發(fā)電機(jī)UN6000勵(lì)磁系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)ABB UN6000勵(lì)磁系統(tǒng)簡(jiǎn)介n供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。n它分為勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分。n勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本原理發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本原理勵(lì)磁系統(tǒng)的作用勵(lì)磁系統(tǒng)的作用n勵(lì)磁系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的重要組成部份，它對(duì)電力系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)本身的安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響。勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作用有：根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值。控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率分配。提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性。在

2、發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度。根據(jù)運(yùn)行要求對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行最大勵(lì)磁限制及最小勵(lì)磁限制。勵(lì)磁系統(tǒng)的分類(lèi)勵(lì)磁系統(tǒng)的分類(lèi)UN6000勵(lì)磁系統(tǒng)我廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用的是機(jī)端自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)（全套進(jìn)口瑞士ABB公司原裝產(chǎn)品,型號(hào):UNITROL 6000系列6800）。發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)可控硅整流橋控制勵(lì)磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率的目的。其主要分為四個(gè)部分：勵(lì)磁變壓器；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）；可控硅整流器；起勵(lì)和滅磁單元；如下圖所示：發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖勵(lì)磁變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整流器滅磁單元調(diào)節(jié)器測(cè)量元件RE主要優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件。運(yùn)行可靠性高，調(diào)整、維護(hù)簡(jiǎn)單，檢修方便。

3、自并勵(lì)方式取消了勵(lì)磁機(jī)，縮短了的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)軸系長(zhǎng)度可提高機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、提高機(jī)組安全運(yùn)行的水平。因勵(lì)磁調(diào)節(jié)直接在轉(zhuǎn)子回路中，沒(méi)有主勵(lì)磁機(jī)時(shí)滯環(huán)節(jié)，屬快速響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)高，響應(yīng)快，性能參數(shù)好。起勵(lì)裝置起勵(lì)裝置自并勵(lì)方式的缺點(diǎn)自并勵(lì)方式的缺點(diǎn)整流裝置電源電壓取自發(fā)電機(jī)端，系統(tǒng)故障時(shí)，隨著機(jī)端電壓下降，影響勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)能力。有碳刷增加了維護(hù)量。發(fā)電機(jī)近端短路時(shí)，因機(jī)端電壓突然降低很多時(shí)可能不滿足強(qiáng)勵(lì)要求，強(qiáng)勵(lì)減弱時(shí)，短路電流迅速衰減，而造成出口帶時(shí)限繼電器拒動(dòng)，使故障擴(kuò)大，須加有記憶功能繼電器。起勵(lì)時(shí)，發(fā)電機(jī)剩磁不足以提供可控硅的導(dǎo)通電壓，發(fā)電機(jī)不能自勵(lì)，需要另外設(shè)置起勵(lì)電源。勵(lì)磁變壓

4、器u我公司勵(lì)磁變壓器采用三相干式變壓器，冷卻方式為風(fēng)冷（AN/AF）；容量為5800KVA，變比為21.5KV/900V，一次電流156A，二次電流3721A；接線方式為YD11。u高壓側(cè)每相提供3組套管CT，兩組用于保護(hù)（過(guò)流、過(guò)負(fù)荷），一組用于測(cè)量（電流）。低壓側(cè)每相也提供二組CT，一組用于保護(hù)，一組用于測(cè)量?？煽毓枵髌鞑捎萌嗳蚴秸?，由六個(gè)臂組成。共有四個(gè)功率柜組成；可控硅整流橋通過(guò)一個(gè)門(mén)極驅(qū)動(dòng)板（GDI）去驅(qū)動(dòng)可控硅，進(jìn)行整流。整流裝置的每個(gè)功率元件都裝有快速熔斷器保護(hù)，以便及時(shí)切除短路故障，并發(fā)出信號(hào)。當(dāng)一個(gè)功率柜退出運(yùn)行時(shí)能滿足發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)（2倍10S）和1.1倍額定電流運(yùn)行

5、的要求。當(dāng)兩個(gè)功率柜退出運(yùn)行時(shí)，能提供發(fā)電機(jī)額定工況所需的勵(lì)磁容量,不能進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)。如果三臺(tái)功率柜故障則自動(dòng)切斷勵(lì)磁?？煽毓枵髌鬟\(yùn)行中一般不要打開(kāi)功率柜的門(mén)，否則，該功率柜將會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)整流器 (n = 5) 具有五個(gè)并聯(lián)的可控硅整流橋，其中至少有一個(gè)冗余的（n-1）配置。（n-1）的含義是當(dāng)一個(gè)可控硅故障時(shí)，系統(tǒng)仍能滿足最大勵(lì)磁功率。冷卻方式：帶雙冗余風(fēng)機(jī)的強(qiáng)迫冷卻。當(dāng)四臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)都退出運(yùn)行時(shí)，該整流柜退出運(yùn)行。另外整流器還有溫度保護(hù)，90跳閘。起勵(lì)和滅磁單元正常情況下，發(fā)電機(jī)的殘壓用于起勵(lì)是足夠的。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有剩磁存在，一般情況下UN6000可以實(shí)現(xiàn)殘壓起勵(lì)。當(dāng)勵(lì)磁投入后，可控硅橋

6、立即被觸發(fā)，只要可控硅輸入端有10-20V的電源電壓，門(mén)極控制單元就能有效地控制可控硅橋。起勵(lì)回路（-R03，-V03，-Q03），用它勵(lì)方式建立這一電壓。起勵(lì)電源取自燃機(jī)機(jī)島380-220V交流分電盤(pán)母線。如果殘壓低于10V不足以建立發(fā)電機(jī)電壓時(shí)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延遲，起勵(lì)裝置就會(huì)投入：起勵(lì)開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，向磁場(chǎng)繞組通流，定子建壓開(kāi)始。當(dāng)電壓達(dá)到額定值的10%時(shí)，可控硅橋已經(jīng)能正常工作，起勵(lì)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。軟起勵(lì)過(guò)程開(kāi)始將發(fā)電機(jī)電壓升到額定電壓21.5KV，整個(gè)起勵(lì)過(guò)程的控制和監(jiān)測(cè)都是由AVR軟件實(shí)現(xiàn)的。起勵(lì)電流大約為空載勵(lì)磁電流的10%至20%，其大小取決于串入的限流電阻-R03 。軟起勵(lì)用于防

7、止機(jī)端電壓的起勵(lì)超調(diào)。如果超調(diào)的話可能引起電壓過(guò)高造成過(guò)激磁。滅磁單元n滅磁滅磁：當(dāng)保護(hù)繼電器檢出發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，為保護(hù)發(fā)電機(jī)，必須安全迅速地將儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量泄放。滅磁功能由滅磁開(kāi)關(guān)，跨接器Crowbar（跨接器就是轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)裝置，其基本電路及其原理是：一組正反向并聯(lián)的可控硅串聯(lián)一個(gè)放電電阻后再并聯(lián)在勵(lì)磁繞組兩段，當(dāng)可控硅的觸發(fā)器電路檢測(cè)到轉(zhuǎn)子過(guò)電壓后，立即發(fā)出觸發(fā)脈沖使可控硅導(dǎo)通，利用放電電阻吸收過(guò)電壓能量）和滅磁電阻實(shí)現(xiàn)。滅磁開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)用于在任何故障情況下安全切斷勵(lì)磁電流。滅磁開(kāi)關(guān)開(kāi)斷后，還在勵(lì)磁變壓器和磁場(chǎng)繞組之間形成明確的電氣隔離。 n自動(dòng)滅磁裝置裝在勵(lì)磁回路直流側(cè)。滅磁開(kāi)關(guān)的

8、額定參數(shù)按勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)工況（機(jī)端電壓為80%額定電壓時(shí)，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)2倍額定勵(lì)磁電壓）選擇。滅磁開(kāi)關(guān)型號(hào)為HPB45-82S額定電壓2000V，額定電流4500A，短路電流開(kāi)斷能力100KA以上。滅磁單元n1）、滅磁作用滅磁作用：當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部、引出線、高廠變等發(fā)生故障時(shí)，雖然保護(hù)裝置動(dòng)作迅速切除故障，但勵(lì)磁電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)繼續(xù)維持故障電流，為了迅速排除故障，減小其損壞程度，必須安全迅速地將儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量泄放（實(shí)驗(yàn)表明，只要剩磁電壓小于500V，電弧就不能維持，一般剩磁電壓不大于100-300V）即把勵(lì)磁繞組的電流建立的磁場(chǎng)迅速降低到最小。n2）、滅磁要求滅磁要求:a.滅磁時(shí)間盡可能的短（

9、發(fā)電機(jī)端電壓由額定值Un降至5% Un所需的時(shí)間稱滅磁時(shí)間）b.勵(lì)磁繞組兩端的過(guò)電壓不超過(guò)允許值（通過(guò)跨接器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)的要求）。n3）、滅磁方式滅磁方式：按勵(lì)磁系統(tǒng)的不同，主要有兩種自然滅磁（一般是對(duì)采用旋轉(zhuǎn)二極管整流方式的勵(lì)磁系統(tǒng)用如無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)，通過(guò)整流二極管的續(xù)流作用實(shí)現(xiàn)自然滅磁，時(shí)間較長(zhǎng)10S左右）和逆變滅磁（對(duì)采用可控硅整流方式的勵(lì)磁系統(tǒng)用如自并勵(lì)勵(lì)磁）。滅磁單元n4）、滅磁回路滅磁回路：由滅磁開(kāi)關(guān)，跨接器Crowbar和滅磁電阻組成。滅磁電阻用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的快速滅磁。a、非線性電阻02（共五個(gè)）并聯(lián)固定接在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路中，不受直流回路中的滅磁開(kāi)關(guān)控制。勵(lì)磁電流的衰減過(guò)程取

10、決于滅磁電阻的特性。非線形電阻的滅磁特性比線性的好，勵(lì)磁電流的衰減比較快。b 、當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)觸發(fā)跨接器的可控硅將勵(lì)磁電流瞬時(shí)導(dǎo)入滅磁回路。滅磁過(guò)程開(kāi)始，滅磁開(kāi)關(guān)觸頭可以無(wú)負(fù)荷斷開(kāi)。 c 、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，跨接器的可控硅不導(dǎo)通，非線性電阻上不通過(guò)電流；滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，跨接器的可控硅接受觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，將勵(lì)磁電流瞬時(shí)導(dǎo)入滅磁回路，直至磁場(chǎng)能量釋放完。d 、跨接器作為勵(lì)磁繞組和可控硅整流器過(guò)電壓保護(hù)。逆變滅磁是將能量釋放在勵(lì)磁變低壓繞組上，逆變滅磁在滅磁開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間內(nèi)完成的，一般是在毫秒內(nèi)完成。磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后通過(guò)非線性電阻實(shí)現(xiàn)滅磁，滅磁時(shí)間較短2-3S左右。滅磁開(kāi)關(guān)跨接器觸發(fā)板n觸發(fā)單元U

11、NS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個(gè)獨(dú)立的放電可控硅觸發(fā)回路。n發(fā)電機(jī)的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開(kāi)關(guān)的跳閘線圈同時(shí)接通。n設(shè)有一個(gè)電壓監(jiān)測(cè)回路，在勵(lì)磁電壓超過(guò)設(shè)定值3800V時(shí)它會(huì)自動(dòng)觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨(dú)立的過(guò)電壓保護(hù)裝置，可保護(hù)可控硅和磁場(chǎng)繞組免受危險(xiǎn)過(guò)電壓尖峰的沖擊。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVRn自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR的主要功能是精確地控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和無(wú)功功率，它對(duì)勵(lì)磁電壓快速作出反應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間為幾個(gè)毫秒。主要由測(cè)量比較、綜合放大和移相觸發(fā)三個(gè)基本單元構(gòu)成。n測(cè)量比較單元用來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)變換的與發(fā)電機(jī)端電壓成比例的直流電壓，并與相應(yīng)的電壓整定值進(jìn)行比較，得到偏

12、差；n電壓偏差信號(hào)輸入到綜合放大單元，綜合放大單元對(duì)測(cè)量等信號(hào)起綜合放大作用；n移相觸發(fā)單元?jiǎng)t根據(jù)輸入的控制信號(hào)的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖，從而控制可控硅的輸出電壓，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVRn我公司AVR選用的是2AVR+2FCR+1BFCR，也就是帶有手動(dòng)緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)，這是目前UN6000系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)的最高配置。nAVR：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器；nFCR：勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器；nBFCR：后備勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器；nUG：發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓測(cè)量信號(hào)；nIG：發(fā)電機(jī)定子電流測(cè)量信號(hào)；nIF：勵(lì)磁電流；自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVRn勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）采用數(shù)字微機(jī)型， AVR中裝設(shè)無(wú)功功

13、率、功率因數(shù)等自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)有過(guò)勵(lì)磁限制、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、低勵(lì)磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)和PT斷線閉鎖保護(hù)等單元；其附加功能包括轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子溫度測(cè)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。n采用兩路完全相同且獨(dú)立的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運(yùn)行，兩路通道間能相互自動(dòng)跟蹤，當(dāng)一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)無(wú)擾切換到另一通道運(yùn)行。手動(dòng)、自動(dòng)電路應(yīng)能相互自動(dòng)跟蹤；當(dāng)自動(dòng)回路故障時(shí)能自動(dòng)無(wú)擾切換到手動(dòng)。CT、PT均為兩路獨(dú)立的輸入回路。 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR主通道1和主通道2之間的切換 這種勵(lì)磁系統(tǒng)具有兩個(gè)完全獨(dú)立的調(diào)節(jié)器和控制通道(通道1 及

14、 通道2) 。兩個(gè)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(dòng)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(shí)間進(jìn)行：q如果工作通道檢測(cè)到故障，將自動(dòng)地緊急切換到第二個(gè)通道。而后，直到故障修復(fù)才可能再切回到故障通道。q如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動(dòng)切換是不可能的。q若一個(gè)通道發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓同時(shí)也發(fā)生動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。然而，立即自動(dòng)切換到不工作的通道，此不工作的通道不應(yīng)當(dāng)跟隨發(fā)電機(jī)電壓的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對(duì)緩慢地跟隨發(fā)電機(jī)電壓，并具有一段延時(shí)。q應(yīng)當(dāng)考慮到從工作通道向不工作通

15、道的手動(dòng)切換時(shí)相應(yīng)的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機(jī)的電壓變化，則切換具有一個(gè)短的延時(shí)。這種方法在每一種場(chǎng)合都能達(dá)到無(wú)擾動(dòng)切換。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR主通道自動(dòng)/手動(dòng)方式之間的切換 這種勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn)是每個(gè)主通道都有一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)器(自動(dòng)方式) 和一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)器(手動(dòng)方式) 。在自動(dòng)方式中，發(fā)電機(jī)電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生恒定的電壓。另一方面，在手動(dòng)方式中，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 (磁場(chǎng)電流) 保持恒定，隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 (磁場(chǎng)電流的設(shè)定點(diǎn)) 必須手動(dòng)調(diào)整，以使發(fā)電機(jī)電壓不變?；旧?，由于不工作的調(diào)節(jié)器總是跟隨工作調(diào)節(jié)器，所以在任何時(shí)間運(yùn)行方式之間的切換都是可能的。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR切換至

16、緊急備用通道 除兩個(gè)主通道之外，勵(lì)磁系統(tǒng)還附加了一個(gè)緊急備用通道。與主通道的手動(dòng)方式相類(lèi)似的緊急備用通道，裝有一個(gè)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器。除了勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過(guò)電壓保護(hù)和獨(dú)立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過(guò)電壓保護(hù)插件起后備保護(hù)作用。緊急備用通道的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器的作用與主通道的勵(lì)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(lì)磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓。 緊急備用通道的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器自動(dòng)地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動(dòng)地進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。從主通道向緊急備用通道的手動(dòng)切換只能由被授權(quán)的特殊操作人員進(jìn)行。兩個(gè)調(diào)節(jié)器的跟隨調(diào)整使其能夠切回到主通道。疊加控

17、制：無(wú)功功率調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器投入/退出 如果選擇自動(dòng)方式，并且發(fā)電機(jī)已連接到電網(wǎng)，就可以切換到無(wú)功功率調(diào)節(jié)器(Q)/ 功率因數(shù)調(diào)節(jié)器(cosPhi) 。無(wú)功功率調(diào)節(jié)器(Q)/ 功率因數(shù)調(diào)節(jié)器(cosPhi)是電壓調(diào)節(jié)器的上位調(diào)節(jié)器，并且在運(yùn)行中只是緩慢地起作用。因此，電網(wǎng)的短時(shí)故障不會(huì)影響此上位調(diào)節(jié)器，而還是電壓調(diào)節(jié)器在起作用。自動(dòng)方式的所有限制器和原來(lái)一樣起作用，如果需要的話可以控制電壓調(diào)節(jié)器包括上位調(diào)節(jié)器。 無(wú)功調(diào)節(jié)器/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是可以對(duì)其自身的給定點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置(給定點(diǎn)積分器)。當(dāng)上位調(diào)節(jié)器斷開(kāi)時(shí)，給定點(diǎn)設(shè)置總是跟隨實(shí)際值(當(dāng)前的無(wú)功功率 Q / 當(dāng)前的功率因數(shù))。這就意味著

18、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從電壓調(diào)節(jié)器過(guò)渡到上位調(diào)節(jié)器不能立即起作用。而只是在上位調(diào)節(jié)器的設(shè)定點(diǎn)由HIGHER-升高 / LOWER降低命令調(diào)整后，無(wú)功功率 Q /功率因數(shù)也相應(yīng)地改變。失磁保護(hù)（P/Q）n發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在超出其穩(wěn)定極限時(shí)，失磁保護(hù)動(dòng)作，跳發(fā)電機(jī)。n利用功率圓圖上的五個(gè)點(diǎn)設(shè)定保護(hù)曲線。保護(hù)曲線與P/Q限制器的限制曲線相似。但P/Q保護(hù)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(jī)的穩(wěn)定極限與機(jī)端電壓有關(guān)，P/Q保護(hù)曲線也與發(fā)電機(jī)端電壓成比例校正。發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)保護(hù)曲線時(shí)，觸發(fā)定時(shí)器，經(jīng)過(guò)可整定的延時(shí)后發(fā)出跳發(fā)電機(jī)命令。定時(shí)器延時(shí)啟動(dòng)信號(hào)也可用于報(bào)警。過(guò)激磁保護(hù)（V/Hz觸發(fā)器） 用

19、于防止同步發(fā)電機(jī)和變壓器過(guò)磁通。過(guò)激磁保護(hù)首先根據(jù)發(fā)電機(jī)頻率和設(shè)定值計(jì)算出當(dāng)前的機(jī)端電壓允許值，如果發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓超過(guò)允許值，就會(huì)觸發(fā)定時(shí)器延時(shí)。在延時(shí)結(jié)束前，如果電壓仍沒(méi)有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號(hào)。額定端電壓時(shí)凸極同步發(fā)電機(jī)的典型功率圓圖和對(duì)應(yīng)的運(yùn)行極限位置定子電流限制器 該限制器用于防止發(fā)電機(jī)定子過(guò)熱，在過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)側(cè)均有效。其工作原理與最大勵(lì)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(méi)有一個(gè)確定的最大定子電流限制值，當(dāng)時(shí)間趨于零時(shí)，限制值理論上可趨于無(wú)限大（Imax），通過(guò)適當(dāng)?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(shí)限特性。 定子電流限制器分欠勵(lì)側(cè)和過(guò)勵(lì)

20、側(cè)兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)時(shí)，欠勵(lì)側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過(guò)檢測(cè)負(fù)載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過(guò)勵(lì)和欠勵(lì)）動(dòng)作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機(jī)的有功電流分量。如果發(fā)電機(jī)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(dòng)作，限制器會(huì)自動(dòng)將發(fā)電機(jī)無(wú)功功率調(diào)整為零。最大勵(lì)磁電流限制器和最小勵(lì)磁電流限制器 如果系統(tǒng)繼發(fā)故障，允許再次強(qiáng)勵(lì)，如果此時(shí)冷卻時(shí)間尚未結(jié)束，剩余能量達(dá)到emax 所需的時(shí)間（即在此強(qiáng)勵(lì)電流下允許運(yùn)行的時(shí)間）比第一次強(qiáng)勵(lì)時(shí)間要短。如果冷卻時(shí)間已經(jīng)結(jié)束（限制器復(fù)位），限制器將允許勵(lì)磁電流在強(qiáng)勵(lì)允許的正常時(shí)間段中保持在頂值

21、水平，可以用外部信號(hào)干預(yù)過(guò)熱限制值Itherm，如表示發(fā)電機(jī)冷卻氣體的溫度信號(hào)，該信號(hào)可以被附加到過(guò)熱限制值Itherm上。 同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中（無(wú)限制器動(dòng)作），最大勵(lì)磁電流限制器的限制值是強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時(shí)提供強(qiáng)勵(lì)頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強(qiáng)行勵(lì)磁來(lái)排除故障時(shí)，如果勵(lì)磁電流的實(shí)際值超過(guò)過(guò)熱限制值，調(diào)節(jié)器就會(huì)起動(dòng)一個(gè)剩余功率積分器，將電流偏差值i2（其中iIfieldItherm）對(duì)時(shí)間積分，其結(jié)果正比于勵(lì)磁繞組的加熱能量。如果勵(lì)磁電流持續(xù)高于過(guò)熱限制值，那么積分器的輸出i2dtE 將會(huì)增加。當(dāng)積分器的輸出值超過(guò)Emax時(shí)，最大勵(lì)磁電流限制器的限制值將從Ima

22、x降低到Itherm。上述工作由過(guò)熱檢測(cè)器完成。當(dāng)勵(lì)磁電流降到正常值 以下后，剩余功率積分器啟動(dòng)反向冷卻積分，按冷卻時(shí)間常數(shù)Tcooling降低其輸出。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的影響不大，一般允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。發(fā)電機(jī)組發(fā)生一點(diǎn)接地后，轉(zhuǎn)子各部分對(duì)地電位發(fā)生變化，比較容易誘發(fā)兩點(diǎn)接地，汽輪發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生兩點(diǎn)接地，其后果相當(dāng)嚴(yán)重，由于故障點(diǎn)流過(guò)相當(dāng)大的故障電流而燒傷轉(zhuǎn)子本體；由于部分繞組被短接，勵(lì)磁繞組中電流增加，可能因過(guò)熱而燒傷；由于部分繞組被短接，使氣隙磁通失去平衡，從而引起振動(dòng)。勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地，還可使軸系和汽機(jī)磁化。勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地，即使保護(hù)正確動(dòng)作，從防止汽缸和大軸磁化

23、方面來(lái)看，已為時(shí)晚矣。勵(lì)磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障引起的后果非常復(fù)雜，處理很麻煩。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)近年來(lái)，大型汽輪發(fā)電機(jī)裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)已屬定論，國(guó)內(nèi)外均無(wú)異議。但在一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)還是動(dòng)作于跳閘的問(wèn)題上，存在著不同的看法。主張動(dòng)作于信號(hào)者，則考慮裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)；主張動(dòng)作于停機(jī)者，則認(rèn)為不必再裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)，這有利于避免發(fā)生汽機(jī)磁化。另外，由于目前尚缺少選擇性好、靈敏度高、經(jīng)常投運(yùn)且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟的勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，所以也有不裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)的意見(jiàn)，進(jìn)口大型機(jī)組，很多不裝兩點(diǎn)接地保護(hù)。我公司采用的ABB公司的UN6000型勵(lì)磁系統(tǒng)中帶有電橋式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置，他們對(duì)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的設(shè)計(jì)思想是：當(dāng)勵(lì)磁回路絕緣電阻下降到一定值時(shí)報(bào)警，當(dāng)絕緣電阻繼續(xù)下降至一定值時(shí)，保護(hù)即動(dòng)作切除發(fā)電機(jī)組，以防止發(fā)生兩點(diǎn)接導(dǎo)致災(zāi)難性事故。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置UNS3020的原理圖和外形圖轉(zhuǎn)子接地保護(hù)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置UNS 3020是一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)繼電器。它用作發(fā)電機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)子回路（包括功率可控硅和勵(lì)磁變壓器二次側(cè)）的接地故障保護(hù)。它的特點(diǎn)是：2段結(jié)構(gòu)（1段報(bào)警（50），2段跳機(jī)（2），每段定值和延時(shí)可單獨(dú)調(diào)整。如上圖所示為ABB公司UN6000勵(lì)磁系統(tǒng)接地保護(hù)繼電