水電站發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行分析報告

wordwordPAGEPAGE1/10水電站發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行分析摘要勵磁系統(tǒng)對水電站電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的作用，它的主要任務(wù)是水利控制工程。尼爾基發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)劣是機(jī)組能否運(yùn)行的關(guān)鍵之一。本文舉例滿足了設(shè)計要求。關(guān)鍵字水電站 勵磁系統(tǒng) 微機(jī)勵磁控制器運(yùn)行分析在國家大力開展水利電力的建設(shè)的同時，為提高水利電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，水電站發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)一直被視為重中之重。在諸多改善發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性的措施中，提高勵磁系統(tǒng)的控制性能，被公認(rèn)為是最有效和最經(jīng)濟(jì)的措施之一。水電站電力系統(tǒng)的勵磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成局部，它的特性場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱為勵磁功率輸出局部(或稱為功率單元)。另一局部用于在正常運(yùn)行或發(fā)生事故時調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，以滿足運(yùn)行需要，一般稱為勵磁控制局部(或稱控制單元，或統(tǒng)稱為勵磁調(diào)節(jié)器)。一、同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù)同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)作為同步發(fā)電機(jī)組的一個重要組成局部，它通常由勵統(tǒng)在正常和事故情況下的調(diào)節(jié)需要，其主要任務(wù)為：電機(jī)輸出的無功功率。暫態(tài)穩(wěn)定性。同步發(fā)電機(jī)的勵磁電流。二．同步發(fā)電機(jī)對勵磁系統(tǒng)的性能要求1.當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的磁場電流和電壓不超過其頰定負(fù)載磁場電流和電壓的1.1倍時,勵磁系統(tǒng)保證連續(xù)運(yùn)行。.5~2。3.勵磁系統(tǒng)允許強(qiáng)勵時間應(yīng)不小于10秒。.1倍額定值時,磁場繞組兩端的整流電壓最大瞬時值不應(yīng)大于規(guī)定的磁場繞組試驗(yàn)電壓幅值的30%。5.勵磁系統(tǒng)電壓反響比:—宜流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)—不低子1.5單位/秒,—交流勵磁機(jī)—二管極整流器勵磁系統(tǒng)—不低于1.0單位/秒?！渌麆畲畔到y(tǒng)—不低于2.0單位/秒。6.當(dāng)發(fā)電廠廠用直流和交流電電壓偏差不超過+10%~一15%,頻率偏差不超過+2~一3赫茲時,勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)在額定工況下連續(xù)運(yùn)行。7.勵磁系統(tǒng)保證在任何可能的運(yùn)行情況下,磁場繞組兩端過電壓的瞬時值不得超過磁場繞組試驗(yàn)電壓幅值的70%。三．自并勵勵磁系統(tǒng)簡介與根本構(gòu)成無論何種勵磁方式的勵磁系統(tǒng)，都包括兩個局部：勵磁系統(tǒng)主回路和自動勵磁調(diào)節(jié)器，也就是功率單元和控制單元。此外，還有輔助單元，如：限制器、補(bǔ)償器、穩(wěn)定器以與起勵單元等。主回路是由勵磁電源，主整流器、滅磁電路以與過流過電壓保護(hù)電路組成。自動勵磁調(diào)節(jié)器包括：測量比擬、綜合放大、移相觸發(fā)等三個局部。勵能力不足。電流源構(gòu)成復(fù)合電源，如此該勵磁系統(tǒng)稱為自復(fù)勵方式。T，U，AVR(autovoltagePID一般是兩相電流互感器(TA)的二次電流和三相電壓互感器(TV)電機(jī)運(yùn)行工況的變化時，TATV，AVR調(diào)節(jié)的目的。四．尼爾基水電站勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行分析〔一〕尼爾基水電站概況尼爾基發(fā)電廠裝有4臺62.5MW測量和信號設(shè)備等。水輪發(fā)電機(jī)組均采用靜止可控硅自并勵勵磁方式，功率柜〔二〕勵磁系統(tǒng)各局部特點(diǎn)與功能勵磁調(diào)節(jié)器主要由ABC三個調(diào)節(jié)通道模擬量總線板開關(guān)、量總線板、人機(jī)界面、接口電路等組成、調(diào)節(jié)器采用完全獨(dú)立的微機(jī)/微機(jī)/模擬三通道雙PID+PSS調(diào)節(jié)規(guī)律，可以CPUPID+PSSPSS局部包括一級濾波，兩級超前滯后環(huán)節(jié)，一級隔直環(huán)節(jié)和放大單元，PSS是勵磁調(diào)節(jié)器的一個標(biāo)準(zhǔn)軟件功能，其輸入信號為電功率PSS的目的是通過引入一當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，PSS不起作用，但當(dāng)機(jī)組或電力系統(tǒng)出現(xiàn)有功功率低頻PSSword1.自動電壓調(diào)節(jié)(AVR)模式正常情況下,勵磁系統(tǒng)自動運(yùn)行在AVR模式下,勵磁系統(tǒng)的2套勵磁調(diào)節(jié)器是全冗余的,因此其AVR模塊也是完全冗余的,當(dāng)主用通道的調(diào)節(jié)模塊故障時,系統(tǒng)將自動切換至另一套調(diào)節(jié)器運(yùn)行;給定值包括發(fā)電機(jī)電壓給定值和其他可能的附加給定值。當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器選擇在自動狀態(tài),并且發(fā)電機(jī)已并網(wǎng),無功功率調(diào)節(jié)器可以偏差,在達(dá)到無功功率上、下限值之前,發(fā)電機(jī)電壓可以在90%～110%的最大圍變化?？刂撇僮魇峭ㄟ^向發(fā)電機(jī)電壓給定值發(fā)送增、減磁命令來實(shí)現(xiàn)的。3.ECR模式正常情況下,勵磁系統(tǒng)工作在AVR模式下,而不是ECR模式ECR模式只是在勵磁系統(tǒng)調(diào)試與緊急情況下設(shè)計的 ,這也是遠(yuǎn)方計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不能選擇ECR模式的原因?！踩硻C(jī)組勵磁系統(tǒng)限制器功能變化)造成機(jī)組運(yùn)行工況很惡劣時,保護(hù)機(jī)組與主變壓器的安全。發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行區(qū)見如如下圖。5/10word勵磁系統(tǒng)設(shè)計有如下限制器:過勵限制器、強(qiáng)勵限制器、低(欠)勵限制器、定子電流限制器、V/f限制器。.過勵限制器當(dāng)有倒閘操作或者系統(tǒng)發(fā)生短路故障,以與系統(tǒng)電壓降低要求機(jī)組增加無功功率時,勵磁調(diào)節(jié)器將增加勵磁電流以維持機(jī)端電壓的恒定;假設(shè)線電壓大幅度降低,如果電壓設(shè)定值沒有與時減小,或者主變的變比(分接頭)沒有調(diào)整到If>110%IfN時,過勵調(diào)節(jié)器啟動;經(jīng)過設(shè)定的延時之后,勵磁電流限制在正常圍以,過勵限制器即退勵電流)的設(shè)定值為2.IfN,ALSTOM機(jī)組的允許運(yùn)行時間為10s(VGS20s)110%IfN限制線也可以設(shè)定得更小些,過勵限制曲線見如如下圖。.強(qiáng)勵限制器勵磁電流由分流器R110進(jìn)展測量,通過變送器U105/U106變換后將實(shí)12A100/通道22A200與1個整流功率柜退出運(yùn)行時為2.IfN,當(dāng)2個整流功率柜退出運(yùn)行時為1.15IfN,空載時為1.1If0。.低勵限制器6/10wordwordPAGEPAGE9/10低勵限制器的任務(wù)是限制無功功率,使機(jī)組在進(jìn)相運(yùn)行時不超過如圖4示的限制曲線ABC,因?yàn)楫?dāng)機(jī)組超出了允許的運(yùn)行圍時,失磁保護(hù)將動作停節(jié)器允許以此曲線為模板進(jìn)展平移調(diào)整,這種調(diào)整必須與機(jī)組保護(hù)相配合才能試與運(yùn)行的情況看,在發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為20kV的情況下,最大進(jìn)相深度很難150Mvar94%UNMvar～-140Mvar載提供一個鏡像,這樣允許控制信號在2個方向動作,并閉鎖發(fā)電機(jī)的設(shè)定值被改變。.定子電流限制器勵磁系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)定子電流限制器在工作時,為了電網(wǎng)穩(wěn)定的需要,允時機(jī)組在進(jìn)相運(yùn)行,如此限制器動作,增加勵磁電流;如果此時機(jī)組在遲相運(yùn)無功分量,從而使發(fā)電機(jī)電流回到限制區(qū)以運(yùn)行。在功率因數(shù)cosφ=1附近(±10%)為調(diào)節(jié)死區(qū),當(dāng)發(fā)電機(jī)電流在這個區(qū)域超過了限制區(qū)時,限制器將不參與調(diào)節(jié)。.V/f限制器V/f限制器的目的是為了保護(hù)機(jī)組與與機(jī)組相連的變壓器。當(dāng)機(jī)組頻率降低時,為了使機(jī)組的機(jī)端電壓保持恒定,勵磁系統(tǒng)將會增加勵磁電流,此時,如果機(jī)組在低頻率的情況下使機(jī)端電壓保持在額定值,那么對機(jī)組與所有與機(jī)組相連的變壓器(尤其是主變壓器)而言,將有可能出現(xiàn)過磁通現(xiàn)象,從而對機(jī)組與變壓器造成損壞?！菜摹衬釥柣l(fā)電廠勵磁系統(tǒng)可控硅簡述全控整流橋，每套勵磁裝置有兩個功率柜，兩柜并聯(lián)輸出，單柜額定輸出電流2000A4000A30s，整流橋退出1整流橋直臂的快速熔斷器是它的過流保護(hù)元件，此外當(dāng)晶閘管元件承受超過反須針對不同過電壓的類型采取適當(dāng)有效的保護(hù)措施?！参濉衬釥柣鶛C(jī)組電子型磁場斷路器電子型磁場斷路器〔簡稱電子斷路器或DDL〕是一種利用大功率電力電子器件構(gòu)成的新型無弧固態(tài)直流快速斷路裝置它利用目前電力電子器件中應(yīng)用最PLC磁的換流斷路器，電子斷路器同樣適用于各種需要直流斷路器的其他場合。電子斷路器在設(shè)計上還可與機(jī)械磁場斷路器〔簡稱機(jī)械斷路器或JDLDDLJDLJDLDDLJDL不需動作這樣使得發(fā)電機(jī)保護(hù)的可靠性和免維護(hù)性能大大提高。EXC9000勵磁調(diào)節(jié)器上電后處于等待狀態(tài)，當(dāng)接收到開機(jī)令和檢測到95%轉(zhuǎn)速的頻率信號，如此起勵裝置開始起動先采用殘壓起勵，采用快速脈沖連續(xù)地觸發(fā)可控硅整流器，是整流橋的出入電壓達(dá)到勵磁裝置的正常工作電壓，如5在機(jī)端電壓達(dá)到發(fā)電機(jī)電壓的10%20A，所515秒建壓不成功，如此發(fā)起勵失敗信號，由運(yùn)行人員檢查起勵回路與可控硅整流器電源是否存在故障。再次起勵前需按“逆變〞按鈕去除起勵失敗標(biāo)志，在按起勵按鈕進(jìn)展起勵操作，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時，用機(jī)端電壓方式起勵和跟蹤母線電壓起勵方式起勵后勵磁調(diào)節(jié)器均保持在恒電壓方式運(yùn)行，PTPTPT隨著尼爾基水電站勵磁系統(tǒng)運(yùn)行,各項(xiàng)技術(shù)改造措施也將不斷完善,這將進(jìn)一步確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,也為今后各水電機(jī)組的投產(chǎn)發(fā)電積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)PAGEPAGE10/10word[1]DL489-92[2[Z].[M]1998,1994.,2002.SILCO5,2002(2):17218.,2004,28(5):15217.,2002(4):31235.19F機(jī)組勵磁系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與診斷.水電自動化與大壩監(jiān)測,2005,29(2):23227.控制.水電自動化與大壩監(jiān)測,2006,30(4):10213.功率單元故障