1、沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 1 畢業(yè)設(shè)計論文題目 單元機組發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行分析300MW發(fā)電機組自并勵勵磁系統(tǒng)運行和事故分析 目 錄 目 錄. 1 摘 要. 4 Abstract. 5 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 2 1 概述. 6 1.1發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成 . 6 1.2發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的作用及任務(wù) . 6 1.2.1勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用 . 6 1.2.2發(fā)電機組勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù) . 7 1.3 對發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的基本要求. 7 1.3.1對勵磁功率單元的要求 . 7 1.3.2對勵磁調(diào)節(jié)器的要求 . 7 1.4 發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的分類. 8 1.4.1直流勵磁機勵磁系統(tǒng) .

2、8 1.4.2 交流勵磁機勵磁系統(tǒng) . 9 1.4.3 靜止勵磁系統(tǒng) . 10 2 300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)設(shè)備理論分析 . 12 2.1 國內(nèi)300MW機組的勵磁系統(tǒng)概述. 12 2.2 國內(nèi)300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點. 12 2.3 國內(nèi)300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)的裝置. 13 2.4 國內(nèi)300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點. 13 2.5 國內(nèi)300MW機組的勵磁系統(tǒng)裝置的工作原理. 13 2.6 國內(nèi)300MW機組的勵磁系統(tǒng)裝置主要技術(shù)參數(shù). 14 3 300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)設(shè)備運行分析 . 16 3.1 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行概述. 16 3.1.1自并勵勵磁

3、調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行方式 . 16 3.1.2 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)起勵與升壓 . 16 3.1.3 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)給定量控制 . 16 3.1.4 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)滅磁 . 16 3.2 自并勵勵磁系統(tǒng)手自動切換和自動跟蹤. 16 3.3 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程. 17 3.4 自并勵勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作過程. 18 3.4.1電源投入 . 18 3.4.2零起升壓操作 . 18 3.4.3 正常開機 . 18 3.4.4 空載運行 . 19 3.4.5 自動準同期 . 19 3.4.6 并網(wǎng)運行 . 19 3.4.7停機操作 . 19 3.4.8通道切換 . 20 3.4.9 限制退出 .

4、 20 3.4.10 調(diào)差 . 20 3.4.11 恒勵磁電流調(diào)節(jié)手動功能 . 20 3.4.12恒無功調(diào)節(jié) . 21 3.4.13 恒功率因數(shù)調(diào)節(jié) . 21 4 300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)故障運行及處理 . 22 4.1勵磁機逆勵磁 . 22 4.1.1逆勵磁產(chǎn)生的原因應(yīng)根據(jù)具體情況分析 . 22 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 3 4.1.2逆勵磁故障的處理 . 23 4.2發(fā)電機升不起電壓 . 23 4.3汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地 . 24 4.3.1汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地現(xiàn)象 . 24 4.3.2轉(zhuǎn)子兩點接地故障的處理 . 25 4.4發(fā)電機失磁故障 . 25 4.4.1發(fā)電機失磁時的現(xiàn)象

5、. 25 4.4.2發(fā)電機失磁的處理 . 26 4.5 勵磁機碳刷出現(xiàn)火花. 26 4.5.1產(chǎn)生火花的原因 . 26 4.5.2消除火花的措施 . 27 結(jié) 論. 28 參考文獻. 29 附 錄. 30 致 謝. 33 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 4 摘 要 勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分直接影響發(fā)電機的運行特性它是供給同步發(fā)電機勵磁電源的一套系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的運行中同步發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)起著重要的作用它不僅控制發(fā)電機的端電壓而且還控制發(fā)電機無功功率、功率因數(shù)和電流等參數(shù)達到保持發(fā)電機機端電壓穩(wěn)定的目的?，F(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機單機容量大要求勵磁系統(tǒng)既簡單經(jīng)濟又要安全可靠。自并勵勵磁系統(tǒng)具有高

6、起始、快響應(yīng)、調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便和故障率低等一系列優(yōu)點。 本文介紹了單元發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成、作用、任務(wù)和分類同時論述了自并勵勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點、裝置、工作原理及主要參數(shù)并對300MW發(fā)電機組自并勵勵磁系統(tǒng)設(shè)備運行和異常運行及處理進行分析。 關(guān)鍵詞 300MW發(fā)電機組自并勵勵磁系統(tǒng)運行分析 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 5 Abstract Excitation system is an important component of synchronous generator.It influences operating characteristics of generator.It

7、is a system to supply power for generator. In the operation of the power system excitation control system of synchronous generator plays an important role. It not only controls terminal voltage of generatorbut also controls parameters of reactive power power factor and currentand achieves the aim to

8、 stabilize voltage of the generator machine.SES has series of advantages of high starting fast response regulation performance simple structure convenient maintenance and low failure rate. This article introduces the composition the function the tasks the and the classification of excitation system

9、on unit generatorand discusses the advantages the devicesthe working principles and main parameters of SESand analyses equipment operating abnormal operating and processing of the SES on unit generator. Key words:300MW generator unitsSESOperating analysis 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 6 1 概述 1.1發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成 供給發(fā)電機勵磁電流

10、的電源及其附屬設(shè)備稱為勵磁系統(tǒng)見圖1-1。它分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分 1勵磁功率單元它由功率電源勵磁機或靜止整流變壓器提供、功率整流裝置采用直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)無整流裝置組成是勵磁系統(tǒng)向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流的主要部分。 功率部分的性質(zhì)決定著勵磁系統(tǒng)主接線的型式及使用的主要設(shè)備的類型。如采用直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)不可能使用靜止功率整流裝置。又如采用靜止它勵型式的勵磁系統(tǒng)不可能還有直流勵磁機。還如使用靜止勵磁變壓器的勵磁系統(tǒng)必然采用靜止整流功率裝置。 2自動勵磁調(diào)節(jié)器自動勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁系統(tǒng)中的智能裝置。勵磁裝置對發(fā)電機電壓及無功功率的控制、調(diào)節(jié)是自動勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能。自動勵磁

11、調(diào)節(jié)器性能的好壞決定著整個勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。但它只能通過控制功率部分才能發(fā)揮其作用。 現(xiàn)代同步電機勵磁系統(tǒng)的兩大部分是不可分離的相互依存又相互制約但他們又是各自獨立發(fā)展的。因此有好的調(diào)節(jié)器未必一定有好的功率整流裝置而有了好的整流裝置也未必一定有好的自動勵磁調(diào)節(jié)器。歷史上出現(xiàn)過許多次勵磁主要裝置不配套的情況他主要反映在某些新設(shè)備或新器件出現(xiàn)的時候。 1.2發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的作用及任務(wù) 1.2.1勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用 根據(jù)發(fā)電機負荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流以維持機端電壓為給定值。 控制并列運行各發(fā)電機間無功功率分配。 提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性。 提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。 在發(fā)

12、電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時進行滅磁以減小故障損失程度。 圖1-1發(fā)電機組勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng) 信號輸出 電力系統(tǒng) 勵磁調(diào)節(jié)器 功率單元啊 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 7 提高繼電保護的靈敏度。 根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。 改善電力系統(tǒng)的運行條件。 1.2.2發(fā)電機組勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 在發(fā)電機正常運行或事故情況下勵磁系統(tǒng)都騎著十分重要的作用。性能優(yōu)良的歷次系統(tǒng)不僅能保證發(fā)電機的安全運行提供合格的電能而且還能有效地提高發(fā)電機及其相連的電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標根據(jù)系統(tǒng)運行方面的要求勵磁系統(tǒng)承擔(dān)下述任務(wù) 1在發(fā)電機正常運行工況下供給發(fā)電機勵磁電流并根據(jù)發(fā)電機所帶負荷的情況相應(yīng)地調(diào)整勵磁電

13、流以維持發(fā)電機機端電壓在給定水平上。 2是并列運行的各同步發(fā)電機組所帶的無功功率得到穩(wěn)定而合理的分配。 3在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障造成發(fā)電機機端電壓嚴重下降時強行勵磁獎勵次電壓迅速增升到足夠的頂值以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 4在發(fā)電機突然解列、甩負荷時強行減磁將勵磁電流迅速降到安全數(shù)值以防止發(fā)電機過電壓。 5在發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生短路故障時快速滅磁將勵磁電流迅速降到零值以減少故障損壞程度。 6在不同運行工況下根據(jù)要求對發(fā)電機實行過勵磁限制或欠勵磁限制以確保發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。 1.3 對發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的基本要求 1.3.1對勵磁功率單元的要求 1要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容

14、量。在電力系統(tǒng)運行中發(fā)電機依靠勵磁電流的變化進行系統(tǒng)電壓和本身無功功率的控制。因此勵磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量并留有一定的裕量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行工況的要求。 2具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。前面已經(jīng)提到從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說希望勵磁功率單元具有較大的強勵能力和快速的響應(yīng)能力。因此在勵磁系統(tǒng)中勵磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項重要的技術(shù)指標。 1.3.2對勵磁調(diào)節(jié)器的要求 1系統(tǒng)正常運行時勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機電壓高低以維持發(fā)電機電壓在給定水平并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 2勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機組的無功功率為此勵磁調(diào)節(jié)器

15、應(yīng)保證同步發(fā)電機端電壓調(diào)差率可以在下列范圍內(nèi)進行調(diào)整半導(dǎo)體型的為±10電磁型的為±5。并能隨系統(tǒng)的要求而改變。 3對遠距離輸電的發(fā)電機組為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。 4勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障具備強行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件。 5具有較小的時間常數(shù)能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。 6勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有高度的可靠性并且運行穩(wěn)定。這在電路設(shè)計、元件選擇和裝配工藝等方面應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 7勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。 8勵磁調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)應(yīng)盡可能小響應(yīng)速度快。 9勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、檢修方便并應(yīng)盡量做到系列化、標準化、

16、通用化。 1.4 發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的分類 發(fā)電機的勵磁方式按勵磁電源的不同分為三種方式見圖1-2一是直流勵磁機勵磁方式多用于中、小型汽輪發(fā)電機組二是交流勵磁機勵磁方式其中按整流器十進制還是旋轉(zhuǎn)的不同又可分為交流勵磁機靜止整流器勵磁方式有刷和交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式無刷兩種三是靜止勵磁方式其中最具有代表性的是自并勵勵磁方式后兩種勵磁方式多用于大型汽輪機發(fā)電機組。 1.4.1直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 1960年以前同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的勵磁功率單元一般均采用同軸的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機勵磁控制單元則多采用機電型或電磁調(diào)節(jié)器隨著勵磁系統(tǒng)方式 直流勵磁方式 交流勵磁方式 靜止勵磁方式 靜止整流器勵磁方式

17、 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式 圖1-2 勵磁系統(tǒng)方式分類 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 9 電力系統(tǒng)的發(fā)展與同步發(fā)電機單機容量的增大這種勵磁系統(tǒng)已不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)和大容量機組的需要直流勵磁機的勵磁功率和響應(yīng)速度及勵磁電壓頂值不能滿足要求。見圖1-3、1-4 1.4.2 交流勵磁機勵磁系統(tǒng) 直流勵磁的換向器是影響安全運行的薄弱環(huán)節(jié)也是限制勵磁機容量的主要因數(shù)。因此自六、七十年代開始較大容量的發(fā)電機都不再采用直流勵磁機而改用交流勵磁機。 交流勵磁機系統(tǒng)與直流勵磁機系統(tǒng)一樣根據(jù)勵磁機的勵磁方式不同可分為它勵和自勵交流勵磁機系統(tǒng)。按整流是靜止或是旋轉(zhuǎn)、以及交流勵磁機是磁場旋轉(zhuǎn)或電樞旋轉(zhuǎn)的不同又可分為下列四種勵

18、磁方式 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)1 自動勵磁調(diào)節(jié)器 LLQ RC L FMK FLQ F CT PT 圖1-4 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理二 FL LMK 自動控制裝置 ACFL ACL FLQ F CT PT 圖1-5 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理1 自動裝置 自動勵磁調(diào)節(jié)器 LLQ RC L FMK FLQ F CT PT 圖1-3 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理一 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 10 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)2 間接自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) 無刷勵磁系統(tǒng) 1.4.3 靜止勵磁系統(tǒng) 靜止勵磁系統(tǒng)取消了勵磁機采用變壓器作為交流勵磁電源勵磁變壓器接在發(fā)電機出口或廠用母線上。因勵磁電源系取自發(fā)電機自身或是發(fā)電機所在

19、的電力系統(tǒng)故這種勵磁方式稱為自勵整流器勵磁系統(tǒng)簡稱自勵系統(tǒng)。與電機式勵磁方式相比在自勵系統(tǒng)中勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件故自勵磁系統(tǒng)又稱為靜止勵磁系統(tǒng)。 靜止勵磁系統(tǒng)也有幾種不同的勵磁方式。如果只用一臺勵磁變壓器并聯(lián)在機端則稱為自并勵方式。如果除了并聯(lián)的勵磁變壓器外還有與發(fā)電機定子電流回路串聯(lián)的勵磁變壓器或串聯(lián)變壓器二者結(jié)合起來則構(gòu)成所謂自復(fù)勵方式。結(jié)合的方案有下列四種 1自并勵方式見圖1-9 2直流側(cè)疊加的自復(fù)激方式見圖1-10 3交流側(cè)疊加的自復(fù)激有兩種方式見圖1-11、圖1-12 自動控制裝置 ACL FLQ F CT PT 圖1-6 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理2 自動控制裝置 ACL

20、FLQ F CT PT 圖1-7 間接自勵交流勵磁機系統(tǒng)接線原理 自動裝置 自動控制裝置 ACL FLQ F CT PT 圖1-8 無刷勵磁系統(tǒng)接線原理 PMG 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 11 自動勵磁調(diào)節(jié)器 FLQ GLH CT PT 圖1-10 直流自復(fù)激勵磁系?辰酉咴?ZB F GZ KZ 自動勵磁裝置 FLQ GLH CT PT 圖1-12 自復(fù)激勵磁系統(tǒng)接線原理2 ZB F KZ 自動勵磁調(diào)節(jié)器 FLQ F CT PT 圖1-9 自并激勵磁系統(tǒng)接線原理 ZB FLQ GLH 圖1-11 自復(fù)激勵磁系統(tǒng)接線原理1 ZB F GZ X 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 12 2 300MW機組自

21、并勵勵磁系統(tǒng)設(shè)備理論分析 2.1 國內(nèi)300MW機組的勵磁系統(tǒng)概述 目前國內(nèi)外同步發(fā)電機的勵磁方式基本有三種直流勵磁方式靜止半導(dǎo)體勵磁方式旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁方式。由于制造大容量的直流發(fā)電機有一定困難尤其換向難以解決所以大容量同步發(fā)電機已無法采用直流勵磁機的勵磁方式。隨著技術(shù)的進步性能可靠的旋轉(zhuǎn)硅整流器已使用多年旋轉(zhuǎn)硅整流元件、快速熔絲及保護電容器均裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)蒸餾盤上結(jié)構(gòu)緊湊。從運行情況看旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁方式是可靠的其運行維護工作簡單。但對于旋轉(zhuǎn)整流元件的要求極為嚴格股目前依賴于進口。本章以自并勵靜止勵磁系統(tǒng)為例分析300MW機組勵磁系統(tǒng)的理論知識。 我國興建的火力發(fā)電廠尤其是單機容量在300MW及以

22、上的機組絕大多數(shù)采用了自并勵靜止可控硅勵磁系統(tǒng)自并勵靜止勵磁系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)原理上有著突出的特點調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良響應(yīng)速度快并且可以縮短發(fā)電機的軸系長度無論在建設(shè)投資還是在日常維護中都能體現(xiàn)出良好的經(jīng)濟效益。隨著現(xiàn)代繼電保護切除故障的快速化自并勵勵磁系統(tǒng)在機端附近短路而影響強勵效果以及短路電流衰減導(dǎo)致保護拒動的問題基本得到了解決所以自并勵靜止勵磁系統(tǒng)將是今后發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。 2.2 國內(nèi)300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點 自并勵勵磁與無刷勵磁系統(tǒng)及交流勵磁機-靜止整流器勵磁系統(tǒng)比較、具有以下優(yōu)點 1由于靜態(tài)勵磁系統(tǒng)勵磁電源取自發(fā)電機端經(jīng)勵磁變及可控硅整流器供給發(fā)電機勵磁所以勵磁響應(yīng)時間短對

23、發(fā)電機端電壓調(diào)節(jié)速度快。 2由于無主副勵磁機無旋轉(zhuǎn)部件軸系短軸承座少故對減少機組振動和扭振十分有利。 3由于取消了旋轉(zhuǎn)部件減少勵磁系統(tǒng)故障故提高了可靠性。 4由于自并激系統(tǒng)響應(yīng)快當(dāng)系統(tǒng)電壓瞬間下降時可很快增大發(fā)電機無功以保持系統(tǒng)不發(fā)生電壓崩潰其能力比交流勵磁機勵磁系統(tǒng)優(yōu)越。 5當(dāng)機組甩負荷時自并勵系統(tǒng)抑制電壓超調(diào)能力比常規(guī)勵磁系統(tǒng)強。 6可適當(dāng)?shù)乜s短電廠廠房跨距不需要勵磁機基礎(chǔ)。 7雖然自并激系統(tǒng)勵磁電源受電網(wǎng)、電壓影響尤其是近端發(fā)生三相短路時強勵能力受到較大影響但一旦切除故障可立即恢復(fù)電壓可對暫態(tài)穩(wěn)定作出貢獻同時也補償了短路期間強勵能力受影響的缺點。考慮到近端三相短路機會極少所以自并勵系統(tǒng)優(yōu)點遠大于其不足。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 13 2.3 國內(nèi)300MW機組自并勵勵磁系統(tǒng)的裝置 UNITOL 5000 是UNITOL系列的第五代勵磁調(diào)節(jié)裝置用于同步發(fā)電機300MW火力發(fā)電機組靜止勵磁系統(tǒng)。UNITROL 5000不僅包含了它的前兩代勵磁調(diào)節(jié)器UNITROL F和UNITROL P的核心技術(shù)同時還吸收了目前數(shù)字控制領(lǐng)域內(nèi)最先進的研究成果和工藝如