燃機發(fā)電機培訓

1、燃 機 培 訓 教 程（發(fā)電機和勵磁機控制）1. 發(fā)電機和勵磁機控制系統(tǒng)簡介1.1. 系統(tǒng)簡介1.1.1. 發(fā)電機3相單極發(fā)電機，轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與燃機透平直接連接，轉(zhuǎn)速為3000rpm。發(fā)電機容量為165MVA，出口額定電壓為15KV。1.1.2. 勵磁機與發(fā)電機固定在同一根主軸上，其定子線圈接入直流勵磁電流，轉(zhuǎn)子在定子線圈中旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生7相交流電，經(jīng)固定在轉(zhuǎn)子上、隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的14個旋轉(zhuǎn)二極管整流后產(chǎn)生電壓平穩(wěn)的直流勵磁電流，通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部的回路送到發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈實現(xiàn)勵磁。1.1.3. 燃機發(fā)電機的控制和調(diào)節(jié)主要由發(fā)電機控制屏和勵磁調(diào)節(jié)屏組成。1.1.4. Generator control an

2、d protection cubicle performs the following functions：a. Acquisition and processing of the logic and analog data from the sensors associated with the generator.b. Display of the logic and analog data concerning the generator.c. Local control of the generator (selection of the operation modes and ord

3、ers).d. Protection of the generator and of its auxiliaries (detection of the abnormal operation and generation of alarm and tripping orders).e. Remote control and monitoring.1.1.5. 勵磁調(diào)節(jié)屏包括勵磁供應(yīng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流勵磁電流以維持和控制發(fā)電機的機端電壓。1.2. 發(fā)電機控制屏盤面布置(See Fig.1)1.2.1. Control panel push buttons and indica

4、tors(Refer to Tab.1 and Fig.2)1.2.2. Diode matrix (A09) is connected with the protection relays and dispatches the alarm and tripping orders to the output relays. The matrix is programmable: the action of a protection relay is selected by positioning of a diode in the matrix.1.2.3. Analog processing

5、 unit CMS7003 (A10) calculates and displays the generator parameters.1.2.4. Main processing and display unit T1000 (A01) processes the logic and analog signals and displays the system status.1.2.5. Synchronization panel includes:a. P02: frequency meterb. P03: differential voltmeterc. P04: synchrosco

6、ped. S01: 3 position switch for automatic/manual synchronization selection.Figure 1. Generator control and protection cubicle Front vies1.2.6. S02: turn-push button with led for unit circuit breaker trippeing/closing.1.3. The Single-line diagram of the Generator control and protection cubicle see Fi

7、g.3.Figure 2. Control panel元件編號功 能S01自動、手動并網(wǎng)選擇開關(guān)S02斷路器控制開關(guān)S04跳閘繼電器復歸按鈕S21、S22勵磁開關(guān)跳閘合閘按鈕S25、S26自動、手動勵磁調(diào)節(jié)按鈕S27、S28減、增勵磁按鈕S31、S32減、增轉(zhuǎn)速/負荷按鈕S36試驗按鈕S37BUZZER STOPS35ENABLE按鈕H33WATCH DOGTab 1. Figure 3. Generator control and protection cubicle Single-line diagram2. 發(fā)電機控制2.1. 發(fā)電機并網(wǎng)的條件：同相位；同電壓；同頻率。并網(wǎng)條件的判斷是通

8、過MARK V控制屏實現(xiàn)的。同步允許信號L25A用于表示在允許進行自動或手動同步并網(wǎng)的操作；自動同步合閘命令用于在自動同步的時候發(fā)出合閘指令，其動作范圍小于L25A的動作范圍。參見表2和Fig.4。信 號繼電器判別條件同步允許L25A25A-0.27Hz<f<0.27Hz；-10°<<+10°自動同步合閘指令25-0.05Hz<f<0.3Hz；0°<<+10°25P0.06Hz<f<0.24Hz；Ugen=Ugrid+100VTab 2.f0.3Hz0.270.240.06-0.05-0.27-

9、10°10°0.15Figure 4. 同步條件判別上下兩條橫線之間為25P動作范圍矩形線框內(nèi)為同步允許25A動作范圍三角形線框內(nèi)部為25動作范圍2525P合閘按鈕25AK01V+V-自動并網(wǎng)手動并網(wǎng)并網(wǎng)許可控制主斷路器的合閘線圈2.1.1. 通過電壓互感器轉(zhuǎn)換、采集的系統(tǒng)和機端電壓信號送到MARK V控制屏里，通過不同的輸入通道送到<R>、<S>、<T>模塊和<P>模塊的<X>、<Y>、<Z>里面。參見MARK V模塊原理圖GEH-6195B D-61、D-62。2.1.2. 保護模塊&l

10、t;P>的<X>、<Y>、<Z>分別對采樣的母線電壓和機端電壓進行同步合閘判斷。當二者滿足同步合閘的條件后，<X>、<Y>、<Z>分別給出允許合閘的信號，進行3取2，驅(qū)動25繼電器動作。2.1.3. <R>、<S>、<T>模塊也分別對母線電壓和機端電壓進行同步合閘的運算。同步合閘的條件滿足后分別給出同步信號，經(jīng)過3取2后驅(qū)動25P繼電器，產(chǎn)生信號L52Z。2.1.4. 25繼電器和25P繼電器均動作后，由其常開接點串聯(lián)組成的回路接通，產(chǎn)生“自動同步合閘”的指令。2.1.5. <

11、;R>、<S>、<T>模塊同時還進行“同步允許”的判斷。當“同步允許”的條件滿足后驅(qū)動25A繼電器，產(chǎn)生“同步允許”的信號L25A。2.2. 利用安裝在發(fā)電機主斷路器兩側(cè)的電壓互感器（PT）對機端和系統(tǒng)的電壓信號分別進行采集，參見圖54-104282。所采集的機端和系統(tǒng)電壓信號送到MARK V控制屏形成DL和SVL信號。當選擇手動并網(wǎng)方式時，S01開關(guān)的1-2、3-4兩對接點閉合，這兩個信號分別送到P02（頻率計）、P04（相位計）和P03（電壓表）用于指示系統(tǒng)電壓和機端電壓的電壓差、頻率差和相位差，就可以進行手動并網(wǎng)。2.3. 自動并網(wǎng)控制2.3.1. 通過操作

12、發(fā)電機控制屏面板上的S01開關(guān)即可選擇自動或手動并網(wǎng)。2.3.2. 當選擇自動并網(wǎng)時，由MK V控制屏調(diào)節(jié)燃機轉(zhuǎn)速和機端電壓，以達到自動并網(wǎng)的條件。2.3.3. 在自動同步的方式下，只有當“同步允許”和“自動同步合閘”兩個條件同時滿足后，繼電器25、25A、25P均動作，回路接通，方能驅(qū)動接觸器K01，進而使斷路器合閘。2.4. 手動并網(wǎng)控制2.4.1. 當選擇手動并網(wǎng)時，燃機轉(zhuǎn)速和機端電壓都要靠手動調(diào)節(jié)。燃機轉(zhuǎn)速可以通過發(fā)電機控制屏上的“增”“減”轉(zhuǎn)速/負荷按鈕調(diào)節(jié)，機端電壓通過發(fā)電機控制屏上的“增”“減”勵磁的按鈕進行調(diào)節(jié)。2.4.2. 當機端電壓信號的頻率、幅值、相位滿足“同步允許”的條

13、件時，25A繼電器勵磁，接點閉合。此時，操作人員根據(jù)發(fā)電機控制屏上的電壓表、相位表和頻率表的指示選擇正確的合閘時機、按下合閘按鈕S02，主斷路器就可以合閘。2.5. 解列2.5.1. 發(fā)電機的解列通過K02和K03控制。K02和K03任意一個動作后，其常開接點閉合，接在該接點上的主斷路器跳閘線圈動作，使斷路器跳閘，發(fā)電機解列。2.5.2. 發(fā)電機解列可分為手動解列、正常停機與故障跳閘三種情況。2.5.3. 通過操作S02開關(guān)實現(xiàn)手動解列。將S02的把手擰到跳閘位置，按下把手，S02.P的接點1-01閉合，K02動作。2.5.4. 正常停機時，當發(fā)電機負荷下降到-4MW時，逆功率繼電器F53動作

14、，使主斷路器斷開。2.5.5. 當機組發(fā)生故障、相應(yīng)的保護繼電器動作，需要發(fā)電機緊急跳閘，或燃機發(fā)生緊急跳閘時，緊急跳閘指令通過二極管矩陣A09使K25、K26動作，斷路器即可跳閘。2.5.6. 如果發(fā)電機控制屏里的保護電源發(fā)生故障、電壓降低或消失，接在保護電源上的繼電器K13會失磁，其常閉接點4-12閉合，也會導致K02動作，斷路器跳閘。2.6. 負荷控制2.6.1. 發(fā)電機控制屏上的S31、S32按鈕用于進行手動轉(zhuǎn)速/負荷控制，參見圖54-104282-04。同時按下S31按鈕和ENABLE按鈕S35，即可向MARK V控制屏發(fā)出降低轉(zhuǎn)速/負荷的命令L70R4CSL；同時按下S32按鈕和E

15、NABLE按鈕，即可發(fā)出增加轉(zhuǎn)速/負荷的命令L70R4CSR。2.7. 勵磁控制2.7.1. 發(fā)電機控制屏上的S27、S28按鈕用于進行手動勵磁調(diào)節(jié)。同時按下S27和ENABLE減少勵磁，同時按下S28和ENABLE增加勵磁。3. 發(fā)電機和勵磁機的保護3.1. 電氣保護繼電器3.2. F53、F54、F56、F57、F58、F60、F61、F62、F63、F66是各種電氣保護繼電器，用于構(gòu)成發(fā)電機和勵磁機的各種繼電保護。繼電器編號保 護 名 稱F53逆功率保護（32）F54定子負序保護（46）F61定子過電流保護（51）F62F63F56發(fā)電機失磁保護（40）F58定子過電壓保護（27）F57

16、定子接地保護（64G）F66定子低電壓保護（27）F60發(fā)電機差動保護（87G）3.2.1. 電氣保護的回路圖見54-104282-09、-10、-11。3.3. 發(fā)電機超溫保護3.3.1. 見圖54-104282-25，在發(fā)電機的每一相定子線圈中都裝有熱電阻，用于監(jiān)視電子線圈的溫度。每一個熱電阻都連接到保護繼電器F48、F49、F50進行溫度測量和判斷。當超過設(shè)定值（通常是150）時，繼電器動作，其常開接點閉合。三個的繼電器的接點采用3取2接線方式連接，當有任意2個繼電器動作時接通發(fā)電機跳閘回路。3.4. 轉(zhuǎn)子線圈接地保護3.4.1. 在發(fā)電機主軸上安裝有用于檢測轉(zhuǎn)子線圈接地的碳刷。正常運行

17、時，該碳刷與發(fā)電機主軸不接觸；需要進行檢測時，安裝在碳刷上的線圈動作，使碳刷與機軸接觸，由繼電器F52檢測轉(zhuǎn)子是否接地。當發(fā)電機并網(wǎng)運行之后，進行一次接地檢測，以后每24小時自動進行一次接地檢測；每次自動檢測的時間為10”。 按下接地檢測按鈕S52可手動進行接地檢測。3.4.2. 當檢測到轉(zhuǎn)子接地故障時，F(xiàn)52動作，通過發(fā)電機控制屏發(fā)出發(fā)電機電氣故障報警。3.4.3. 控制回路圖見54-104281-12。3.5. 保護動作結(jié)果的處理3.5.1. 發(fā)電機的各種保護產(chǎn)生的動作命令都送到二極管矩陣A09進行集中處理，然后按不同的情況分別驅(qū)動相應(yīng)的跳閘繼電器K25-K35，產(chǎn)生發(fā)電機跳閘（解列）、勵

18、磁開關(guān)跳閘（斷開勵磁）、燃機緊急跳閘、正常停機的指令和發(fā)電機電氣故障報警。參見圖54-104282-13至-23。3.5.2. 每一種保護指令均對應(yīng)矩陣上的一列。通過該列上不同位置有無二極管決定該位置對應(yīng)執(zhí)行結(jié)果是否被執(zhí)行。第A、B行對應(yīng)于發(fā)電機跳閘，跳閘繼電器為K25、K26；第E、F行對應(yīng)于發(fā)電機勵磁開關(guān)跳閘，跳閘繼電器為K29、K30；第G、H行對應(yīng)于燃機緊急停機，跳閘繼電器為K31、K32；第I行對應(yīng)于燃機正常停機，跳閘繼電器為K33；第J行對應(yīng)于發(fā)電機電氣故障報警，繼電器為K34。3.5.3. 當任一個保護動作后，跳閘繼電器能自保持，跳閘繼電器復歸按鈕上的指示燈S04會持續(xù)發(fā)光。按下

19、跳閘繼電器復歸按鈕能復歸跳閘繼電器。4. THE AUTOMAT4.1. The automat installed in ghe generator control panal is used to display informations necessary to operate the generator. It is mage of 3 modules: The T1000 (A01), T100 (A02, A03) and CMS7003 (A10). See Fig.5.4.2. T1000 is the heart of the system. It perform funct

20、ions of:4.2.1. Operator interface, with display and keypad. (See Fig.6).4.2.2. Data acquisition from T100 and CMS7003 for display purposes.4.2.3. Alarm treatment.4.2.4. Customization using a set of keypad, mouse and drive systems included in the module.4.3. T100 is used as an interface with the T100

21、0. It collects miscellaneous parameters from the field. These data are conditionned and transmitted to T1000 through a coaxial cable.4.3.1. According to options this module may receive up to 16 cards.4.3.2. 10 different functions are available. Each function requires one hardware module and a softwa

22、re configuration. These additional modules may use one or two slots among the 16. The configuration is to be done through the T1000 as no direct access to the T100 is available.4.3.3. The functions available are:a. T111: It monitors a RTD probe, such as stator, hotair and cold air temperatures.b. T1

23、20: It accepts one analog input either voltage or current such as excitation current and voltage.c. T140: It may handle up to eight digital inputs, such as alarms (normal, latched) and logic status (breakers position, control messages). These inputs may be configured for volt free contact using the

24、internal 24V supply or an external supply (max. 30V).4.3.4. The configuration of T100 refers Fig. 54-104282-30, -31.4.4. CMS7003 receives 3 stator voltages and 3 stator currents.4.4.1. These informations are used to calculate:a. Active power P in MW.b. Reactive power Q in MVAR.c. Apparent power in M

25、VA.d. Active energy in MWH.e. Reactive energy in MVARH.4.4.2. The calculated parameters and the primary voltage and current informations are send to the T1000 through a serial link.Figure 5. Automat for A502Figure 6. T1000 Front Panel5. 勵磁調(diào)節(jié)屏勵磁控制回路5.1. 勵磁回路5.1.1. 參見圖54-104281-03和Fig.7。發(fā)電機出口電壓為15kV，出

26、口母線上接有三臺Y/Z-11接法的電壓互感器，將15kV電壓轉(zhuǎn)變成為100V三相四線制電壓信號，經(jīng)過可控硅整流后轉(zhuǎn)變成直流，由主勵磁開關(guān)Q01控制提供給勵磁機定子線圈。勵磁機轉(zhuǎn)子隨發(fā)電機主軸以3000rpm的轉(zhuǎn)速在勵磁機定子線圈形成的直流磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)出7相交流電流，經(jīng)過14支旋轉(zhuǎn)二極管整流之后形成平穩(wěn)的直流電流送到發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈中實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子線圈的勵磁。5.1.2. 由于發(fā)電機正常工作時，勵磁機轉(zhuǎn)子鐵芯工作在非飽和區(qū)域，此時勵磁機的勵磁電流Iexc與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電流Irot近似成線性關(guān)系。因此，通過測量和控制Iexc就可以控制發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈的實際勵磁電流Irot。5.1.3. 可控硅G1

27、-G4的導通和截止由勵磁調(diào)節(jié)裝置AVR控制。5.1.4. 發(fā)電機剛啟動時，發(fā)電機出口母線上還沒有建立起電壓，此時需要額外的起動勵磁電源，該電源為MCC提供的直流125V電源。Q03是起勵開關(guān)。由于起勵時需要的勵磁電流很小，在此回路中串聯(lián)了一只限流電阻R03，將起動勵磁電流限制在50A以下。起勵完成之后Q03自動斷開。5.1.5. Q02是強勵開關(guān)。強勵電源和起勵電源一樣，也是直流125V。其回路中串聯(lián)有一只可控硅G04，由AVR控制。當發(fā)電機并網(wǎng)、主斷路器合上時，Q02就閉合，但此時可控硅G4并未導通，因此強勵回路尚未工作。當發(fā)電機出口或出口不遠處發(fā)生短路故障、機端電壓快速下降到很低、已經(jīng)不能

28、維持正常電壓時，為保證發(fā)電機保護繼電器能得到正常的電壓信號以正確動作，以及保證發(fā)電機的穩(wěn)定性，AVR控制可控硅G4導通，向勵磁機線圈中加入很大的強勵電流，短時間維持機端電壓，直到發(fā)電機跳閘。當機端電壓恢復或強勵5”之后，Q02自動斷開、合上，為下一次強勵作準備。5.1.6. F10是壓敏電阻，其電阻隨兩端電壓的升高而降低，從而起到限制勵磁過電壓的作用。5.1.7. F50是旋轉(zhuǎn)二極管故障檢查繼電器。5.2. 主勵磁開關(guān)的控制5.2.1. 參見圖54-104281-11和圖54-104282-04。手動或自動都可以使主勵磁開關(guān)Q01合閘。Q01合閘的前提條件是：無手動或自動斷開Q01的指令且MA

29、RKV允許投勵磁（L83SRX=1）。該條件滿足后，同時按下發(fā)電機控制屏的S22和ENABLE按鈕就可以使Q01手動合閘。在燃機起機的過程中，當燃機轉(zhuǎn)速到達95%轉(zhuǎn)速時，MARK V控制屏發(fā)出L41FX1指令，自動合上Q01，投上勵磁，準備并網(wǎng)。5.2.2. 在發(fā)電機并網(wǎng)前，以下情況可以使Q01斷開a. 同時按下S21和ENABLE按鈕，Q01斷開。b. L83SRX=0也可使Q01斷開。c. 機組發(fā)生故障，需要斷開勵磁。此時，發(fā)電機控制屏通過二極管矩陣使K29或K30動作，發(fā)出指令斷開Q01（滅磁）。d. 起勵開關(guān)閉合時間過長（起勵時間過長，機端電壓無法建立），會導致Q01斷開。5.2.3.

30、 當發(fā)電機并網(wǎng)后，K14會動作（參見圖54-104281-12），其常開接點閉合，將Q01跳閘回路的接點都短接。此時，只有發(fā)電機解列、主斷路器斷開后才能使K14失磁、斷開Q01滅磁。這樣能起到保護發(fā)電機的作用。5.3. 起勵和強勵5.3.1. 當燃機轉(zhuǎn)速達到95%N.S.（L14HSX1=1）時Q03合上，進行起勵。機端電壓正常時（到達低電壓繼電器K10的設(shè)定值）斷開。如果起勵時間過長（K29=10”）Q03還未斷開，說明發(fā)電機勵磁系統(tǒng)有故障，此時會自動斷開起勵和主勵磁開關(guān)停止勵磁。5.3.2. 強勵開關(guān)Q02的動作由AVR控制。參見圖54-104281-14、155.4. 定子電壓、電流的測

31、量、勵磁變壓器過電壓6. 勵磁自動調(diào)節(jié)AVR6.1. The regulation system determines permanently the value of the excitation current. The main regulator functions are as follows：6.1.1. Adjustment of the generator voltage with a low time constatn6.1.2. Participation in maintaining the stability of the network energy transpor

32、t6.1.3. Fast return of the generator to its predetermined operating point whtn network perturbations occur6.1.4. Maintaining the generator within its operating range by means of the limitation functions:a. Underexcitation (LSES card)b. Overexcitation (RS1 card)c. U/F (LUF2 card)6.2. The regulator is

33、 composed of clectronic cards which form two regulation channels: Automatic channel for automatic stator voltage regulation and manual channel for manual excitation current adjustment. The automatic and manual regulation channels are independent from each other: each channel has its own supply and t

34、hyristor pulse generation circuit.6.3. The tracking function allows switching from one channel to the other without generator voltage alteration. The regulation channels can be selected by means of controls of the generator control and protection cubicle.Switching from automatic to manual channel is

35、 automatic in case of a regulation voltage measurement fault, a regulation supply fault and an excitation overcurrent 1st step fault.6.4. Characteristics of the regulation system6.4.1. The main characteristics of the regulation channels are:a. Stator voltage adjustment range from 90% to 110% of its rated value with an accuracy of ±0.5%.b. Droop compensation adjustment from 0 to ±4.5%.c. Pe