葛洲坝电厂励磁系统介绍

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1、葛洲坝电厂励磁系统介绍 (2)2004年5月11日编写人邹先明葛洲坝电厂发电机转子过电压保护及灭磁回路SCRZKFMKBZKD1D2KPTCFFR1FR2RzZTCFR3FR4FR5CR1R2R5QLZQLC68DKVF备励来220V+-A图2-8 FMB32型转子过压保护及灭磁原理图葛洲坝二江电厂1F6F采用FMB32型灭磁及转子过压保护，该装置由 合肥凯立公司生产，其接线原理图如图2-6。正常励磁时，发电机的励磁电压一般在500V以下，所有的ZnO非线性 电阻的漏电流都很小，相当于开路状态。当有高电压进入励磁回路时，非线 性电阻动作，吸收过电压能量。其中，FR4与FR5、电容C、电阻R2一

2、起构成 尖峰电压吸收器，吸收可控硅换相时的关断尖峰电压，电容吸收电压的速度 很快，可吸收频率很高的尖峰电压，R2构成C的放电回路，FR5作为C的保护。 FR3、R5、R1、D2、KPT、CF组成发电机非全相及大滑差运行时的过压保护， 当发电机非全相运行或失步时，定子中的负序电流会在转子中感应出100Hz 的过电压，此时FR3投入运行，将转子绕组两端的电压限制在安全范围以内。 FR2为常规过压保护。FR1、D1、Rz、ZTC和FMK一起组成了发电机的灭磁 系统。发电机灭磁回路图2-9 葛洲坝电厂发电机灭磁回路原理图图2-8中：Ud为功率柜整流输出电压，Uk为FMK分闸时建立的弧电压， UR为Zn

3、O电阻两端的电压，Ik为弧电流，IL为FMK分闸时的转子电流，IR为 流过ZnO电阻的电流移能灭磁成功的条件（1）、发电机正常停机时，逆变灭磁，灭磁时间稍长。（2）、当发电机故障时，跳FMK，将转子中的能量转移到ZnO非线性电阻 FR1中消耗掉，这种灭磁系统称为移能性灭磁系统。从图2-7中可以得到关系式（1）和（2），式（3）是ZnO电阻的V-A特性，这 里一般取2540，C为常数，与ZnO电阻的串、并联数有关。UR=Uk-Ud （1）IK = IL -IR （2）IR=CUR （3）由式（2）可知，当IR=IL时，Ik=0，即流过FMK断口的电流为0，表明FMK熄 弧，换流成功，转子能量转移

4、到FR中消耗掉。由式（1）、（2）、（3）可得：Ik=IL-C（Uk-Ud） =0 （4） 由式（4）可以看到，要想移能成功，即Ik=0，则要求Uk满足： UK=(IL/C )1/+Ud （5） 定性地讲，就是要想移能灭磁成功，就要求FMK有足够的建立弧电压的 能力，要求满足；UkmaxUd+UR残 （6）DM4磁场断路器技术参数一览表 型 号 参 数DM42500/082DM41600/082备 注DM42500/082 DM41600/082额定电压（V）800800 额定电流（A）25001600允许在110%下长期 工作允许在110%下长期 工作 强励电压（V）16001600 回路耐

5、压（V）56005600 分断电流（A） 75004800 建压能力（V）15001500 机械寿命（次）50005000 电 寿 命（次）400400 触头开距（mm）2626 触头压力（N）2062520625 125115 功 率 分 闸DC220V 40A DC220V 0.8ADC220V 40A DC220V 0.8A两只合闸线圈 两只分闸线圈两只合闸线圈 两只分闸线圈时 间 同 步 性 100ms 20ms 100ms 20ms两极之间两极之间时 间 同 步 性 100ms 15ms 100ms 15ms两极之间两极之间图2-10逆变灭磁录波图2-11 跳FMK灭磁录波3、MEC

6、-31励磁调节器介绍葛洲坝电厂大多数机组的励磁调节器都是能达公司生产的MEC-31 多微机励磁调节器。3.1、MEC-31的基本工作原理= -D（Kp P+K +Kv V）MEC31系列多微机励磁控制器通过测量系统不断采集发电机三相交流 定子电压、 三相定子电流并计算出发电机端电压Ug、定子电流 Ig、发电机 有功功率 P、无功功率Q的当前值并与给定值进行比较。此外还采集励磁电流 当前值，测量并计算机组当前频率值。根据采集数据，CPU可自动按线性最优 励磁控制的原理和计算方法，每10ms计算并刷新一次可控硅控制角。其算 法为：式中： Kp功率增益 ；K 频率增益；Kv电压增益；D转换系数；控制

7、角增量。可控硅实际控制角 0 （3-2） 式中： 0更新之前的可控硅控制角。0可按式：0(K)0(K1)KIVt(K) （3-3） 计算。数字移相触发器把控制角折算成对应的延时t，再折算成对应的计数 脉冲个数：N=t/Tc=（/360）*T*fc式中：Tc计数脉冲周期T阳极电压周期fc计数脉冲频率在自然换流点，同步方波引起中断，作为计时起点。CPU响应中断后，将N送入计数器，计数脉冲个数一到，立即输出相应的触发脉冲。微机输出六路双窄脉冲（脉宽0.8ms可调），经前置放大及切换电路到脉冲放大电路，再经过脉冲变压器将新的控制脉冲送到可控硅的控制极，改 变SCR的导通角，从而达到自动调节励磁系统工况

8、的目的。MEC-31励磁调节器采用单相同步数字移相触发器，对三相全控整流桥来说，在一个周期内，首先给一个可控硅输出正确的移相脉冲后，其他可控 硅只需按照脉冲触发顺序，每隔60输出移相脉冲即可。正常运行时，默认为A相同步，当同步断线时，自动切换到另一相。61LH62LHPT1PT2PT3PT4ZKFMKDL测量板测量板测量板开关量开关量开关量LED显示LED显示LED显示工控机（V40）工控机（V40）工控机（8098）脉冲检测脉冲检测脉冲检测脉冲切换同步测量放大隔离图3-1 MEC-31多微机励磁调节器原理框图1 F设 备 技 术 规 范技术参 数设备名称 出厂编号自动励磁调节器型 式 制造厂

9、MEC31 葛电能达公司出厂日期 投产日期序号参 数 名 称符号单位数 值 备注1自动电压调节范围 %70110%Uge 2手动电压调节范围 %10130%Uge 3电压调节速率 % 0.5%Uge/s 4电压/频率特性 %0.03%Ug/HZ 5调节器阶跃电压响应时间 秒 1 6调差率整定范围 %030% 7发电机端电压静差率 % 0.1% 8发电机调压精度 %0.2% 9励磁系统电压响应时间 毫秒 34 10超调量 9.6% 11调节时间 秒 3.4S 3.2 MEC-31多微机励磁调节器的主要功能a、三种起励方式第一是恒机端电压方式起励。正常默认按额定机端电压起励，起励电压还可 以可以通

10、过小键盘的“+、-”人为给定，给定的最低电压为30额定机端电压。第二是恒励磁电流起励。最小起励给定值为5 额定励磁电流。第三是自动跟踪母线电压起励。目前母线电压未接入调节器，此功能未用。b、三种运行方式第一是恒极端电压方式运行。它是对发电机端电压偏差进行最优调节，并自 动完成调节器的全部功能，是调节器的主要运行方式。第二是恒励磁电流运行。它是对励磁电流偏差进行比例调节，维持励磁电流 的稳定运行。一般是在恒极端电压运行方式下出现强励、PT断线、功率柜故障等 情况时，调节器自动切换到恒励磁电流方式运行，故障消除后又自动恢复。第三是恒无功方式运行。它是对发电机无功进行比例调节。当发电机过无功 或欠励

11、限制动作后，调节器自动转入恒无功方式运行，起稳定无功的作用。c、五种限制功能（1）瞬时/延时过励磁电流限制，即强励限制由于励磁装置强励时，励磁电流大大超过其额定值，故为了励磁装置 以及发电机转子的安全，应对强励的励磁电流及强励时间进行限制。MEC励磁调节器的强励限制曲线是一个反时限的，当励磁电流达到 2.4倍的额定转子电流时，延时0秒，1.8倍时延时20秒，到1.1倍时延时无穷 大。强励限制动作后，调节器转为恒励磁电流方式运行，限制励磁电流。 （2）功率柜停风或部分功率柜退出运行时的励磁电流限制当功率柜冷却消失或部分功率柜故障时，励磁装置的输出能力就会 下降，此时若发生强励或励磁电流太大，就有

12、可能造成功率柜过载损坏， 因此，当上述故障发生时，调节器自动转为恒励磁电流方式运行，限制 励磁电流。 （3）发电机过无功限制当发电机无功超过给定的上限值时，励磁调节器转为恒无功方式运行， 此时，调节器只接受减磁命令，不接受增磁命令。（4）发电机欠励限制发电机并网运行使，当励磁电流减小时，发电机输出的感性无功会减小， 至到发电机进相运行，向系统吸收感性无功。如果进相太深，则有可能使发 电机失去稳定而被迫停机。故励磁调节器设定了一条欠励限制曲线，当发电机 向系统吸收感性无功达到限值时，调节器转恒无功方式运行，且只接受增磁 命令，不接受减磁命令。 （5）V/F限制V/F限制就是在发电机空载时，当发电

13、机频率下降时，自动降低机端电压 给定值，防止励磁过流。3.3 MEC-31励磁调节器的硬件配置该装置配备了三套STD总线的微型工控机系统。其中、机内部配件 完全相同，可以自动切换为主、从机运行。机是备用机，当、机全部 故障时可自动投入机运行。a、CPU板采用NEC V40 （pd70208）CPU，集成多种外围器件，且软件与8088指 令兼容，主频8MHz；EPROM 256K，SRAM128512KB可选，其中有一片 DS1245一个128KB带电保护的RAM盘；具有三个16位定时/计数器，八级中断 输入，一个RS232串行口和一个82C55A并行口。b、智能式12位同步采集A/D板采用80

14、381CPU，主频12MHz，8KB EPROM；采用A/D转换芯片AD574A， 转换时间为25s，精度12位，4组6路多路开关和6个带调零的采样保持器 LF398，可以同时采集一组6路模拟信号，分次可采集四组共24路模拟输入信 号，特别适用于采集同步性要求高的场合，如采集三相电压和电流波形。c、光电隔离开关量输入板采用TLO512-4光隔，通过它使STD总线与设备间实现完全的电隔离，共 有32路开关量，采用单端输入方式，工作模式为CPU扫描输入。e、两块双异步通讯板每个微机系统都有两块双异步通讯板，其中一块进行、机之间 的通讯，通讯的主要目的是将在线机运行的控制角传送给另外两台备用机。 另一块跟装有MEC调试软件的PC机通讯。每块双异步通讯板，提供两个独立的采用8250芯片控制的RS232或RS422 或RS485串口通讯摸板，且波特率可选，最高可选19200，独立的查询式中断 逻辑。f、8253计数器/定时器板提供四片独立的16位计数器芯片8253，计数器的计数频率可达2MHz。 8253计数器可由程序确定多种不同的工作方式，使用十分广泛。g、总线信号匹配板其作用是降低电源尖峰和瞬时干扰以及降低总线上的其他噪声。摸板 在所有地址线、数据线和控制线上各加了RC网络，在信号跃变时起作用。h、8位LED显示/触摸键盘多功能接口板这是一块多功能人机对话接口板，采用可编程数码显示和键