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1、350MW电气技术讲课 第一篇发变组系统盖龙祥 发变组系统概述 发变组系统 发电机和变压器共同组成的设备 我厂350MW机组是单元式发电系统 发电机出线直接接至变压器 中间无开关 刀闸 发电机出线20KV通过主变升压至220KV 由电城线输送至电网 发电机出线20KV通过高厂变降压至6KV 供我厂6KV厂用电系统 发变组系统主要由发电机 励磁系统 主变压器 高压厂用变压器四部分构成 发电机 励磁系统学习要点 发变组接线系统图了解发电机的基本结构和工作原理熟悉发电机的设备规范熟知发电机本体的检查项目发电机正常运行时的参数熟悉调节发电机有 无功时的注意事项熟悉发电机进相运行的概念和意义了解发电机励
2、磁系统的基本组成励磁系统工作原理励磁系统的主要运行参数励磁系统的正常检查项目升压并列过程中的注意事项升压并列操作步骤发电机配置的主要保护 发变组接线系统图 2 发电机的基本结构和工作原理 发电机通常由定子 转子 端盖 机座及轴承等部件构成 定子由机座 定子铁芯 线包绕组 以及固定这些部分的其他结构件组成 转子由转子铁芯 有磁扼 磁极绕组 滑环 又称铜环 集电环 风扇及转轴等部件组成 原理 由轴承及端盖将发电机的定子 转子连接组装起来 使转子能在定子中旋转 做切割磁力线的运动 从而产生感应电势 通过接线端子引出 接在回路中 便产生了电流 发电机结构示意图 3 发电机的设备规范 发电机采用东方电机
3、有限公司生产的QFSN 350 2 20型三相同步汽轮发电机 发电机定子额定电压为20kV 额定容量为412MVA 额定功率为350MW 额定功率因数为0 85 滞后 额定转速为3000r min 频率为50Hz 发电机定子绕组采用双回路并联 Y型接线 中性点通过降压采用高阻抗接地 发电机冷却方式为水 氢 氢 定子绕组及出线为水内冷 定子铁芯和转子采用氢气冷却 发电机在设计结构上有以下特点 1 独立的轴承 可以避免将轴承振动传给定子机座 减少润滑油向机座内漏油的几率 2 发电机转子励端 机端各有一个大风扇 便于发电机转子的拆装 3 悬挂式定子铁芯 起到了对定子机座的很好减振作用 4 定子铁芯端
4、部采用的是与定子铁芯材料相同的叠片式压板 极大地减少了铁芯端部的损耗 很好地控制了铁芯端部温升 而不会发生过热 进相能力非常强 以功率因数0 95 超前 运行不受时间限制 5 发电机定子端部具有再紧装置 保证定子线棒端部一直处于紧固状态 定子槽内也有再紧设计 保证发电机运行过程中定子线棒不会发生松动 6 定子线棒绝缘的整体性能非常好 不容易被破坏 同时热传导效果好 有效地进行散热 7 定子线棒空心导体是不锈钢材质的 杜绝了铜和氧发生反应产生二氧化铜而堵塞铜管的可能性 8 刷架部分采用的是封闭式空气循环系统 有空气过滤装置 湿度调节装置及空气冷却器等对刷架装配运行的温度 湿度进行调节 同时保证空
5、气的净化 4 调节发电机有 无功时的注意事项 调节无功负荷时要注意什么 有功负荷的调节是通过改变汽门的开度 即改变功角 e的大小来实现的 运行中 调节有功负荷时应注意 调整有功负荷时要与机炉运行人员协同配合好 调整要缓慢平稳 调节有功应缓慢 应注意蒸汽参数的变化 应使功率因数尽量保持在规程规定的范围内 不要大于迟相的0 95 因为功率因数高说明与该有功相对应的励磁电流小 即发电机定 转子磁极间用以拉住的磁力线少 这就容易失去稳定 从功角特性来看 送出的有功增大 角就会接近90 这样也就容易失去稳定 7 调节发电机有 无功时的注意事项 调节无功负荷时要注意什么 1 当向高处调时 转子电流 定子电
6、流不要超出规定值 也就是不要使力率太低 力率太低 说明无功送得过多 即励磁电流过大 这样 转子的线圈就可能过热 发电机的额定电流 额定力率 额定千伏安e出力都是相对应的 若要维持励磁电流为额定值 又要降低力率运行 则必须降低有功出力 不然千伏安出力就会超过额定值 当向低处调无功时 要注意不可使力率进相 5 发电机进相运行的概念和意义e 概念 发电机的进相运行是指其功率因素是超前的 即发电机的电流超前于端电压 此时 发电机向系统输送有功功率 但从系统中吸收无功功率 励磁电流较小 应注意以下问题 1 从物理意义上理解 进相运行时 由于励磁电流较小 发电机定 转子磁极间用以拉住的磁力线减少 发电机容
7、易失去稳定 即发电机在进相运行时其静态稳定性会降低 此时运行人员应根据实际情况来决定是否要限制发电机的出力 2 端部漏磁将会引起定子端部的温度升高 应密切监视温度 3 由于进相运行时 发电机出口电压可能下降 从而使厂用电电压下降 应注意厂用电的安全 5 发电机进相运行的概念和意义 意义 超高压远距离输电网络不断扩大 导致系统无功增多 如220kV 330kV和500kV级的架空线路 每公里对地的容性无功分别为130kvar 400kvar和1000 1300kvar 加之 为弥补系统高峰负荷时的无功不足 在电网中还装设了一定数量的电容器 这些电容器有时难以适应系统调节电压的需要而及时投切 因此
8、 在节假日或午夜等系统负荷处于低谷时 其过剩无功必导致电网电压升高 甚至超过运行电压容许的规定值 不仅影响供电的电压质量 还会使电网损耗增加 经济效益下降 发电机进相运行能吸收网络过剩的无功功率 降低系统电压 发电机进相运行是结合电力生产需要而采用的切实可行的运行技术 它可使发电机由改变运行工况而达到降压的目的 仅是利用系统现有设备增加的一种调压手段 便可扩大系统电压的调节范围 改善电网电压的运行状况 该方法操作简便 在发电机进相运行限额范围内运行可靠 其平滑无级调节电压的特点 更显示了它调节电压的灵活性 发电机进相运行是改善电网电压质量最有效而又经济的必要措施之一 6 发电机励磁系统的基本组
9、成 发电机励磁系统主要由以下装置构成 1 励磁电源装置 如直流励磁发电机 交流励磁发电机 励磁变压器 硅二级管流整器 2 自动励磁调节装置 3 手动励磁调节装置 4 自动灭磁装置 5 上述装置的控制 信号系统和测量仪表 7 励磁系统工作原理 原理 干式励磁变高压侧联接在发电机的机端 低压侧联接在功率整流柜的交流输入侧 经可控硅整流通过灭磁开关为发电机磁场绕组提供励磁电流 可控硅控制角受励磁调节器控制 调节其输出功率 改变发电机的励磁电流 从而调整发电机的机端电压和无功 8 励磁系统设备规范e 1 发电机励磁系统采用机端自并励静止励磁 选用南瑞公司的UNITROL5000 QS5型微机数字可控硅
10、整流励磁系统 主要分为四个部分 励磁变压器 励磁调节器 可控硅整流器 起励和灭磁单元 2 励磁变压器采用三相环氧树脂浇注式电力变压器 F级绝缘 自然冷却 温升按B级考核 容量为3500KVA 3 励磁调节器 AVR 采用数字微机型 性能可靠 具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性 励磁调节器设有电压给定和调节 过励限制器 最大励磁电流限制器 过励侧定子电流限制器 欠励限制器 P Q限制器 欠励定子电流限制器 最小励磁电流限制器 恒无功或恒功率因数叠加调节 电力系统稳定器PSS 手动调节 监视和保护功能等单元 励磁系统设备规范 4 可控硅整流器由3个功率整流装置并联运行 其中一个功率柜退出运行时能
11、满足发电机强励和1 1倍额定励磁电流运行的要求 当有2个功率柜退出运行时 能提供发电机额定工况所需的励磁容量 5 起励和灭磁单元 在静态励磁系统中 励磁电源取自发电机机端 起励采用380V交流电源起励方式 灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放 灭磁回路主要由磁场开关 灭磁电阻 晶闸管跨接器及其相关的触发元件组成 6 励磁调节器一般采用两路完全相同且独立的自动励磁调节器并联运行 两路通道间能相互自动跟踪 当一路调节器通道出现故障时 能自动无扰切换到另一通道运行 并发出报警 单路调节器独立运行时 能满足发电机各种工况下正常运行 手动 自动电路能相互自动跟踪 当自动回路故障时能自
12、动无扰切换到手动 e 9 励磁系统图 10 励磁系统的正常检查项目 1 励磁调节器运行时环境温度在0 40 2 检查励磁调节器上位机无报警信号 运行调节器的给定值没有达到极限位置 无限制器动作 3 励磁电流 发电机电压和无功功率平稳 各整流柜的输出电流应平衡 4 励磁调节柜 整流柜 灭磁柜内无异常噪音 各部无过热现象 整流柜显示屏指示正常 无报警指示 5 工作 备用通道指示灯正确 各控制模块无故障指示灯亮 6 励磁调节柜 整流柜风机运行正常 通风口滤网清洁无堵塞 7 励磁系统各柜门关闭良好 11 升压并列过程中的注意事项 发电机转速额定后 进行升压操作时 应注意 1 升压应缓慢进行 使定子电压
13、缓慢上升 2 升压过程中 应监视转子电压 电流和定子电压表指示均匀上升 定子电流应为零 若发现有电流 则说明定子回路有短路点 应立即切除励磁进行检查 3 电压升至额定值的50 时 还应检查发电机零序电压3U0 5V 4 升压过程中 应检查发电机 励磁机的工作状况 电刷运行是否正常 进出口风温是否正常等 5 升压至额定后 应检查转子回路的绝缘状况 正 负极对地电压应相等 两极对地电压之和小于极间电压的80 12 升压并列操作步骤 1模拟以下操作项目正确2检查 1发变组A B C保护柜保护压板按照规定投入正确3投入 1发变组误上电保护压板4投入 1发变组起停机保护压板5检查 1发变组在热备用状态6
14、检查 1主变中性点接地1 D20刀闸在合闸位置7检查 1发电机励磁调节柜显示正常8检查 1发电机励磁调节柜就地控制盘无异常报警9将励磁调节器控制在 远方 位置10合上 1机灭磁开关MK 并检查确已合好 升压并列操作步骤 11在 1机DCS 励磁调节 操作器中 点击 起励建压 按钮12检查 1发电机电压自动升至18kV13检查 1发电机三相电压平衡14检查 1发电机定子回路无接地 定子三相电流为零15检查 1发电机转子回路无接地16手动增磁将 1发电机电压升至20kV17核对空载励磁参数 励磁电压V 励磁电流A18在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 同期请求 按钮19检查 同期请求 按钮变
15、红20在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 装置上电 按钮 升压并列操作步骤 21检查 装置上电 状态指示亮22在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 合闸指令 按钮23检查 合闸指令 状态指示亮24在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 启动同期 按钮25检查 1发变组出口201开关自动合闸26在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 装置退电 按钮27在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 远方复位 按钮28在 1机DCS 同期控制 操作器中 点击 同期请求 按钮 检查确认 同期请求 已退出 29退出 1发变组误上电保护压板30退出 1发变组起停机保护压板 13 发电机配置的主要
16、保护 1 发电机差动保护该保护作为发电机定子绕组及其出线的相间短路故障的主保护发电机定子匝间保护2 发电机定子匝间保护该保护是发电机定子绕组匝间短路的主保护还可作为发电机相间短路及定子绕组开路的后备保护 3 发电机定子接地保护保护作为发电机定子绕组单相接地故障的主保护 4 发电机对称过负荷保护保护动作量取自发电机中性点6CT 作为发电机定子绕组过电流故障的保护 发电机配置的主要保护 5 发电机不对称过负荷保护保护发电机不对称过负荷 区外不对称短路故障的后备保护 动作量取自发电机中性点6CT 6 发电机转子接地保护该保护是反应发电机转子及励磁回路绝缘的保护 发电机失磁保护7 保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障的保护 8 发电机过励磁保护作为发电机由于过激磁而导致硅钢片烧损或金属部分严重过热的保护 发电机配置的主要保护 9 发电机过电压保护作为发电机定子绕组的异常过电压 输入电压为机端3TV二次相间电压 保护延时动作于全停 10 发电机频率异常保护发电机频率保护作为发电机在偏离额定频率下带负载运行的保护 11 发电机失步保护该保护作为发电机失步运行异常状态保护 12 发电机
