小浪底励磁系统运行规程.docx
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小浪底励磁系统运行规程
第三章励磁系统运行规程
1系统概述
1.1FMTB822静态励磁控制系统概述
1.1.1小浪底电厂水轮发电机励磁系统采用瑞典ABB公司的FMTB822自并励可控硅静态励磁装置,励磁电源取自发电机出口励磁变压器。
该励磁装置配有两套结构相同,相互独立的自动微机调节器(每套均包括AVR和FCR)和一套手动励磁电流调节器(FCR)。
在正常情况下,两套微机调节器均投入运行,但只有一套调节器处于调节状态,采用机端电压PID(AVR)调节和磁场电流PI(FCR)调节规律,向脉冲发生器板发出命令,另一套调节器作备用。
当正在工作的调节器故障或维修时,则备用调节器自动投入运行。
如果两套自动调节器都故障,该装置自动切换到手动调节器(励磁电流调节器)运行。
1.1.2报警信号
整流桥1、2故障
低励限制动作报警
转子反时限限制动作报警
有功/无功限制报警
励磁电流限制报警
定子电流限制/过励限制报警
1.2Unitrol5000静态励磁控制系统概述
1.2.1新励磁系统的静态励磁控制系统设备即励磁调节器是ABB公司生产的Unitrol5000系列,整流桥接口单元、脉冲变压器、灭磁与过电压保护部分进行了更换,其他设备与原励磁系统一样。
1.2.2励磁电压调节装置(AVR)
1.2.2.1AVR采用双通道数字式,具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。
励磁调节器为双自动通道(自动/手动),每个通道均能提供励磁电压调节(AVR自动方式)和励磁电流调节(FCR手动方式)。
各通道之间相互独立,可随时停用任一通道进行检修。
各备用通道可相互跟踪,保证无扰动切换。
1.2.2.2AVR工作逻辑:
正常时,双通道自动运行,由主用通道发脉冲;主用通道故障时,无扰动切换到备用通道运行。
1.2.2.3AVR主要性能:
空载到额定负载调压精度:
不大于±0.5%;
调差率:
±10%可调;
调节范围:
-自动调节:
(20%~110%)UN;-手动调节:
10%IfO~110%IfN。
1.2.2.4AVR报警信号
AVR1通道故障
AVR2通道故障
过磁通报警
低励限制动作报警
转子反时限限制动作报警
有功/无功限制报警
励磁电流限制报警
定子电流限制/过励限制报警
PT断线报警
强励动作信号
励磁控制回路电源消失信号
1.2.2.5起励回路。
起励电源来自机旁交流负荷盘AC380V。
一般情况下,UNITROL5000可实现残压起励。
电子控制回路能够正常工作所需的整流桥输入电压仅为约10~20V。
如果电压低于该值,首先使用残压起励,连续触发可控硅整流桥,以二极管整流桥模式将电压升至该位。
如果因长期停机等原因造成在几秒钟内无法用残压建立起正常工作所需的10~20V电压,则启用起励电源,用它励方式建立这一电压。
当机端电压达到发电机额定电压的10%时。
起励电源自动退出,软起励过程开始并将发电机电压升到预定水平。
1.3设备组成
1.3.1提供励磁电源的三台单相干式励磁变压器。
1.3.2三相桥式可控硅整流装置(2套)。
1.3.3双微机调节器和手动励磁电流调节器。
1.3.4极性转换开关和磁场开关。
1.3.5磁场过电压保护和碳化硅非线性灭磁电阻装置。
1.3.6磁场启励装置。
1.3.7励磁系统的控制、保护和信号装置。
1.3.8励磁系统专用的电压、电流互感器(2套)。
1.3.9励磁变压器低压侧测量、风机用、及自用变压器。
1.3.10制动变、电气制动控制柜、电气制动直流开关、电气制动交流开关。
1.4电源组成
1.4.1励磁调节器220V直流电源取自机旁直流屏至励磁屏1#电源;
1.4.2起励电源380V交流取自机旁交流盘至灭磁电阻及附属设备1#电源;
1.4.3灭磁开关操作电源220V直流取至机旁直流屏至励磁屏2#、3#电源;
1.4.4风机辅助电源380V交流取自机旁交流盘至灭磁电阻及附属设备2#电源;
1.4.5励磁调节器220V交流电源取自机旁交流盘至励磁调节屏1#电源;
1.4.6照明和加热器220V交流电源取自机旁交流盘至励磁调节屏2#电源。
2励磁系统设备规范
2.1励磁变压器
型号
DC8-850/18/√3
型式
单相干式变
接线组别
Y/△-11
额定频率
50HZ
额定容量
3×850KVA
冷却方式
自动空气冷却(AN1)
短路阻抗
5.77%
防护等级
IP20
变比
18KV/0.83KV
绝缘材料
环氧树脂浇注
调压方式
无载调压
绝缘等级
F级
温升限值
150℃
该励磁变压器由三个单相干式变压器组成,在该变压器的二次绕组内每机各装2个测量电阻RTD,和励磁装置的温度继电器一起作为该变压器过温报警或跳闸保护。
2.2励磁变压器分接开关
分接位置
高压
低压
电压(V)
电流(A)
电压(V)
电流(A)
1
18900/√3
81.8
830
1024
2
18450/√3
3
18000/√3
4
17550/√3
5
17100/√3
2.3磁场断路器
型式
单级直流开关
额定电流
2600A
型号
UR26M220D5470E64S00
额定电压
4000V
2.4可控硅整流装置
可控硅型号
5STP38N4200
可控硅反向峰值电压
4000V
可控硅额定电压
4200V
该整流装置采用两套完全相同的三相桥式全控整流回路,每套整流桥具有六个可控硅。
2.5运行定值
励磁空载额定电流Ifo
1112A
励磁强励顶值电流Ifp
4151A
励磁空载额定电压Ufo
198V
励磁强励顶值电压Ufp
800V
励磁负载额定电流Ifo
1904A
强励顶值时间
20S
励磁负载额定电压Ufo
400V
电压调差率
整流桥型式
三相全控桥
整流桥数量
两组
进相深度(欠励)
80Mvar
磁场电流限制
定子电流限制
1.05In
强励倍数
4
励磁变报警温度(度)
135
励磁变跳闸温度(度)
155
2.6制动变压器
型号
SC-ZD-315/10.5
联结组标号
Dyn11
额定容量
315KV
绝缘等级
F
额定频率
50Hz
温升限值
100K
防护等级
IP20
冷却方式
AN/AF
全厂共有两台制动变,位于四号母线洞。
1#制动变电源取自厂用电10KVIII段135Z开关,为1#、2#、3#机组提供电制动电源;2#制动变电源取自厂用电10KVIV段146Z开关,为4#、5#、6#机组提供电制动电源。
2.7起励变
型号
AQTrafoABSLTF4
联结组标号
Dyn11
视在功率
4KVA
A-B-C侧电压
380V
额定频率
50Hz
a-b-c侧电压
34VNo-load
短路阻抗Uk
4%
2.8测量变
型号
AQTrafoABSLTF0045
联结组标号
Dyn11
视在功率
50VA
1-2-3侧电压
830V
额定频率
50Hz
4-5-6侧电压
250V
2.9同步变
型号
AQTrafoABSLTF0520
联结组标号
Dyn11
视在功率
570VA
1-2-3侧电压
830V
额定频率
50Hz
4-5-6侧电压
380VNo-load
短路阻抗Uk
6%
2.10风机变
型号
AQTrafoABSLTF3
联结组标号
Dyn11
视在功率
3KVA
A-B-C侧电压
830V
额定频率
50Hz
a-b-c侧电压
380VNo-load
短路阻抗Uk
4%
3励磁系统的保护配置
3.1励磁变压器速断过电流保护:
励磁变压器高压侧装有CT,检测过电流。
3.2励磁变压器温度保护:
在励磁变压器的二次侧三相各装有一个温度传感器,作报警和跳闸两级动作。
3.3风机回路过电流保护:
装设带过电流保护的开关。
3.4可控硅整流主回路过电流保护:
可检测三相可控硅供电直流系统的电流波纹,并设有出口电路,当检测到100HZ及300HZ的电流波纹大于设定值时,就会给出报警和跳闸信号。
3.5可控硅过电流保护:
每只可控硅串联有快熔保险。
3.6可控硅过电压保护:
每只可控硅并联有RC回路。
3.7灭磁及转子过电压保护:
灭磁及转子过电压保护通过灭磁开关和一个可控硅放电回路完成。
灭磁开关分开的同时发出灭磁信号,使可控硅放电回路触发导通,转子回路和可控硅和非线性电阻形成回路,从而消耗转子回路里的电磁能;如果上述灭磁信号回路出现故障,由一个转折二极管(BOD)形成的备用触发回路就会发出灭磁信号,使可控硅触发导通完成转子灭磁过程。
3.8灭磁开关过电流保护
3.9起励时间过长保护
3.10电源过电流保护
4励磁系统的运行方式
4.1正常运行时,励磁系统运行在远方/自动/AVR方式,由励磁电压调节器按常规方式自动调节电压,机组并网前调节发电机定子电压,并网后调节机组无功负荷。
在电网电压突然降低或励磁回路故障而产生强励时,经过20秒的时间延时,限制励磁电流至4151A。
4.2试验或调试时,励磁系统可运行在现地/手动/FCR方式,手动励磁电流调节器的调节范围:
下限不得高于发电机空载励磁电压的10%,上限不得低于额定励磁电压的110%,
4.3并网运行励磁装置两套微机调节器自动通道故障,紧急情况下励磁系统可运行在现地/手动/FCR方式,进行手动调节励磁电流。
4.4正常停机使用电制动,当转速降到65%额定转速时电制动自动投入,由制动变取制动电源,经整流后引入转子回路使转子制动,在机组停稳后电制动自动退出,励磁系统恢复正常备用状态。
4.5当电制动系统故障时,机组停机使用机械制动,当转速降到20%额定转速时机械制动手动投入,由转子下方的24块制动闸板顶起与转子制动环摩擦制动,在机组停稳后机械制动手动退出。
4.6励磁系统可控硅整流器采用三相桥式整流电路,全套由两个并联支路组成。
正常运行时,桥1运行,桥2备用,这种方式可保证在不同运行方式下连续运行。
新励磁系统正常运行时,前一次桥1作为主用运行,则下次启动时桥2作为主用运行,两套桥轮流主用。
4.7可控硅整流装置采用强迫风冷的冷却方式,每个整流柜各设置一低噪音风机,每台风机与相应的整流桥相互配合。
正常运行时,当桥1的风机出现故障时,则自动切换到桥2,风机电源正常取自于励磁变二次侧的风机变压器,当励磁投入后,在机组启励建压过程中风机电源取自厂用电源,在机端电压达80%额定电压时,经F06欠压继电器自动转换到风机变压器侧,若该电源出现故障,经F06欠压继电器自动转换到厂用电源回路继续运行。
4.8励磁调节器的调节特性如下:
4.8.1在发电机空载运行,自动调节器和手动控制单元的整定电压变化在额定电压120%的范围内,自动励磁调节器在发电机空载额定电压110%内进行稳定、平滑地调节。
4.8.2励磁调节器保证发电机端电压调差率整定范围不小于±15%,调差特性应有较好线性度。
4.8.3手动励磁电流调节器的调节范围:
下限不得高于发电机空载励磁电压的10%,上限不得低于额定励磁电压的110%,以满足对线路初始充电的要求。
4.8.4在允许的发电机进相运行范围内,突然减少励磁时,励磁系统保证稳定、平滑地进行调节。
4.8.5发电机空载运行时,转速在0.95~1.05额定转速范围内的情况下,突然投入励磁系统,使机端电压从零上升至额定值时,电压超调量不大于额定电压的5%,振荡不超过3次,调节时间不大于3秒。
4.8.6发电机在甩额定负荷后,发电机电压超调量不大于15%额定值,振动次数不超过3次,调节时间不大于5秒。
4.9励磁调节器的运行方式及辅助功能单元
4.9.1发电机并网运行时,通常由励磁电压调节器按常规方式自动调节电压,其主要功能如下:
4.9.1.1机组并网前调节发电机定子电压,并网后调节机组无功负荷。
4.9.1.2在电网电压突然降低或励磁回路故障而产生强励时,经过20秒的时间延时,限制励磁电流至4151A。
4.9.1.3限制发电机的欠励,以保证其吸收无功负荷在稳定范围内(发电机欠励限制器)。
4.9.1.4发电机定子电流限制在1.05In的范围内(定子电流限制器)。
4.9.1.5在发电机侧调节功率因数COSΦ范围内。
4.9.1.6手动电压调整(励磁电流手动调整)。
4.9.2励磁调节器辅助功能单元
4.9.2.1励磁电流限制器:
分瞬时励磁电流限制器和延时励磁电流限制器;
4.9.2.2电力系统稳定器(PSS)其有效频率范围为0.2~2HZ;
4.9.2.3电压/频率(U/HZ)限制器;
4.9.2.4定子电流限制器:
分欠励和过励两种限制器;
4.9.2.5无功进相限制器。
5励磁系统的运行操作
5.1FMTB822静态励磁控制系统运行操作
5.1.1自动开机前,投入励磁装置的操作:
5.1.1.1检查装置所有交、直流电源投入正常;
5.1.1.2检查两套微机励磁调节器运行正常;
5.1.1.3在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于LOCAL位置;
5.1.1.4选择AVR1,观察相应指示灯亮;
5.1.1.5在励磁调节柜上将REGMODE置于AVR位置,观察AVR指示灯亮;
5.1.1.6在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于REMOTE位置;
5.1.2手动开机时,投入励磁装置的操作:
5.1.2.1检查装置所有交、直流电源投入正常;
5.1.2.2检查两套微机励磁调节器运行正常;
5.1.2.3在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于LOCAL位置;
5.1.2.4监视机组转速≥95%额定转速;
5.1.2.5将FB把手置于CLOSE位置,观察FBCLOSE指示灯亮,检查风机运行正常;
5.1.2.6监视机组定子电压稳定上升至额定电压;
5.1.2.7如果出现异常情况,将FB切至OPEN位置。
5.1.3手动停机时,退出励磁装置的操作:
5.1.3.1检查装置所有交、直流电源投入正常;
5.1.3.2检查两套微机励磁调节器运行正常;
5.1.3.3在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于LOCAL位置;
5.1.3.4检查机组与系统已解列;
5.1.3.5将FB把手置于OPEN位置,检查FBOPEN指示灯亮;检查风机停运正常。
5.1.4励磁装置由AVR控制切至BACKUP控制的操作;
5.1.4.1检查装置所有交、直流电源投入正常;
5.1.4.2将CONTRLMODE切至LOCAL;
5.1.4.3检查BACKUP跟踪正常;
5.1.4.4按BACKUP按钮,检查BACKUP指示灯亮;
5.1.4.5用REFERENCEVALUE之INCR、DECR把手调整发电机无功功率或电压到适当值;
5.1.4.6根据要求将CONTRLMODE切至REMOTE位置。
5.1.5励磁装置由BACKUP控制切AVR控制的操作:
5.1.5.1检查装置所有交、直流电源投入正常;
5.1.5.2检查两套微机励磁调节器运行正常;
5.1.5.3将CONTRLMODE切至LOCAL位置;
5.1.5.4检查AVR跟踪正常;
5.1.5.5在励磁调节柜上先按RESET按钮,复归后再选择AVR1或AVR2,观察指示灯亮;
5.1.5.6在励磁调节柜上将REGMODE置于AVR位置,观察AVR指示灯亮;
5.1.5.7根据要求在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于REMOTE位置。
5.1.6并网运行时无功功率及电网电压的调整操作:
5.1.6.1现地手动调整
5.1.6.1.1将CONTRLMODE切至LOCAL位置;
5.1.6.1.2用REFERENCEVALUE之INCR、DECR把手调整发电机无功功率或电压到适当值。
5.1.6.2远方调整
5.1.6.2.1在励磁调节柜上将CONTRLMODE置于REMOTE位置。
5.1.6.1.2在上位机或机组LCU上调整发电机无功功率或电压到适当值。
5.1.7零起升压操作
5.1.5.1机组在水轮机状态;
5.1.7.2查励磁系统无故障、事故;
5.1.7.3自动室闭锁自动升压;
5.1.7.4励磁控制方式切至“现地”;
5.1.7.5按BACKUP按钮,检查BACKUP指示灯亮;
5.1.7.6操作灭磁开关把手至“COLSE”,检查灭磁开关合闸正常;
5.1.7.7操作INCR、DECR把手进行升压试验;
5.1.7.8升压试验结束恢复原来状态(灭磁开关在分,按下Reset按钮,BACKUP灯不亮;按下AVR1按钮,AVR1灯亮;将REGMODE置于AVR位置;励磁控制方式切“远方”)。
5.2Unitrol5000静态励磁控制系统运行操作
5.2.1UNITROL5000励磁系统控制方式,励磁ECT(触摸屏)右上角的手掌标志
按钮代表“现地”、“远方”。
手掌为红色,励磁系统在远方;手掌为绿色,励磁系统在现地。
每次工作结束时注意将励磁系统切至远方,保证机组开停机流程正常执行:
5.2.1.1LCU控制。
命令以开关量形式或通过现场总线发往励磁系统。
5.2.1.1使用集成在励磁系统中的就地控制单元(LCP、ECT)进行控制。
5.2.2控制界面
5.2.2.1LCU控制界面:
LCU点击“X机组”,选择“机组控制”,右下角显示“励磁控制”画面。
5.2.2.2现地控制界面:
现地点击励磁控制柜触摸屏,显示励磁控制画面。
登陆按钮
释放按钮
控制界面
状态信息:
显示当前励磁系统的所有状态
登陆按钮
信息栏
5.2.3LCU励磁系统操作只有励磁系统控制方式在“远方”、“自动”才可以操作。
5.2.3.1AVR通道切换:
打开“机组控制”界面,“励磁控制”画面中选择AVR1或AVR2按钮,点击鼠标左键,选择“投入命令”,然后确定。
5.2.3.2整流桥切换:
打开“机组控制”界面,“励磁控制”画面,若机组励磁系统已投入,点击“切换桥”按钮,选择“投入命令”,然后确定。
若机组励磁系统未投入,点击“选择桥1”或“选择桥2”按钮,点击鼠标左键,选择“投入命令”,然后确定。
5.2.4励磁系统现地操作需要先登录、释放才可以操作:
点击
或
登录,输入口令后回车确认,点击RELEASE(释放)
。
5.2.4.1AVR通道切换:
控制界面“CHANNEL(通道)”栏“CH1”或“CH2”按钮进行点击确认,实现通道切换。
5.2.4.2整流桥切换:
在控制界面“MODE”栏选择“CONV1”或“CONV2”按钮进行点击确认,实现整流桥切换。
5.2.4.3灭磁开关分合闸:
在控制界面“FCB”栏点击“FCBON”或“FCBOFF”按钮,进行选择确认,实现灭磁开关分合闸。
5.2.4.4励磁系统投退:
在控制界面“EXC”栏点击“EXCON”或“EXCOFF”按钮,进行选择确认,实现励磁系统投入或退出。
5.2.4.5励磁系统控制方式选择:
在控制界面“MODE”栏点击“AUTO”或“MANUAL”按钮,进行选择确认。
5.2.5具有上限(MAX)/下限(MIN)反馈指示的增磁/减磁(↑/↓)命令。
控制室中的增磁/减磁命令可控制自动和手动或自动、手动和叠加调节器的给定值。
某个给定值只当其运行方式被选中时才能接受增减磁命令。
5.2.5.1自动方式运行
在自动方式下,发电机电压的给定值由增磁/减磁命令来调整。
在空载运行时,改变此给定值可调整发电机电压,在带负载运行时,改变此给定值可调整无功功率。
如果运行点位于发电机定子和/或转子的限制区域,相应的限制器动作,在限制方向上干预和阻止增磁/减磁命令的作用。
如果发电机电压给定值达到它的上限或下限设定值,“所选调节器在上限位/下限位”(ActiveregulatorMIN-POS/MAX-POS)信号有效。
如果同时给出减磁和增磁命令,则给定值不变。
励磁投入时,发电机电压给定值会自动设定到它的标称值。
5.2.5.2手动方式运行:
在手动方式运行时,励磁电流给定值可由↑/↓命令来调整。
在空载运行时,改变此给定值可调整发电机电压,在带负荷运行时,改变此给定值可调整无功功率。
在手动方式下,只有低励磁限制(防止发电机滑极)和V/Hz限制(防止磁路饱和)两个限制器。
与自动方式不同,↑/↓命令不是总能受到限制器的保护。
因此,必须按照功率图小心地确保不超过转子和发电机的运行极限。
如果励磁电流设定点达到它的最小或最大设定值,“所选调节器在上限位/下限位”的信号有效。
如果↑/↓命令同时给出,则给定值不变。
当发电机主开关在分闸位置,励磁在手动方式投入后,励磁电流设定值自动设定到它的空载励磁电流值。
5.2.6零起升压操作
5.2.6.1机组在水轮机状态;
5.2.6.2查励磁系统无故障、事故;
5.2.6.3选择励磁系统控制方式:
“现地”“自动”或“现地”“手动”。
5.2.6.3.1“现地”“自动”:
登陆励磁ECT后,检查
标志变为绿色,即励磁系统控制方式在“现地”,然后查看“MODE”栏中励磁控制方式显示“AUTO”。
若未在“AUTO”位,点击“MODE”栏“AUTO”按钮确认即可;
5.2.6.3.2“现地”“手动”:
登陆励磁ECT后,检查
标志变为绿色,即励磁系统控制方式在“现地”,然后查看“MODE”栏中励磁控制方式显示“MANUAL”。
若未在“MANUAL”位,点击“MODE”栏“MANUAL”按钮确认即可。
5.2.6.4设置电压给定值:
ECT右下角点击
或
将给定值设定至10%(由于励磁调节器设计方面问题,新励磁系统零起升压给定值只能从10%开始);
5.2.6.5点击控制界面“FCB”栏“FCBON”按钮确认,将灭磁开关合闸,检查灭磁开关合闸正常;
5.2.6.6点击控制界面“EXC”栏“EXCON”按钮确认,励磁系统投入;
5.2.6.7操作ECT右下角点击
或
进行升压试验;
5.2.6.8升压试验结束恢复原来状态(EXC在OFF、FCB在ON、START在OK、CHANNEL在CH1或CH2、MODE在AUTO)。
5.2.7新励磁系统注意事项
5.2.7.1新励磁系统正常停机时逆变灭磁,事故时跳开灭磁开关,因此正常停机不断开灭磁开关。
5.2.7.2新励磁系统在出现以下两种报警时,不能采用断开灭磁开关方式停机,请尽快安排机组正常停机检查:
5.2.7.2.1当有“2#机两套跨接器电源丢失报警”信号时;
5.2.7.2.2当有“2#机励磁系统灭磁开关电源丢失报警”信号时。
5.2.7.3运行中当新励磁系统两套整流桥风机均停风时,延时5分钟事故停机。
5.2.7.4每次开机前,可以在上位机或者现地触摸屏上预选一套整流桥作为主用,励磁系
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