189A額定勵磁電壓：302V額定勵磁電流：2510A額定功率因數：0.85額定轉速：3000rpm額定氫壓：0.31Mpa額定冷氫溫度：46勵磁機額定勵磁電壓：16V勵磁機額定勵磁電流：147AXd 1.86 Xd 0.223 Xd 0.16Tdo 8.15S Td 0.91S Td 0.041S2 試驗目的2.1 由于超高壓、長距離輸電線路的日益增多，線路充電功率給電網的安全、穩(wěn)定運行帶來一系列問題，在線路輕載時，母線及線路電壓過高的問題尤為嚴重。采用發(fā)電機進相運行吸收過剩無功，降低母線電壓是解決母線及線路電壓過高

3、問題的一種方法。但由于發(fā)電機進相運行時對系統(tǒng)穩(wěn)定和其端部發(fā)熱等有不良影響，所以需要進行發(fā)電機進相試驗，核定進相運行范圍，并獲取在進相運行時220KV母線及廠用電壓變化的經驗數據。22 通過進相試驗，驗證低勵及繼電保護的正確性。指出在保護、監(jiān)測方面存在的問題。3 發(fā)電機進相運行的限制因素彭城電廠工程設計裝機為2臺300MW機組，兩條220KV母線為雙母帶旁路接線方式。彭城電廠與系統(tǒng)聯系緊密，機組在進相運行時，如果電網有大的擾動，進相機組不會對主網的暫態(tài)穩(wěn)定構成威脅。發(fā)電機進相運行時主要受發(fā)電機端部結構件溫升和靜穩(wěn)極限等的限制。3.1 發(fā)電機靜穩(wěn)極限的限制發(fā)電機在不同有功負荷下所能吸收的無功最大值

4、，隨發(fā)電機有功負荷的改變而改變，因此首先計算在某些特殊運行點的進相無功值，以及進相狀態(tài)下最大功率角值，進而推廣到其它情況。等值電路圖如下：Eq I Uf Uxt Xd Xb X由等值電路圖，其中Eq為發(fā)電機內電勢，Xd為發(fā)電機同步電抗，Uf為發(fā)電機端電壓，Xb為主變電抗，X為線路電抗，Uxt為系統(tǒng)電壓。由于彭城電廠母線出線較多，系統(tǒng)電壓不易確定，且歸算下來的線路電抗X也比較小，所以本次計算可近似的將220KV母線電壓作為系統(tǒng)電壓，主變電抗Xb做為系統(tǒng)電抗Xxt。通過一系列的計算可求出進相時功角的限制值：從汽輪發(fā)電機功率關系式：可以看到發(fā)電機在進相運行時，進相深度增加，發(fā)電機Eq降低，Uxt相應

5、的有所下降。為了保持有功P不變，而角的增大使發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定度降低，根據靜穩(wěn)定判據dp/d0,也就是功角90范圍內，發(fā)電機具備靜穩(wěn)定能力，為了獲得一定的靜穩(wěn)定儲備，一般采用按功率限制的辦法，如靜穩(wěn)定極限按發(fā)電機的額定有功0.1Pe計算，估算得功角=70，為靜穩(wěn)定限制值。此時發(fā)電機的穩(wěn)定儲備系數K=1.06,可有6%的靜穩(wěn)定儲備。因此我們在試驗中監(jiān)視功角應不超過65，作為防止發(fā)電機失穩(wěn)條件。根據計算最大進相無功不得超過150Mvar。3.2 受定子端部發(fā)熱的限制發(fā)電機組進相運行時，定子邊段鐵芯和端部結構件的發(fā)熱會增高，甚至會超過其允許溫度限額，這也是限制發(fā)電機進相運行的因素。這是因為，當發(fā)電機進相

6、運行時，定子和轉子繞組端部的漏磁場疊加，造成發(fā)電機端部的合成磁密增高，并對定子以同步轉速旋轉，在邊段鐵芯和結構件中引起損耗，并且損耗值與軸向磁密的平方成正比，所以此時會引起邊段鐵芯和端部結構件壓板，銅屏蔽等發(fā)熱增加，對發(fā)電機穩(wěn)定運行產生較大影響，從而限制了發(fā)電機的進相運行深度。發(fā)電機邊段鐵芯和端部結構件的溫度限額如下：定子鐵芯軛部：120定子鐵芯齒部：120定子鐵芯端部：120定子槽內線圈：90定子線圈出水：81定子線圈進水：50冷氫：46出油：70軸瓦：90磁屏蔽和銅屏蔽及壓指：50時發(fā)均流越限信號 誤強勵檢測及保護，僅切除故障柜，另一柜自動帶滿負荷運行 強勵電壓限制，失脈沖檢測 過流限制保

7、護，最大電流保護 低勵限制及保護 PT熔絲熔斷保護、V/HZ限制的保護 設有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS模塊 主機板上裝有自復歸功能，大大增強了調節(jié)器的抗干擾能力 完善的自檢功能及雙協調功能 最大瞬時勵磁電流限制 發(fā)電機磁場接地檢測，用于檢測發(fā)電機勵磁組的對地絕緣情況 勵磁機磁場接地檢測 為滿足氣輪發(fā)電機DEH接口的需要，WKKL1B型設有專門的小繼電器板，供接口用 發(fā)電機定子斷水保護 主要型號： WKKL1型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機，雙通道雙柜型 WKKL11型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機，雙通道四柜型 WKKL1A型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機帶DEH接口，雙通道雙柜型 WKKL1A1型適用于200600MW大型汽輪發(fā)電機帶DEH接口，雙通道四柜型 WKKL1B型適用于300600MW具有無刷勵磁系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，雙通道雙