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ABB UNITROL 5000静态励磁系统在洪江水电厂的实际应用

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ABBUNITROL5000静态励磁系统在洪江水电厂的实际应

王明智

【摘 要】介绍了洪江电厂发电机组励磁系统的功能配置,总结分析了ABBUNITROL5000型静态励磁系统在水电厂运行中出现的典型缺陷问题,并对电厂励磁装置提出了一些日常维护改进意见。 【期刊名称】机电信息 【年(卷),期】2010(000)036 【总页数】2

【关键词】水电厂;励磁;起励;灭磁;跨接器

洪江水电厂机组励磁系统采用的是自并激可控硅静止励磁系统,具体由励磁变压器、功率整流装置、数字式励磁调节器、交直流励磁电源、辅助单元、起励装置、励磁控制、保护装置、变送器、电力电压互感器等部分组成。励磁装置为ABBUNITROL5000双通道数字式微机励磁装置,该励磁调节器具有响应速度快、调节精度高、调节和保护功能完善、结构紧凑、抗干扰能力强、数字化免维护、可靠性高等特点。

1 励磁系统的配置及改进

1.1 同步发电机励磁系统的任务[1]

(1)控制电压和分配无功:在电力系统正常运行时,励磁控制系统能够维持发电机的端电压在整定水平。当发电机因负荷变化而极端电压发生变化时,励磁系统能使之维持在给定水平并保证一定的精度要求。

(2)提高电力系统的稳定性:提高静态稳定性;提高动态稳定性;提高暂态稳

定性。

1.2 调节器电源

调节器与励磁系统配合运行可以实现众多不同功能。按功能可分为4类:系统功能、工艺功能、保护功能、自检测和诊断功能。[2]由于调节器是励磁系统的核心调节部分,所以励磁调节器电源采用交、直流双冗余电源设计理念,即交流回路经滤波器、开关电源后与经开关电源后的直流回路并联,其中直流回路取自厂用220V直流控制电源,交流回路取自励磁变压器低压侧通过一交流变压器降压的交流电源。

洪江电厂对调节器电源回路进行的改进:

(1)调节器交流电源变压器T05(变比为463V/230V,无抽头)更换为同容量带中间抽头的变压器,工作电源由中间抽头提供(变比463V/170V)。经ABB实验室测试,调节器电源模块的最佳输入电压为170V。

(2)将励磁调节器电源24V负极接地:将励磁调节器工作电源负极接地有利于防止励磁变高压侧电流对电源直流侧造成干扰,故将电厂励磁调节器电源直流侧负极在屏内接地。 1.3 起励

水电厂励磁系统配置有2种起励方式,即残压起励和辅助交流起励,其中辅助交流电源取自电厂400V交流电源系统。在起励过程中,在可控硅整流器的输入端仅需要约10~20V的电压即可正常工作。如果电压低于10~20V,可控硅整流器就会被连续地触发(二极管工作模式)以达到该值。如果在5s内残压起励失败,则起动辅助交流起励回路。这个辅助回路通过起励接触器完成起励。在机端电压达到发电机电压的10%时,整流桥也能接管励磁控制,辅助起励回

路自动退出,立即开始软起励过程并建压到预定的电压水平。整个起励过程和顺序控制是通过AVR软件实现的。 洪江电厂励磁装置起励回路的改进:

(1)起励回路的限流电阻由原来的单个10Ω更换为2个5.6Ω电阻并联,改动的原因是单个10Ω电阻在大起励电流的情况下可能会烧坏,为了避免此情况,故更换为2个5.6Ω电阻并联,当单个电阻烧坏时,可保证还有一个仍可继续工作,避免起励失败。

(2)将起励电源断路器更换,容量将由原来的10A改为20A,更换的原因是有些电厂在机组检修期间反接了发电机励磁绕组的极性,以减小转子铁芯上的剩磁,这样会造成起励回路提供的励磁电流过大,起励电源断路器跳闸,从而导致起励失败;同时限流电阻减小,起励电流增大,要求断路器容量也增大。 1.4 灭磁

洪江电厂励磁装置采用的是交流灭磁,包括安装于整流桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器Crowbar(图1)、灭磁电阻以及脉冲闭锁回路等。

跨接器动作需要被触发,触发装置一般被称为BOD。跨接器的触发回路有2个功能:一是在跳闸令发出时触发跨接器灭磁可控硅,该功能对应于原磁场断路器的灭磁触头。二是在转子因某原因出现过电压时触发相应的跨接器可控硅,也是防止第一功能失败的后备措施。

(1)当需要灭磁时,励磁调节器或保护装置发出磁场断路器跳闸指令,该指令作用于跨接器触发回路,将灭磁可控硅的门极通接到转子负极,随后灭磁开关动作,将励磁绕组中的电流转移到跨接器回路中。由灭磁电阻消耗转子能量。 (2)如果不能启动跨接器,磁场断路器将首先开断,产生弧压,转子电压方向

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