发电厂125MW机组自并励励磁系统技术改造

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山东大学硕士学位论文摘要在各种励磁系统中，自并励励磁系统接线最简单，且工作可靠，响应速度侠，造价低，在国内外已得到广泛应用。由于电力系统稳定器PSS的开发和广泛应用，自并励配置PSS后，将大大提高全网的静态和暂态稳定性，给电力系统带来效益。在励磁控制方面，近几年来，微机励磁调节器以其硬件结构简单、清晰、设备通用性好、标准化程度高、软件灵活、能够方便实现多种功能和各种控制规律的要求等优点，在许多电厂得到广泛应用。本文所研究的主要内容为根据我厂#2发电机励磁系统出现的问题，采用发电机自并励系统及微机励磁调节器对原系统进行彻底技术改造。本文首先对当前发电机的几种励磁方式进行比较、讨论，详细介绍自并励励磁系统的发展、构成、原理和前景展望。其次，根据我厂具体情况，本文对整个励磁系统的硬件结构、相关电路和励磁控制部分进行自并励技术改造设计选型(包括对励磁调节器、励磁变压器及其保护方式、功率整流柜、灭磁开关、转子回路过电压保护、主回路设备、起励设备、电源设计、继电保护配套情况等的选择原则)及论证。重点介绍自并励励磁控制系统工作原理。作为整个励磁系统的控制核心，微机励磁调节器提供丰富的网络化通信接口，使远方的调度员或厂级工作人员能方便自如的开停机、升压升速、并网、调整功率(包括有功和无功)等操作，同时可将励磁调节器、调速器和机组的其他信号(常规智能仪表、测量元件、信号元件、控制执行元件等)快速传给微机，实现机组的二次调节功能，优化机组性能。在选择微机励磁的控制规律上，本文提出利用比常规比例一积分一微分(PID)调节原理更先进的自校正PID理论实现对机端电压的自适应最优控制，经试验证明，自校正励磁调节器对运行条件及网络参数的变化，均具有很好的适应性，可获得更好的发电机端电压和功角响应特性。这是由于其固有的调节方式决定的。为保证励磁控制系统的运行可靠性，计算机及其硬件通道均采用双备份形式。本文详细介绍了双微机励磁调节器(DAVR)的设计原理、软硬件结构及主要控制功能的程序框图。最后，本文针对原励磁系统存在的问题，得出#2发电机自并励系统改造实施方案，并详细记录了各项调试数据，与改造前的系统在性能、可靠性等方面列表进行对比。结论：我厂#2机组改造为自并励励磁系统切实可行，改造后的励磁系统各方面性能均优于原系统，消除了原先存在的不安全因素。本方案既节约人力、物力投资又提高机组安全运行水平和系统稳定性，所取得的成果是显著的。【关键词】励磁系统自并励微机励磁调节器自校正 山东大学硕士学位论文ABSTRACTBUS．fedstaticexcitationsystemiSusedmoreandmoreforitssimplicity、reliabilityandquickresponseinhomeandabroad．WiththewidelyuseofthePSS，thebus．fedstaticexcitationsystemfeaturesexcellentstability．Atpresent，intheareaoftheexcitationcontrolsystem。theregulatorbasedonmicroprocessorhadrecentlybeenadoptedinmanypowerplants．Theequipmentconsistsoftwocomputersthatissimple、flexibleandreliable．ItsfunctioniScomplete．Itscharacterisprettywell．ThisP∞ermainlydescribesthetechnologicalinnovationofsubstitutingthebus．fedstaticexcitationandtheregulatorbasedonmicroprocessorfortheoriginaiexcitationsystem，andhowtheproblemsintheoriginalexeitationsystemaresolved．T11cpaperintroducessortsoftheexcitationsystem．esp．thehistory、functionandthefutureofthebus．fedstaticexcitation．ThePaDergoesintodetailsonthefunctionsofthecomponentpart、hardware、softwareandtheeleetriccircuitofthebus．fedstaticexcitationsystembasedon圯generatorinShanDongShiLiQuanpowerplant．Astheheartofmeexeititioncontrolsystem．theregulatorbasedonmicroprocessorcanofferplentifulnetworkjointstorealizea11kindsofdemandstokeepthepowersystemstable．ThePaperintroducestllechat'actensticofthedoublemicroprocessor-basedexcitationregulator，includingthedesignandperformanceofthehardwareandsoftwaresystem．Anewself-tuningproportional·integral-derivative(PID)excitationregulatorforsynchronousgeneratorsisproposedinthispaper．111epracticeresultsshowthattheproposedself-tuningPIDregulatorcallyieldbettercharacteristicsthanthefixed--gainPIDregulatorwhenboththeoperatingconditionofgeneratorandnetworkconstructionarechanged．TheexcitatoryregulatoriSabletostabilizeterminalvoltagesignificantly．Theformscontrastingthepresentsystemwithbeforeateveryperformancearealsoshown。nisobviousthatthenewsystemisfarbetterthantheoriginalone．mteehnologieatinnovationinShanDongShiLiQuanpowerplantissucceeded．111ereliabilityoftheexcitationsystemisthekeyt0·enhancingthereliabilityandavallabilityofthisunit．Thebus-fedstatieexcitationsystemiSagoodonethatneedlesSinvestmentandmaintenance．[Keywords]ExcitationsystemBus—fedstaticexcitationExcitationregulatorbasedonmicroprocessorSelf-tuningn 山东大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：髹小毛日期：丝兰!!关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：壹盟导师签名：隘日期：二；：冀!j 山东大学硕士学位论文0引言励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它直接影响发电机的运行特性。其主要作用是根据发电机运行状态，向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机各种运行方式的需要。励磁系统由励磁电源和控制装置(如自动电压调节器、稳定器)组成，按励磁电源不同，可将其分成3类：直流励磁机励磁系统；交流励磁机励磁系统；静止励磁系统。直流励磁机励磁系统由于同轴高速励磁机受到机械强度和换向困难等限制，功率极限在300—500KW，不能用于大型机组，正逐步被其他励磁系统所代替。在我国直流励磁机励磁系统主要用在中小型机组和一部分早期(60—70年代)生产的大型水轮发电机上。交流励磁机励磁系统中最常见的结构是由副励磁机、交流励磁机和二极管整流器组成的三机励磁系统，目前我国大中型汽轮发电机主要采用此种励磁方式。它还包括另一种应用较多的旋转整流器励磁系统(即无刷励磁系统)，以及交流励磁机可控硅励磁系统。静止励磁系统中没有旋转部件，其中应用最广泛的是采用机端变压器励磁的自并励励磁系统。静止励磁方式的另一种类型是自复励，它是用发电机的端电压和定子电流共同作为励磁电源。在以上所列的各种励磁系统中，自并励励磁系统接线最简单，且工作可靠，响应速度快，造价低，近年来在国内外已得到广泛的应用。目前国外汽轮发电机上自并励励磁系统的应用情况⋯为原苏联虽在60年代不赞成大型发电机采用自并励励磁，但从80年代以来，也在大力发展自并励励磁系统，800}$／汽轮发电机采用自并励系统已在1986年投入运行。加拿大从70年代开始新装机组主要采用自并励励磁系统，以其安大略省电力系统为例，从1965年起新装的发电机组已全部采用自并励励磁，到1991年自并励励磁发电机的装机容量已超过总装机容量的75％。I 山东大学硕士学位论文英国近年来新装机组也全部采用自并励励磁系统，最近还将一些早期安装的交流励磁机系统改为自并励系统，并配置PSS来提高电力系统稳定性。美国GE公司汽轮发电机近年来励磁系统主要配置Generrex—PPS，它与自并励励磁类似；西屋公司虽然主要生产无刷交流励磁机系统，但近年来应用户要求，也己生产自并励励磁。近年来自并励励磁己成为许多国家优先选用的主要励磁方式，我国通常采用的三机励磁系统在国外已很少采用。国内运行情况为从80年代开始我国新装的大型水轮发电机已普遍采用自并励励磁，但汽轮发电机仍以交流励磁机励磁为主。这一方面因为早期大功率可控硅整流装置在水轮发电机组上运行时发生过一些较严重的故障，现在对其可靠性仍有一定顾虑；另一方面汽轮发电机上采用自并励励磁能否满足各种运行方式的需要缺乏经验。据初步统计我国已运行的大型汽轮发电机自并励系统的设计及运行情况为进口装最13台，国产装置6台。从其运行情况来看。无论进口或国产的大功率晶闸管整流装置运行可靠，除个别机组在试运初期。发生过一些问题外，在运行中没有发生过整流柜事故，发生的一些事故均非由自并励系统引起；统计的这些汽轮发电机，有的处在负荷中心附近，有的处在送端，大部分机组在某种运行方式时，可能处在系统中部，实际运行情况表明：电力系统短路事故中，未发生因发电机采用自并励而使继电保护误动或发电机因电源电压下降而失磁的事故。80年代以前，我国大中型汽轮发电机组主要采用交流励磁机励磁系统。近年来，由于继电保护故障切除时间的缩短，使同样强励倍数的自并励静止整流励磁系统对改善电力系统暂态稳定水平已等于或高于常规的交流励磁机励磁系统，自并励系统已不影响电力系统继电保护的正确动作。还由于大功率可控硅整流装置性能和可靠性的提高，使自并励静止整流励磁系统的可靠性高于交流励磁机励磁系统，特别是自并励静止整流励磁系统缩短了机组轴长，可改善机组的振动，对于大型汽轮发电机来说，它具有明显的优越性。因此，汽轮发电机自并励静止整流励磁系统已成为国内外新机优选的主要励磁方式。我厂群2机组改造前为125MW汽轮发电机，由于是70年代投产运行的机组，原励磁系统为同轴直流励磁发电机，并激励方式。调节系统采用上海生产的2 山东大学硕士学位论文KFD．3相复励调节，改造前励磁系统存在的主要问题：(1)直流励磁机整流子环火，严重威胁机组安全运行。1999年出现2次因整流子环火造成的停机处理、车削。(2)由于整流子滑环接触不良，直流励磁转子电流达不到额定值。1998年3台机组先后增加了发电机大复励，提供约额定值的30％．40％以供补充，大复励整流管冷却方式为水冷，维护量大，经常造成发电机转子接地的异常情况。(3)KFD．3相复励调节器调节精度差，响应慢，缺乏保护和限制功能，无法满足系统稳定性的要求。针对诸多影响安全的隐患，我厂决定对撑2发电机励磁系统进行彻底技术改造，经过多方论证，无论是从技术角度还是从经济效益角度和机组的安全运行和效率等方面考虑，我厂准备选用目前世界上最先进的发电机自并励励磁系统，设备选用美国ABBUNITROL—F自并励系统。本厂此次技术改造选型依据主要为电力部于1998年颁布的DL／T6riO1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》和GB／T7409—1997《同步发电机励磁系统》以及可控硅元件的有关标准及技术条件。8 山东大学硕士学位论文1发电机励磁系统概述1．1直流励磁机励磁系统在直流励磁机励磁系统中，励磁电源是一个与同步发电机共轴的直流励磁机，电压调节器控制直流励磁机的磁场电压。由于同轴高速励磁机受到机械强度和换向困难等限制，不适用于大型机组。直流励磁机有较大时间常数，电压响应速度慢，不适应现代电力系统发展的要求，正逐步被其他励磁系统所取代。1．2交流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统中最常见的结构是由副励磁机、主交流励磁机和可控硅整流器组成的三机励磁系统。副励磁机通过可控硅整流后，向主励磁机磁场供电。主励磁机通过大功率整流器向发电机磁场供电。主、副励磁机动力来自汽轮发电机轴系。电压调节器的功率电源由副励磁机供给。电压调节器通过调节主励磁机磁场电流的输出来维持发电机端电压恒定。这种励磁方式是目前我国大中型汽轮发电机的主要励磁方式。这种励磁一般电压上升速度均较慢。与此种不同的另一种励磁系统是交流励磁机晶闸管励磁系统。这种励磁系统的调节器输出直接控制发电机磁场电流，因而调节速度非常快，但由于制造技术复杂，在我国仅有个别水轮发电机组应用这种励磁系统。这种三机励磁存在的问题为：(1)副励磁机、主交流励磁机、旋转接流器均为旋转设备，造成的励磁系统故障占大多数。在发电机强迫停机小时数中，励磁系统故障占80％以上。世界大电网1975年对欧洲大机组统计表明，三机励磁故障造成发电机强迫停机率为2．15％。特别是旋转整流器故障率较高，修复时间长。(2)三机励磁通过调节主励磁机的励磁回路整流器的导通角改变主励磁机的磁场电流，达到调节主励磁机的输出电流供发电机励磁。主励磁机的时间常数较长，反应速度较慢，对抑制系统故障时的振荡和暂态稳定很不利。(3)由于旋转整流器安装在主励磁机内，只能在主励磁机磁场回路中安装灭磁4 山东大学硕士学位论文开关。虽然杜绝了由灭磁开关引起的故障和事故，但发电机只有靠自然衰减灭磁。因而向故障点提供短路电流的时间较长。(4)随着单机容量的增大，轴系越来越长，系统故障时对机组的扰动也越来越大，出现了机组轴系扭振问题。国内外已出现过多起汽轮发电机大轴因电网扰动引起轴系扭振造成断裂事故。而断裂点又大多在发电机和主励磁机之间或主励磁机和副励磁机之间。(5)由于轴上串有主励磁机、副励磁机，使主厂房纵向尺寸加大，增加了主厂房的面积和土建费用。目前旋转整流器国内还不能生产，与其他励磁系统相比，性能价格比较低。1．3静止励磁系统静止励磁系统中没有旋转部件，其中应用最广泛的是采用机端变压器励磁的自并励励磁系统。自并励励磁系统其励磁电源取自发电机机端并联的励磁变压器，经静止可控硅整流器向发电机提供励磁电流，励磁调节器通过调节可控硅的触发角来维持发电机端电压恒定。静止励磁方式的另一种类型是自复励。自复励是用发电机的端电压和定子电流共同作为励磁电源。然而，由于串联变压器原边电压高、电流大，设计和制造难度大，造价也较高。由于串联变压器漏抗大，增大了晶闸管的换向过电压和换弧压降。我国富春江水电厂和葛洲坝水电厂的部分机组采用了这种励磁方式。5 山东大学硕士学位论文1．4自并励系统'．4．1自并励励磁系统的发展60年代自并励励磁系统在发达国家已开始应用，当时，前苏联学术界认为，自并励励磁系统因瞬态稳定水平较低，不宜在前苏联推广使用，发展了他励和自复励快速励磁系统。事实上，当发电机出口三相短路0．5秒以前，其短路电流ID衰减规律基本相同。见图T11．0．5T(单位：秒)图T11自并励及常规系统短路电流的比较特别是大中型机组发电机出口采用封闭母线后。使机组出现三相短路的可能性大大降低，故80年代自并励励磁系统亦在前苏联大型发电机如800MW汽轮发电机上使用。欧美各国70年代自并励励磁系统就开始广泛应用于大、中型汽轮发电机组上。在我国引进汽轮发电机组中，己投入运行的天津大港电厂300MW机组、江苏利港电厂350MW汽轮发电机组的励磁系统均是由意大利生产配套的自并励励磁系统：河北的陡河电厂125MW汽轮发电机是引进日本配套的自并励励磁系统；在我国国内电压源静止励磁系统已被成功的应用于大型水轮发电机组上。如白山300MW水轮发电机组、岩滩300MW水轮发电机组等。这种励磁系统与传统的三机励磁系统相比，接线简单、维护使用方便。由于取消了三机励磁中的交流励8 山东大学硕士学位论文磁机和永磁机这些旋转部件，从而大大缩短了发电机轴系，使汽轮发电机轴系振动问题易于解决。由于自并励励磁系统能源取自发电机本身，故人们一直担心当发电机端发生三相短路时，该励磁系统的强励能力差。但是机端三相短路由于发电机出口采用封闭母线而随之解决，故在我国励磁系统设计规程中，已不考虑机端三相短路的情况。当系统出现机端三相短路时，由于主变压器短路电抗的存在，其机端残压仅有10％～12％。试验证明，考虑O．5S切除故障，机端电压仍然能迅速而平稳的恢复。特别是由于采用了速断开关使机组故障切除时间极短。自并励励磁系统的稳定水平已优于同样强励倍数的常规三机励磁系统。对于接入高压电网的汽轮发电机组，自并励励磁系统的后备保护与水轮发电机自并励励磁系统并无本质区别，国内外均有成熟的经验，～般采用带电流记忆的低电压延时继电器或阻抗型继电器。1．4．2自并励系统简介自并励励磁系统也称变压器(或电势源)～整流器励磁或称静态励磁。原理如图T12所示，其励磁电源为并联在发电机端的励磁变压器LB，由可控硅Kz整流后向励磁绕组FLQ供电，励磁调节器通过调节可控硅的触发角来维持发电机端电压恒定。因其电源取自发电机出口，电源电压受电力系统故障的影响，又称为电源不独立系统。图T12自并励系统原理图7 山东大学硕士学位论文自并励系统有如下优点：(1)增强励磁系统可靠性。旋转部分发生的事故在以往励磁事故中占相当大的一部分，但由于自并励静止励磁方式取消了旋转部件，大大减少了事故隐患，可靠性明显优于交流励磁系统和直流励磁系统，而且自并励系统在设计中采用冗余结构，故障元件可在线进行更换，有效地减少了停机概率。(2)电力系统的稳态、暂态稳定水平提高。由于自并励静止励磁系统响应速度快，电力系统静态稳定性大大提高。自并励方式保持发电机端电压不变，对单机无穷太系统静态稳定极限功率为；P。，=VJ。／k(1)式中，v。为机端电压；V。为系统电压；x。为发电机与系统等值电抗。而常规励磁系统在故障过程中只能保持发电机暂态电势Eq’不变，其极限功率为：P眦，7=E。’V。／(X。+X。’)(2)式中，Eq’为发电机暂态电势；x。’为发电机暂态电抗。根据公式(1)和(2)计算得出P肌，大于P吐，’，说明前者大大提高了静态稳定极限。对于可能引起的系统低频震荡，可采用先进的控制规律或配置PSS电力系统稳定器加以解决。发电机出口三相短路是自并励静止励磁系统最不利的工况，此时机端电压及整流电源电压严重下降，即使故障切除时间很短，短路期间励磁电流衰减不大，但因故障切除后机端电压的恢复需要一定的时间，自并励系统的强励能力有所下降。为解决这一问题，在系统设计中计算强励倍数时，整流电源电压按发电机额定电压值的80％计算，即机端电压为额定时强励能力提高25％；另外机组发电机出口均采用了封闭母线，使发电机端三相短路可能性基本消除。因此，自并励系统强励倍数高，电压响应速度快，再加上选择先进的控制规律，能够有效地提高系统暂态稳定水平。(3)减少发电机轴系扭振及机组投资。自并励静止系统与常规励磁系统相比·取消了主、副励磁机，缩短了机组长度，减少了大轴联接环节，因而缩短了轴系长度，提高了轴系稳定性；同时降低厂房造价，减少机组投资。8 山东大学硕士学位论文1．4．3对自并励系统的性能评价在上述的各种励磁系统中，自并励励磁系统接线最简单，且工作可靠，响应速度快，造价低，因而在国内外已得到广泛应用。加拿大早在1963年就将自并励用于水轮发电机组。近20年来，美国、加拿大对新建电站几乎一律采用自并励励磁系统，加拿大拟将火电厂原交流励磁机励磁系统改为自并励励磁系统。自并励励磁特点；(1)自并励励磁没有旋转设备，有效地避免了旋转设备的事故。由发电机端的电流、电压信号直接调节发电机的励磁电流，因而可靠性大大提高。减少了由于励磁系统故障造成发电机强迫停机。世界大电网对欧洲大机组统计表明，自并励励磁系统故障造成发电机强迫停机率仅为0．49％“1。(2)电力系统发生扰动时，励磁系统起到改善暂态稳定和故障切除后电压恢复的作用。自并励励磁电压调节器根据发电机的电压、电流变化调节可控硅导通角并直接供发电机转子绕组电流，反应速度非常快。在发电机端电压为80％，强励倍数为2．0时达到顶值电压的时间为0．05S，这个时间仅为三机励磁的50％。对稳定电力系统起到作用。(3)自并励励磁系统没有旋转设备，在汽轮发电机轴上不串接主、副励磁机，也就减少了两个汽轮发电机轴系的扭振模式，消除了由于励磁机具有的自振频率和机组轴系扭振频率相进造成的谐振，避免由于轴系扭振造成的损害。国内外还未发生过采用自并励励磁系统的汽轮发电机轴系扭振破坏事故。(4)由于没有主、副励磁机，其电源部分仅由一台励磁变压器构成。可有效地减少主厂房土建投资，经济效益明显。通过前面的论述可见，自并励励磁无论在技术和经济方面均优于三机励磁。从主要评估条件看，采用自并励励磁，能够提高汽轮发电机的可用率，减少汽轮发电机的轴系的扭振模式，提高机组、电力系统的安全稳定性。9 山东大学硕士学位论文1．4。4自并励励磁系统的前景与展望理论分析和实际运行都表明，自并励励磁系统比常规励磁系统性能优良，可靠性高。从大量国内外资料看，还没有发现哪个电网由于采用了自并励励磁系统而造成系统故障后失去稳定；更由于电力系统稳定器PSS的开发和广泛应用，自并励配置PSS后，将大大提高全网的静态和暂态稳定性，给电力系统带来效益。目前国内生产静止励磁系统的厂家已有不少，近十多年来国产大中型水电机组几乎都是采用自并励励磁系统，设备也都是国产的，实际运行证明国产设备是可靠的。因此，可以说国产大容量汽轮发电机采用自并励励磁系统是今后发展的必然趋势。目前国内许多发电厂的励磁系统普遍存在着技术陈旧、设备老化、性能低下、可靠性差及自动化水平低等问题，不同程度上都面临着技术改造。该系统设备少．占地面积小，无旋转部件，运行维护简单，更由于国产自并励装置的可靠性近年来已有很大提高，虽然该系统一次性投资较大，但改造彻底，自并励励磁系统以其独特的优越性在我国火电机组上有着广阔的应用、发展前景。 山东大学硕士学位论文2自并励系统硬件结构及设计选择原则2．1概述所谓“自并励励磁系统”，即在发电机的出线端接1台降压变压器作为励磁电源，通过可控硅元件进行整流直接给发电机励磁的方式。现代大型气轮发电机的自并励励磁系统，包括励磁变压器、功率整流柜、灭磁及过压保护柜和励磁调节器等四个组成部分。我厂采用的ABBUNITROL—F励磁系统是基于微处理器的数字式励磁装置，根据系统的要求我们配置成双通道模式，每个通道都具备AVR的全部功能，通道问相互跟踪互为备用，功率桥部分也是100％冗余的，由控制逻辑执行切换过程，系统运行无须中断。图T21为十里泉电厂125MW机组改造为137MW机组发电机机组自并励励磁系统的主要构成。其硬件基本组成包括：新装ABBUNITROL—F励磁装置一套，包括励磁变压器一台，调节柜一台，功率柜三台，切换柜一台，灭磁柜一台。另配有配套的保护屏一块，高压闸刀柜一台，励磁小室专用盘一块，一组低压CT，一只励磁变端子箱及三台空调等设备。发电机图T21改造后新型自并励励磁系统主要构成ll 山东大学硕士学位论文2．2自并励励磁控制系统工作原理2．2．1机组主要参数发电机主要参数：①型号：QFS一125～2(上海电机厂1975年6月出厂。1979年9月投运)②有功功率：125MW③定子额定电压／电流：13．8KV／6150A④转子额定电压／电流：265V／1635A⑤励磁空载电压／电流：91V／630A⑥转子电阻：0．13530(15℃)⑦冷却方式：水、水、空。2．2．2自并励励磁系统励磁调节器工作原理自并励系统发电机的励磁由接在机端的励磁变压器经可控硅整流后供给，发电机的励磁调节是由自动电压调节器输出随机端电压变化相应移相的脉冲信号，可改变可控硅整流器输出来实现的。发电机起励时，由起励装置建立初始电压，发电机正常或事故状态时，通过逆变和灭磁装置中的非线性电阻来吸收发电机磁场的能量。励磁调节器的主要环节为电压测量、整定和综合放大。为满足无功调差的要求，设景了无功电流补偿环节；为限制转子过负荷或过热，设计了电流测量、过负荷测量和转子电流限制等环节。此外，励磁调节器还可根据发电机频率变化调节电压，检测自身的故障，自动完成电网电压的跟踪，并有工作电源和备用电源双路供电，保证各个控制环节的正常工作。励磁调节器是整个励磁系统的控制核心，除满足各种运行工况外，还对系统的稳定发挥重要作用。正常运行时，它的一个输出端和可控硅控制系统匹配运行。12 山东大学硕士学位论文2．2．2．1调节器的自校正PID原理及构成PID调节器是同步发电机励磁调节器的基本调节方式。P(比例环节)用于控制偏差，I(积分环节)用于控制静态误差，D(微分环节)用于减少超调量。常规PID调节器以电压偏差信号作为输入量，以励磁控制电压作为输出量，但由于电力系统的时变性、运行条件、网络参数经常变化，恒定增益系数的PID调节器有时并不能满足系统的实际要求。自适应控制理论出现以来，不断有人进行自适应励磁调节器的研究，这种调节器均是通过参数在线辩识的方法来跟踪电力系统运行状态和网络结构变化。自校正PID控制“”主要由参数辩识、增益系数计算与控制规律计算三部分构成。原理见图T22。UEfdU图T22自校正PID励磁调节器原理框图18 山东大学硕士学位论文丽本厂此次采用的励磁调节器以加权的多变量作为反馈信号，用零一极点配置的设计方法，通过在线辩识同步发电机参数，实时改变PID调节器的增益系数K，，K。，K。，从而实现对机端电压的自适应最优控制。其调节原理为当连续N次预报误差位于一个域值e时，发电机的估计参数不在改变，估计算法自动冻结。这时的调节器就如同一个固定参数的PID调节器，一旦预报误差大于e，估计算法在上一次的估计之下重新启动，又回到自校正控制方式。这可以理解为在调节器中增加了一个死区，当采样值与给定参考值的误差比较小，在死区范围内时，作为常规PID调节器，而再这个误差比较大，超出死区范围时，PID调节器的参数便进行自校正。这样可以避免对采样值的微小波动反应过于灵敏而造成静态时调节器参数的不断变化。、本厂#2发电机组计算模型为单机无穷大系统，#2发电机经升压变压器及双回路线向无穷大母线送电。发电机参数为：T，=16．6S，T。7=5．OS。)(d=1．19，D=5．0。L=O．1，XL．=O．4，XL2-0．4模拟运行条件为：在t=O．2S时，一回线发生三相短路，短路点在变压器出口：在t=O．4S时，故障切除，改为单回线运行；在t=1．2时，自动重合闸成功。由此可见，自校正励磁调节器无论对于运行条件还是网络参数的变化，均具有很好的适应性。且性能明显优于恒增益PID调节器，这是其固有的调节方式决定的。图T22辩识器框的输入Y是两个信号AVt与A∞的加权，其加权系数应满足关系式al+a2=l，al，a2即可以预先选定，也可随时间改变。这里根据我厂实际运行情况，仅用了aVt与a∞两个信号即可实现。2．2．2．2双通道微机型最佳励磁调节器(DAVR)的工作原理2．2．2．2．1概述自适应励磁调节器能在较大范围内适应发电机的运行工况变化·较大程度地提高了发电机动态稳定性，随着计算机技术的发展，为保证其运行可靠性，硬件采用美国ABB公司生产的工业控制计算机，属美国STD标准。为防止因一台计14 山东大学硕士学位论文算机故障而影响发电机运行，计算机及硬件通道均采用双备份形式。当任何一台计算机发生故障时，便会自动且无扰地切换至另一台机上，保证发电机正常运行。DAVR““提供网络化的可靠的丰富的通信接口，使远方的调度员或厂级工作人员能方便自如的开停机、升压升速、并网、调整功率(包括有功和无功)等操作，同时利用LCU单元的微机的强大功能，将励磁调节器、调速器和机组的其他信号(常规智能仪表、测量元件、信号元件、控制执行元件等)快速传给LCU，实现机组的二次调节功能(自校正PID)，优化机组性能。目前，大部分厂家的励磁调节器和调速器与LCU或上位机之间都是通过RS一232、RS一422／485等方式进行通讯。这些方式的低数据传输率和点对点的数据传输标准，以及在最低层上的星型拓扑都不适应工业现场的控制或大规模应用。如果采用LAN组件及环形或总线拓扑，其系统造价偏高。而现场总线(FIELDBUS)的发展解决了能经受工业现场环境和费用之间的矛盾。尤其是CAN总线的出现，其误码率小于1011，最高速率可达1Mbps，通讯距离最远可到IOKM，通讯介质仅为屏蔽双绞线并且稳定可靠，它是一种非常适合于工业现场恶劣环境的通讯方式。2．2．2．2．2微机励磁调节器的特点及励磁控制系统总体框图鉴于以上对目前电力系统自动化发展状况及微机励磁调节器存在问题得分析，本厂所采用的是一种以87C196CA单片机为控制器的高性能全数字化的微机励磁调节器，它采用自校正PID调节规律(前面己做介绍)，具有以下特点：(1)测量信号处理、调节规律计算及触发脉冲的形成与送出都由微机来完成，具有较完善的故障诊断和监测功能。在工作系统的基础上，增设有一套热备用系统，这两套系统之间通过CPU的串行通讯口通讯。系统的输入输出模块采用了光电隔离技术。因此具有高可靠性、高抗干扰性。(2)利用CAN现场总线进行高速、准确数据通讯，能方便快速地与LCU或上位机进行通讯，为机组的优化运行提供了条件。(3)上位机上开发有与励磁调节器有关的友好人机晃面，以便于现场调试和故障查找。本励磁调节器基于自并励可控硅直接励磁系统设计，同步发电机励磁控制系统总框图如图T23示。15 山东大学硕士学位论文G昂磁绕组图T23微机励磁控制系统总框图2．2．2．2．3调节器的硬件结构和工作原理(一)硬件结构本调节器采用有效的双微机并联冗错结构，双机之间相互诊断，相互跟踪、相互通讯、相互切换、互为备用。硬件包括87C196CA主处理器及外围芯片；带光电隔离的转换电路；带光电隔离的开关量输入电路；带光电隔离的开关量功放输出电路；频率测量电路；可控硅触发脉冲形成放大电路；LED／LCI)；状态指示灯显示电路；交直流供电的开关电源。系统硬件结构框图如图T24示。1B 山东大学硕士学位论文励磁电流励磁电压励磁电流励磁电压电号压采电集流电交路换及信电号压采电集流电交路换及信采栏保持及转换电路阳1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_J采样保持及转换电路CPU主处理器开关量输入开关量输出显示电路CPU主处理器开关量输入开关量输出显示电路图T24硬件结构框图(二)工作原理双微机调节控制装置运行时，首先对发电机机端电压、定子电流交流模拟量进行高速交流采样，经过快速傅立叶变换，计算出机端电压、定子电流、有功功率、无功功率、功率因数，同时直流采样励磁电流、励磁电压，将机端电压信号整形为方波，利用EXTINTI中断测得机频，这些状态反馈信号数据提供调节装置进行计算和分析使用；同时，微机控制装置还将根据现场输入的操作和状态信号进行逻辑判断、实现各种运行方式所需的励磁调节和限制、保护、检测、故障判断功能。为保证调节控制器的实时性，程序在计算模块中首先对采集到的最新模拟量进行计算，由计算的结果推算出可控硅的控制角，将此控制角通过总线写入脉冲形成回路产生一个脉冲，此脉冲经过功放去触发可控硅组件，通过控制发电17鲨羔 山东大学硕士学位论文机转子励磁电流来控制和调节发电机电压或无功功率的目的。至此，调节器完成一次砸常调节。微机调节器输出的可控硅移相触发角范围设定在lO。～140。(对应于自然换相点)之间，满足整流桥输出电流连续可控及逆变运行。调节器中由脉冲信号来保证整流桥中可控硅按续依次导通。2．2．2．2．4调节器软件设计(一)软件结构系统在软件程序的开发上采用具有良好的模块化结构的c程序设计语言编写，灵活简便易懂，便于调试、修改和扩充。整个系统软件程序按功能分为以下几个相对独立的模块，主要包括：(1)系统初始化及上电自检程序模块：(2)开关量、模拟量的采集计算程序模块；(3)双机冗余信息交换及表决程序模块；(4)调节计算程序模块；(5)励磁限制、保护程序模块：(6)系统参量显示修改模块；(7)在线系统故障自诊断程序模块；(8)运行参数实时保存程序模块；(9)与上位机或LCU、调速器及其他智能I／O装置的通讯程序模块。软件程序结构框图如图T25。(二)软件功能可使调节器实现下列三种运行方式：恒机端电压运行：恒无功负荷运行：恒功率因数运行。使调节器实现下列辘助功能：欠励磁瞬时限制功能；瞬时延时过励磁限制功能；定子电流过流反时限限制功能；伏／赫限制功能；PT断线检测和保护功能；误强励检测限制功能；空载过压保护功能；双机互相跟踪，互相检测并可无扰动互相切换功能；在线自检功能；脉冲丢失及脉冲异常检测功能；断口自恢复式的软硬件双重WATCHDOG功能。18 山东史学硕士学位论文N(i)主程序框图19 山东大学硕士学位论文(2)调节计算功能框图 山东大学硕士学位论文l模拟量采样★I数字滤波★l存储采样值★l自诊断l低赫限制士f过励限制★l低励限制★lPT断线保护(3)恒电压调节框图(4)采样功能框图(5)辅助计算功能框图图T25软件程序结构框图2．2．2．4结论本励磁系统经安装后试验，性能指标如下：(1)调压范围70％．110％。(2)调压精度：小于0．5％。(3)频率特性：频率每变化1％。发电机端电压变化不大于额定值的正负0．25％。(4)励磁电压响应时间：上升不大于0．08S，下降不大于0．15S。(5)lo％阶跃试验：调节时间小于8S，超调量小于10％，振荡次数小于3次。各项指标都满足或优于励磁国标。2．3励磁变压器的选择原则2．3．1选择原则励磁变压器绕组的联结一般采用“Y，d”或“d，Y”接线。由于可控硅整流装置换流时产生高次谐波，励磁变压器设计应充分考虑整流负载电流分量中高次谐波所产生的热量，并且高压绕组与低压绕组之间应有静电屏蔽，同时励磁变压器应能满足汽轮发电机空载试验时130％额定机端电压的要求。另外考虑到励磁变压器必须可靠，强励时要有一定的过载能力，而且励磁电源一般不设计备用电源，因此宜选用维护简单，过载能力强的干式变压器。当励磁变压器安装在户外时，由变压器副方到整流桥之间的馈线不宜太长，特别是在励磁电流很大的情况下，这一点尤须考虑。而且不宜用单芯铠装电缆，而应选用橡皮电缆。因为单芯铠装电缆通交流电时，在铠甲中要感应较高的电压以及不能忽略的电流，并对通2l一胃 山东大学硕士学位论文信电缆造成干扰。我厂改造后发电机容量增为137．5MW，发电机的额定励磁电流为I。=1725A，额定励磁电压为Ud=276V，E2为励磁变压器副方线电压，12为励磁变压器副方线电流，P为励磁变压器容量。对于三相全控整流电路，变压器副方各项绕组中，一周期中电流正反各同一次，电流波形为I。的正负两个方波，副边电流有效值为：12=0．816I。=O．816．1725=1407．6A。励磁系统提供2倍的励磁电压和励磁电流，故强励时电压：U一=2U。=2}276=552V通常可控硅在强励时的控制角为15度，可控硅的直流输出电压满足：UFl．35．E2．COSn／1．1=1．35*COSl5。,E2／1．1=1．2E2(1．1为考虑管压降等系数)可见为了满足强励的要求，励磁变副方电压满足：E2=U‰／1．2=552／1．2=460V实际选用励磁变的副边电压为500r，可提供2．2倍的强励能力。变压器的容量应满足：P=1．732{E2母12=1．732}500{1407．6=1219KVA实际选用考虑到三次谐波及提供一定的使用余量等因素，最终确定励磁变的容量为1500KVA。根据我厂实际情况对励磁变压器装设差动保护并配以过电流保护作为后备保护，主变压器的差动保护回路不做任何改动。2．4．功率整流柜的选择与设计2．4．1设计原则整流屏是自并励励磁系统的功率输出环节，只要改变触发脉冲的相位，即能控制整流输出。从而达到自动调节发电机励磁的目的。功率整流屏部分采用A882000A／2800V可控硅组成三个完全独立的三相全控桥，每桥安装在一块屏中，保证一块屏故障仍能在包括强励在内的各种工况下船 山东大学硕士学位论文运行。采用阻容回路和桥臂安装均流电抗器，以限制可控硅元件的di／dt和du／dt，同时使并联支路达到均流的效果。可控硅的冷却利用风机控制进行强迫风冷。2．4．2晶闸管选择型号ABB2000A／2800V，晶闸管所承受的最高反相电压为1．5．i．414U2=1060V，其中1_5为过压系数，综合了过电压冲击与电源电压升高因数，u2为整流变二次电压，额定正反向重复峰值电压按2—3倍裕度系数求取，实际裕度系数取上限即3，额定正向平均电流IP，>KP*I。／n。(K4／K2*K3*K6*K7)式中I。取3270A(按强励输出i．8倍考虑)。风速系数K2取0．9：温度系数K3取1．0；海拔系数K4取1．0：风速降低温度升系数K6取0．9：均流系数K7取O．9：并联支路n。取2；电路系数KP为0．367。得IP一>827A。由于实际上只有i．5倍强励输出，且强励时间短暂，运行中证明均流系数确实达到0．9以上，故晶闸管的额定电流在允许选取的数值上又有了2．3倍裕度系数，体现了在关键部件上舍得投入，确保安全的宗旨。2．4．3晶闸管筛选与保护(1)在晶闸管筛选时，除符合产品标准外，还提出以下两点要求，以满足均流要求及减少触发可能性。①要求晶闸管触发电流>100mA；②要求在晶闸管组合时，同一相的三只元件正向压降最接近。(2)为了防止晶闸管关断过程引起的过电压，习惯上并联R．C电路。C值与反向恢复电荷有关，反向恢复电荷又与IT(AV)(额定正向平均电流)密切相关，常规笼统计算，c=(2。5)IT(Av)*10一1．tF。IT(Av)大时，系数取小些。对28 山东大学硕士学位论文2000A管子来说，C取3．3uF左右。R有抑制R．C电路中di／dt及防止振荡的作用，一般取5—50Q。由于该电流具有恒流源性质，当C值取大时，R上消耗功率大增，这无论从R的选取、安装布置、可靠性及能耗上都存在困难。在我们改造中，引入了采用三相桥式晶闸管换相保护电路，即直接吸收晶闸管换相过程中交流侧的Ldi／dt，又吸收直流侧的交流尖峰。电路简单但实效好，减少了晶闸管换相R-C保护电路中R、C值与电阻的发热。2．4．4提高整流装置的可靠性近年来，用于交流励磁机的不可控整流元件及用于自并励系统的晶闸管，额定电压可达2500-4000V，电流达1500—3000h，运行可靠，元件故障率很低。据国外统计，大功率晶闸管每年每10力．只中仅1只发生故障，整流管的故障率更低。国内大功率整流元件也极少发生故障。因此早期的故障较多的，采用多个200—500A，1000V左右元件串、并联组成的整流装置，宜更换成每柜一组大功率三相整流桥的优质整流装胃。过去励磁标准规定，整流装_置并联元件数等于或大于4时，如果1个支路损坏，应能保证发电机强行励磁的需要；当并联元件数小于4时，如果1个支路故障，可限制强行励磁，只保证额定电流运行。在采用大功率整流装置后，并联支路数大多小于4，为了确保发电机强行励磁．宜采用n+l的备用原则，不论几个柜并联，一柜退出也应保证发电机强励能力。有的制造厂为了降低造价，仍采用整流柜退出一柜时限制强励，这是不合适的。由于整流元件的故障率很低，又有充足的裕度，偶尔发生一个元件损坏，并不影响发电机所有的运行方式，因此损坏的元件可在发电机小修时更换，不必带电时修复。实际上，在整流柜运行中拔插大功率的整流插件，在电厂中是较难真正实行的。插拔式结构还存在大电流触头接触不良的可能性，可能因此而引发事故。多支路在一柜中的插拔式结构，还需采取均流措施及均流的监测。运行中曾发生因测量均流而引起的事故。因此整流柜应尽量采用多支路独立的分柜结构。整流元件采用强制风冷散热。风机停运时整流元件所能通过的电流很小，大约仅为通风时的25％，所以通风必须十分可靠。为了保证通风系统的可靠性， 山东大学硕士学位论文采用双风机双电源。如果一台风机发生故障，整流装置应仍能带额定负荷运行。如果风机故障不能保证额定负荷，则应由风速继电器发出信号，由运行人员将故障整流柜推出运行。由于风速检测装置可靠性较差，容易产生误动，因此风速继电器不宜用于切机，只发信号。2．5发电机灭磁开关的选择原则及转子过电压保护2．5．1发电机灭磁开关的选择原则同步发电机与其相连的主变压器等故障时，在机组快速与电网解列的同时，必须快速熄灭发电机的磁场，以使发电机定子电压迅速衰减，把故障限制在最小范围。为了迅速灭磁，需要在发电机励磁回路中一台磁场开关，在故障时一方面切断磁场绕组与励磁电源的联系，另一方面迅速吸收发电机磁场的能量。灭磁开关要有三断口结构，两副常开主触头用来断弧，一副常闭主触头用于线性灭磁电阻的投入。(1)线性灭磁电阻的选择规范要求：1．一般取4—5倍转予绕组热态电阻。2．强励灭磁时灭磁电阻上的电压(也是转子电压)小于最大允许反电压。3．长期热稳电流取0．10一0．20IFN热念电阻RF(75℃)=O．1684最大允许反压UFN=O．7．1．414UNS=2623V(UNS为转子绕组新设备试验电压，取lO倍额定值。)根据现有条件，取灭磁电阻RM=O．610=4RF(75℃)额定电流270A=0．17IFN复核，我厂强励时灭磁过电压为1．5*1635*RM=1496V均符合规范要求。25 山东大学硕士学位论文2．5．2转予回路过电压保护元件选择在灭磁开关常开触头的两侧各装设一组过压保护，每组由20KJ450V(10mA)氧化锌压敏电阻四串四并。则4*450V=1800V，大于我厂实际强励时的灭磁电压1496V。这种方式灭磁时，开关本身基本上不吸收磁场能量，而且依靠迅速建立起足够的弧压导通非线性电阻吸能。具有灭磁容量大、动作迅速可靠、保护性好、结构简单、运行方便等优点。由于非线性电阻是固体元件，几乎不需要维修，而且由于非线性电阻氧化锌的伏安特性好，能有效抑制过电压，并具有恒压灭磁的特性，开关不吸收能量，电弧烧损大为减轻，维修量大大减少。开关操作机构简单、电磁合闸、永磁保持、反磁脱扣，从根本上排除了因机械卡涩而拒动的可能。2．6电源设计自并励系统接线方式有三种：一是接于发电机出口母线，二是接于厂用母线，三是接于系统侧。其中最典型的接线方式为接于发电机出口母线。(一)接于发电机出口母线励磁电源取自发电机机端并联变压器，接线方式比较简单，可靠性高，当外部短路切除后，强励能力便迅速发挥出来。主要缺点是励磁电源受机端电压影响，在线路首端发生三相短路故障时，由于机端电压下降，会使强励作用有所减弱。现代大型机组大都采用单元接线方式，发电机出口三相短路的可能性很小，其产生的不利影响可按升压变压器高压侧故障考虑。对于近端不对称短路故障，特别是单相短路故障(占短路故障总数的80％左右)，机端电压可达0．7PU以上，仍可有效进行强励。而且对于这种接线方式，机端短路后应切除发电机，自并励的缺点并不影响发电机。对于发电厂高压母线出口近端三相短路，虽然母线电压大副下降会影响强励倍数，但现代电网都配有快速动作的继电保护装置及快速断路器，能够将短路故障迅速切除。短路故障一旦切除，发电机电压迅速恢复，强励能力也就跟着恢复。可以说采用现代技术的继电保护及快速断路器，不但弥补了自并励励磁系统在这方面的缺点，而且对保持暂态稳定来说，快速切除故障比粕 山东大学硕士学位论文提高励磁系统性能更为重要。如果不能迅速地将近端三相短路故障切除，即使采用其他励磁方式，也不能维持发电机的暂态稳定。由于采用机端励磁电源，靠发电机剩磁无法建立，需要外加起励电源，另外，在机组调试阶段，以及机组大修后进行发电机特性试验时，还需要一个大容量试验电源。(二)接于厂用母线这种接线方式不需要起励及试验电源装置。但当外部短路切除后，厂用电动机在转速恢复过程中吸收大量无功电流，在厂用变压器上造成较大的电压降落，影响厂用母线电压及时恢复正常，从而影响励磁装置的强励能力。另外励磁变压器通过厂用变压器这个中间环节供电，不但增加了厂用变压器的容量。而且受厂用电运行情况的影响，供电可靠性差，因此，这种接线方式要求所在厂用母线具有相对独立性，并有可靠自投的备用电源，而且最好投入之后母线电压能保证额定值的85％以上。(三)接于系统侧励磁电源直接取自发电厂生压站高压母线。由于从系统受电，可以解决起励电源及试验电源问题。但是当系统发生事故发电机跳闸后，这时系统电捱低，励磁装置不能主动恢复正常，在系统电压极低的情况下，往往可能失去励磁。从投资经济角度来说，励磁变压器接于升压站母线，升压站就需增加一间隔，加装断路器，隔离开关，接地刀闸等一次设备，增加了设备投资及设备维护量，并且这种接线方式受运行方式影响较大，可靠性不是很好。比较以上3种接线方式，接于发电机出口母线是一种简单、优先的方案。我厂此次#2机组改造将选用此方案。 山东大学硕士学位论文3撑2机组自并励系统改造实施方案3．1#2发电机及原有励磁系统情况我厂#2机组为125MW汽轮发电机，原励磁系统为同轴直流励磁发电机励磁，励磁机型为ZLG一550-300，额定功率550KW，额定电压300V，额定电流1832A，并激励磁方式。励磁机励磁电流：4．5A，励磁机励磁电压；182V，强励倍数：2倍。调节系统采用上海生产的KFD一3相复励调节，配DM一2500开关(沈阳低压开关厂)。原励磁装置利用交流电动机直流励磁机组提供励磁，电动机电源取自6KV厂用电。运行中直流励磁机整流子磨损严重，容易发生环火，可靠性较低，其综合最高效率为84％，加之相复励式励磁调节器产品老化，调节特性恶化，响应速度慢，其切除靠一个多接点接触器实现，运行中由于震动等原因造成接触不良而导致失磁和误强励。改造前励磁系统存在的主要问题：1．直流励磁机整流子环火，严重威胁机组的安全运行，影响技术经济指标，设备的维护工作量与费用高。因整流子环火造成压无功负荷、切换备励甚至停机的情况时有发生；1999年出现2次因整流子环火造成的停机处理、车削。一般情况下，每个小修周期都需拆下整流子进行车削，两三个大修周期后需更换整流子。2．由于整流子滑环接触不良，直流励磁转子电流达不到额定值，1998年3台机组先后增加了发电机大复励，提供约额定值的30—4096以供补充，大复励燕流管冷却方式为水冷，维护量大，经常造成发电机转子接地的异常情况。3．DM2灭磁开关机构本身稳定性差，机构不容易调整，拒分，拒合现象较多，可靠性差。在其他机组还发生过开关主触头烧毁故障。此型开关本身分断小电流能力差。4．KFD一3型相复励励磁调节装置主要问题是：调节精度差；反应慢；保护及限制功能(如低励限制，防误强励)缺乏：对调节过程几乎没有什么监视手段。装置出现一些异常情况(如接触不良)难以分析等等，总之不能适应现代电网对28 山东大学硕士学位论文励磁调节装置的要求。这样的励磁系统直接威胁机组的安全运行，同时励磁系统时间常数大，不能满足大型发电机对励磁系统的要求，予以更新改造势在必行。3．2对自并励系统特点的认识与体会(1)对整流变压器有特殊要求，整流变压器不同于一般的厂用变压器，由于其负荷直接通过可控硅控制，谐波分量高，需要对高、低压线圈采取屏蔽措施。另外，由于发电机做空载试验时端电压最高达1．3倍额定电压，使励磁变压器同样承受1．3倍额定电压，是否会产生过激磁损坏变压器，应由制造厂进行核定。(2)由于发电机转子电压脉动分量大，要注意该脉动分量是否会引起转子接地保护误动或拒动。另外，在直流系统绝缘下降时采用直流起励，要避免转子接地保护误动作。(3)转子电压脉冲分量增加后，会使发电机大轴中感应电压提高，要注意轴电压过高有可能将轴瓦中的油膜击穿从而危急轴瓦的安全运行。(4)机组容量大，对晶闸管的耐压、耐流要求高，常需对晶闸管串、并联。随着晶闸管制造工艺的发展，单只晶闸管的耐压水平已能做的很高，取消晶闸管的串联，不用再均压，无疑使可靠性更高。但目前晶闸管的容量仍有限，仍需晶闸管并联，这就存在大功率晶闸管并联运行下的均流及可靠性问题。(5)自并励系统很难实现残压起励，这种情况下如何选择起励功率，即既要保证可靠起励，又要尽量减少起励功率，是一个很实际的问题。常规做法是将起励电流按10-20％发电机空载励磁电流考虑。对大容量机组来说，这是一个比较大的功率单元。为了提高起励的可靠性，往往还采用交、直流他励起励方式，如此大的电流加重了直流系统的负担。如果能够将起励电流减小，把印象中的一套较大的功率设备化为一个较小的功率部件，这无论在设备布置上、直流系统负担上、还是设备投资上，都是非常有益的。(6)自并励系统，一旦机组起励后，自成一体，从提高设备可靠性出发，应做到不管励磁系统外部的哪类电源短暂中断，都应该保证励磁系统能够正常工作，这在设计中应充分体现。 山东大学硕士学位论文3．3改造中设备变动情况(1)新设备的安装新装ABBUNITROL-F装置一套，包括励磁变压器一台，调节柜一台，功率柜三台，切换柜一台，灭磁柜一台，另有配套的保护屏一块，高压闸刀柜一台，励磁小室专用盘一块，一组低压cT，一只励磁变端子箱及三台空调等设备。(2)老设备拆除直流励磁机及6、7号轴承座。发电机与励磁机挠性联轴器，KFD-3屏，原灭磁屏上灭磁开关，其他与原系统有关但不再使用的操作设备及相关电路。(3)老设备改造①励磁机拆除后，转子进水冷却管路及格兰冷却水管更改。⑦原备励屏上加装逆止二极管与风机、二次操作回路改造。③原灭磁屏改造成灭磁回路的一、二次过渡屏。④励磁变压器接线方式改造及压变端子箱二次回路改造。⑤在发电机控制台、控制屏上增加相应的仪表、闪光报警装置、指示灯、操作开关、按纽及对二次回路进行改造。⑥发电机开关小室端子箱二次回路改造。⑦改造发电机后备保护及转子接地保护相关回路。 山东大学硕士学位论文3．4改造后励磁系统的设计及参数选择3．4．1改造后，励磁系统如图T31380Y．CT7励磁变Q02／00‘．厂Y、．／LUlPT＼日④PT舰lFr／C'Tf、辨接口授1接口扳2H＼、日∞|／j／|2整流柜立t1整流拒式7{广H丽2L{Z——。——。———Jz／oL-——J／OlLⅪ‘，：灭磁过电压保护图T3l改造后励磁系统翻3．4．2ABBUNITROL-F自并励系统3．4．2．1系统主要技术指标额定输出电压：300V额定输出电流：1800A强励时输出电压／电流：600V／3600A调压精度：优于0．5％调差整定范围：±10％，按1％分档10％阶跃特性：8l 山东大学硕士学位论文超调：<5％(设计)；<2％(实测)调节时间：<55(设计)；<0．15S(实测)振荡次数：<1．5次(设计)；<1次(实测)超调：<5％(设计)；<3％(实测)调节时间：<55(设计)；<3．55S(实测)振荡次数：<1次(设计)；<1次(实测)甩额定负荷时：超调：<15％调节时间：<5s振荡次数：<1次频率特性：发电机空载频率每变化1％；发电机端电压变化<±O．25％(设计)；发电机端电压变化<±0．05％(实测)强励倍数1．8倍(设计值，考虑在机端电压下降到80％额定时)，实际整定1．5倍(因发电机厂家规定)。强励时间：一<50S(可整定)，实际整定10S(因发电机厂家规定)。功率柜退出1支，保证强励；退出2支，保证额定参数运行。均流系数：≥O．9(实际>O．9)。灭磁开关额定电流2500A，额定电压500V，分断电流5000A。灭磁时间：5．3S(未计阻尼回路)。转子过压保护1800V，灭磁过压倍数4倍。3．4．2．2功能配置(1)励磁调节方式①自动电压调节；②恒励磁电流调节。(2)调节器辅助功能①调差；②PT断线保护；③顶值限制；④过励限制；⑤低励限制；⑥低频保护；⑦手／自动跟踪；⑥双数子给定；⑨模拟状态显示(自诊断)；⑩过励保护(误强励保护)、EOC、功率柜异常排强。 山东大学硕士学位论文(3)励磁控制操作①增、减励操作；②手／自动运行、切换(有手动切换和PT断线后自动切换)；③手动起励、自动起励：④自动零起升压至额定值：⑤灭磁开关手动(远方与就地)分、合操作，保护联跳。3．4．3系统设计及参数选择(一)励磁调节装置1．调节器双套并联运行。励磁调节器采用双套并联运行方式，以提高调节器工作可靠性．调节器以加权多变量作为反馈信号，用零一极点配置设计方法，利用自适应原理，实时改变PID调节器的增益系数，从而实现对机端电压的自适应最优控制。过励保护电路的设计，符合双套并联运行的特点，模拟抽屉上的模拟显示电路在线显示各个环节运放的工作状态、显示各个工作点电压与SCR的导通值，为现场调试、运行工况及异常情况分析带来许多便利。2．采用了带尖峰的余弦移相电路。余弦移相电路比较适用于自并励系统，它补偿了晶闸管整流桥本身的非线形。因为Ud=1．35．E2．COSⅡ，而U。=1．414．U，}COSa=K，虼，则u产(2／KT}Ⅱ)}u。这样励磁系统就成了一个线形系统，并且在正常调节范围内，自并励系统输出仅与控制电压u。有关，而与晶闸管阳极电压无关。显然这有利于自并励系统的稳定运行。带尖峰的效果是考虑在发电机电压过低时，同步电压与控制电压无交点，才能有脉冲输出。其另一个实用效果可以大大降低发电机的起励电流，可在发电机电流达到2％左右时，就能起励。3．触发脉冲经耐压IOKV的光耦和脉冲变压器双隔离，既能有效地把主电路与调节器可靠隔离，又能提高装置的抗干扰能力。触发回路实际经受了2500V交流耐压试验，脉冲功放单元采用V-MOS管推动实现高质量的大功率触发，前沿<1uS，幅度是开通值的4倍以上，峰值以后出现平台。可靠的强触发，减少SCR开通的损耗，缩短了开通时间，并使各个并联元件的开通时间趋于一致，保证了高的均流系数，提高了并联运行的可靠性。(二)励磁变压器主要参数型号SIO一1500／13．8(武汉长江变压器厂生产)，额定容量1500KVA，额定电 山东大学硕士学位论文压13．810．5KV，Y／△一11接法，B级绝缘，Xd=4。6％，高压侧抽头调节±0．5％，增设高、低压线圈间屏蔽以抑制谐波分量的作用。选择依据：电流：12=2／3√Id=1334A电压：U2=1．1．1．8．265／1．35*0．8．COSl0。=498V取500V。式中1．1为裕度系数：1．8为强励倍数；0．8取机端电压至80％Ufe：i0。为nmin。实际中，由于发电机制造厂规定该发电机只能有1．5倍、10S的强励，则在机端电压下降到67％UFe时，发电机仍能达到规定的强励能力。(三)可控整流柜的选型1．采用三相桥式全控整流电路，可控硅元件采用ABB公司元件，元件参数2000A。／2800V。2．每个可控硅元件设快速熔断保护，以便快速切除短路故障电流，并能检测熔断器熔断信号，故障桥臂有自动退出功能。3．每个可控硅功率柜采用单桥设计，可控硅无串无并，交直流侧设置过电压保护措施抑制尖峰过电压和换相过电压。4．可控硅整流装置采用强迫风冷，整个整流柜设置低燥声风机。整流柜输出侧，采用阻容输出电路(R2，R3，C2，C3)来吸收发电机的轴电压，采用BOD限压回路(U1动作值1800V，0．5S通断能力3000A等)和非线性电阻(RV2动作值1413V，能容60KJ及RV动作值1700V，能容1200KJ)来抑制转子回路的正、反向过电压，采用RVI、C1、R1过电压保护，并采用灭磁开关分闸前使用续流硅(V21650A／3600V)导通的方法来减轻灭磁开关的负担，防止灭磁开关烧毁。电路图如图T32。图T32整流柜输出侧电路84 山东大学硕士学位论文(四)灭磁及过压保护柜选型灭磁开关的型号：DM4—2500／500—2上海立新开关厂生产。三断口结构，两副常开主触头用来断弧，～副常闭主触头用于线形灭磁电阻的投入。通常灭磁开关设在直流侧，在本机的励磁系统设计中灭磁开关设在交流侧主要得力于可控硅跨接技术及现代可控硅整流技术的发展。首先励磁装置的功率桥部分采用三相桥式可控整流电路，在正常灭磁的情况下，有可控硅的逆变功能实现快速灭磁，不存在由开关直接断开磁场回路问题。其次，可控硅跨接器能保证在励磁装置正常和励磁装置失电及控制失效的极端情况下，对转子回路进行可靠的过电压保护及灭磁，磁场能量不直接由灭磁开关切断。由此可见设在交流侧也能完全满足励磁装置的安全可靠运行的要求，并具有以下特点：1．交流开关属大批量生产的产品，其可靠性高，维护简单。2一在赢流侧配置直流灭磁开关，若选用国产设备，可靠性不高易误动、拒动、维护量大。若选用进口设备，则价格很高(125MW机组需近百万元)。晶闸管的过压保护采用美国ABB电路，提高了换相速度和抑制换相过电压，保证功率器件的安全运行。电路图如图T33RSl‘VI[V、eV气I刚≮母】F3FScl；PA!FI|tl中I瞄⋯iI1V，IV囊】lV铂ItQSiF7l—‘Z，上一秘l舳。’F9了．_．一IlDKl——Vll‘¨2ltF．‘轧nVlujlI由I争I少cz上Pr】IlI‘敝百。Ⅵ泞；V2图T33过电压保护电路 山东大学硕士学位论文(五)主回路设备、起励设备的选择(1)为提高自并励系统可靠性，励磁变高压侧只有闸刀，不设开关与熔丝，发电机出口至闸刀柜及闸刀柜至励磁变压器均采用YJLV一351．95电缆，闸刀、电缆、高压CT的电压等级均按35KV考虑。(2)交流低压电缆选择要点：①保证额定运行的载流量；②符合均流需要；③便于安装实施。实际选择：每相每柜两根VVl*t85mm2单芯电缆。并且3．6=18根电缆长度一致。电缆无铠装，这点不能忽视，否则在单芯电缆的铠装带上会产生涡流，其发热程度可以将电缆绝缘损坏。(3)直流母线选择原制造厂设计中各整流柜至切换柜、切换柜至灭磁柜采用电缆联接，实际施工困难且因电流大、接头多、维护困难、将造成可靠性下降。施工中改为母排(100．10铜排)联接。为保证绝缘，还采取了辅助措施，用ZMJ母线夹固定，热缩橡胶套管保护，并经受了2500V交流耐压试验合格。(4)起励电流选择由于采用了带尖峰的余弦移相电路，起励电流不到一般采用值的下限，使得起励单元体积很小，可以方便的安装在切换柜中，对直流电源也不会产生大的冲击。(六)电源设计在外部电源设计上。做到了一旦外部交、直流电源停电，励磁系统仍能够正常工作。调节器工作电源采用了直流电源及机端电源双重供电。功率柜风机电源，采用了厂用电电源及机端电源两路电源。对调节柜、灭磁柜直流电源，都进行了运行中切除的试验，试验结果证实没有影响到装置正常工作，并能在集控室对直流电源、功率柜风机异常进行监视。 山东大学硕士学位论文3．5继电保护配套情况(1)发电机后备保护原理(改进后)见图T34交流比：8000／51—3LJ：DL一325．4AYJ：DY一38／160V70VFYJ：LFY一1h3VlSJ：DS—1166．5S和7S3SJ：DS一1168S说明：第1时限6．5S跳2号主变lIOKV、220KV侧开关；第1I时限7S跳2号主变1IOKV、220KV侧开关、2号发电机开关、2号发电机灭磁开关、2号高压厂变开关。保护类型为带过电流记忆的低电压闭锁，负序电压复合增加动作灵敏度，3SJ动作时问取8S，认为在8S内系统故障应该切除，可以复归。DLJ2为发电机DL辅助接点的常开扩展接点，一旦发电机主保护动作，DL开关跳开后，若故障已切除，应该复归，否则会误调主变等开关。(2)LB一2装置及起励闭锁回路这次增加了LB-2断线检测装置，监视仪表PT(1Ytt)、励磁PT(2YH)，装设于励磁变及发电机后备保护屏中。为防止在直流他励起励时因直流接地使转子接地误发信，在转子接地检测回路中增加了起励闭锁接点。(3)原有ZBZ一2型转子接地保护(其原理为向转予回路叠加一个50HZ交流分量，通过灵敏的接地继电器来检测转子回路对地绝缘电阻)是否会因脉动分量的增大而影响检测的灵敏度或产生误动，需实践检验。但至今没有可靠、合适的替代产品。该保护原来使用比较可靠，这次未予更换，实际运行至今也未发生误报警现象，其是否会影响保护灵敏度还有待进一步研究。87 山东大学硕士学位论文^咀争母—卜中—吨9601’3．6轴电压情况图T34受淹q三渣雹蓐童遗f毛三n罔路过电|i蠡瓠序Ibl_f=艇电JJ-缸lJlf．I料节稚ZBl05Q 山东大学硕士学位论文4#2发电机自并励系统调试4．1设备安装前的试验安装前或安装过程中按照规定对所有新设备及改造设备进行了检查试验。具体有：(1)励磁变压器的交接试验(线圈直流电阻、绝缘电阻、交流耐压、组别、变比及误差)。(2)高压侧设备(闸刀、电缆、CT)的直流耐压与绝缘电阻试验、低压侧电缆的直流耐压与绝缘试验。(3)氧化锌压敏电阻I。。。及u，。值测量。(4)ABBUNITROL—F装置主回路2500V交流耐压及绝缘电阻试验。(5)ABBUNITROL—F装嚣内各交、直流闸道接触电阻测量。(6)灭磁开关本身的操作性能试验(10次连续分合闸，分、合速度，两极不同期性，常开、常闭的时差配合)。(7)发电机1YH、2YH的变比测定。4．2静态调试(1)ABBUNITROL—F系统各变压器、变流器变比、绝缘检查。(2)ABBUNITROL—F系统逆变电源、稳压电源通电及带负荷检查。(3)过励保护、过励限制、低励限制、断线保护、综放插件、手控板、低频保护、数字电位器等插件外观检查，上电后工作电位测量、工作性能及逻辑回路检查等。(4)在以上检查基础上，用功率柜带模拟小负载进行整组静态调试：①灭磁柜、功率柜、切换柜、调节柜各操作回路检查，通电试验。②加入各类模拟信号，验证至本柜端子排以后的各类信号接法是否正确。③对功率柜脉冲功放进行检查测量。 山东大学硕士学位论文④分另U进行1、2号调节通道及并用下带负荷试验，分别用1、2、3号功率柜带负荷试验。⑤模拟同步缺相试验。4．3动态调试首先进行空载试验：(1)残压起励、交流起励、直流起励试验结果表明有设备情况不能进行残压起励，而用交流与直流均可顺利起励。(2)调压、逆变、零起升压等各类试验有：①l、2号通道的“自动”调压。调压范围20％一130％U。。⑦测持续给定下发电机电压上升速度。130S使发电机从零升至额定值，即速度为0．77％u。／s(标准为0．5％一1％)。③“手动”调压平稳，调压范围z。％一130Ⅻ。。④“手动”、“自动”互切。观察手、自动互相跟踪情况、切换时扰动情况并录波。结论：切换前后无明显变化。⑤“自动”下±10％阶跃试验并录波。结果优于设计值。⑥“自动”下零起升压至10％％。录波结果优于设计值。⑦逆变灭磁试验并录波。当U，为额定值时，逆变试验，快速灭磁(实测转子电压下降到10％，时间小于0．6S)。⑧灭磁开关灭磁并录波(幅值下降到8％左右时，时间约6S)。(3)进行频率特性及低频保护试验①在u。不变下，测得△U／U。=0．17％，此时△f／L=3．33％，即频率变化1％，电压变化0．05％(部标0．25％)。②低频保护值，48HZ动作，48．8HZ返回。(4)在空载额定值下模拟故障试验①1-3号功率柜分别带负荷投切试验。转换无电弧。②PT断线试验。切换正常，电压无波动。③直流电源切除试验表明，直流电源消失时整台装置仍能正常工作。④记录空载额定手动、自动运行方式下的典型参数用做以后对照，包括：40 山东大学硕士学位论文4#2发电机自并励系统调试4．1设备安装前的试验安装前或安装过程中按照规定对所有新设备及改造设备进行了检查试验。具体有：(1)励磁变压器的交接试验(线圈直流电阻、绝缘电阻、交流耐压、组别、变比及误差)。(2)高压侧设备(闸刀、电缆、CT)的直流耐压与绝缘电阻试验、低压侧电缆的直流耐压与绝缘试验。(3)氧化锌压敏电阻I。。。及u，。值测量。(4)ABBUNITROL—F装置主回路2500V交流耐压及绝缘电阻试验。(5)ABBUNITROL—F装嚣内各交、直流闸道接触电阻测量。(6)灭磁开关本身的操作性能试验(10次连续分合闸，分、合速度，两极不同期性，常开、常闭的时差配合)。(7)发电机1YH、2YH的变比测定。4．2静态调试(1)ABBUNITROL—F系统各变压器、变流器变比、绝缘检查。(2)ABBUNITROL—F系统逆变电源、稳压电源通电及带负荷检查。(3)过励保护、过励限制、低励限制、断线保护、综放插件、手控板、低频保护、数字电位器等插件外观检查，上电后工作电位测量、工作性能及逻辑回路检查等。(4)在以上检查基础上，用功率柜带模拟小负载进行整组静态调试：①灭磁柜、功率柜、切换柜、调节柜各操作回路检查，通电试验。②加入各类模拟信号，验证至本柜端子排以后的各类信号接法是否正确。③对功率柜脉冲功放进行检查测量。 山东大学硕士学位论文PT电压、转子电压和电流、卜3号柜输出电流、励磁变一、二次电流、有功功率、调节柜的u，、u。、u。、u。(与励磁变输出电流成正比)等。4．4般机自并励励磁系统与改造前的同轴直流励磁机比较见表l。从表中可见，自并励励磁系统各方面性能均优于原同轴直流励磁发电机励磁。137MW机组采用自并励，轴长缩短约3M，机座长度缩短3．7M。从而可使厂房及基础投资节省数十万元。自并励励磁缩短了机组轴长，使扭振减小，不但减轻了机组动平衡调整的困难，而且提高了机组的安全性。自并励励磁系统接线方式简单，可靠性高，反应快速，由于是纯静止式，效率高，维护工作量与费用少。自并励励磁系统在机组甩负荷时过电压水平低，有利于发电机安全运行。按照L／=4．44fw可知，机端电压与机组转速一次方成正比，即自并励系统输出励磁电压与转速的一次方成正比，甩负荷瞬间过电压水平与转速上升一次方成正比，。对同轴励磁机系统来说，由于存在励磁机的励磁电流与转速一次方关系，使得励磁系统输出与转速的平方成正比，故甩负荷瞬间过电压水平较前者高(也由于存在励磁系统放大效应，使得同轴励磁机系统的发电机残压远比自并励系统要高)。4l 山东大学硕士学位论文项目内客(A)白并励晶闸警系统(B)直流励磷发电机励磁增电压时’ur<0．1S达到最大值增电压时ur在0．5-1S达到最大值发电机端电压Ur0．3-0．5S达到发电机端电压Ut1-2S达到最大值空载特性最大值(阶跃响超调<15％超调30％一50％应)振荡<1次振荡2-3次降电压时Uf<0．1S达到负最大降电压时Ur在0．3—0．5S降到零值发电机端电压Ut0．5S左右达负发电机端电压UT>1S达最小值最小值性甩负载时发电机最大瞬时电压甩负载时发电机最大瞬时电压约为甩负载特约为发电机次暂态电势值发电机暂态电势值性电压恢复稳态值的时间约为电压恢复稳态值的时间约为卜2s0．2-0．5S系统发生三相短路时励磁电源能电力系统电压瞬时下降(约80—100ms)，系统中自并励励磁装置较多时暂态暂态稳定但故障切除后励磁电压很快上稳定A高于B性升，所以暂态稳定与B相同(相同顶值电压时)提高整流变二次电压，容易提高直流励磁机容量小，使机组轴增长，顶值励磁顶值励磁电压倍数，以提高暂态不利于机械平衡电压稳定性电力系统因为励磁系统没有励磁机时滞，因为励磁机的时滞，使PSS相位调整动态稳定PSS参数容易调整，可充分发挥较为困难，一定程度上限制了PSS效性PSS效能能的发挥没有连轴器等旋转部分，没有励旋转部件事故较多，可靠性较A差，可主回路磁机，可靠性高且旋转部件故障时，停机检修时间较靠长一陛控制回路无须直流励磁机励磁系统，励磁较A差机滑环等，简单可靠主回路励磁装置是全静止的，易于维修旋转部分需监视振动、防止窜轴等，维护工作量较大拆卸发电拆卸发电机转子作业容易增加了拆卸励磁机的工作维机转子修控制电路因为电源是工频，所以无须特殊励磁机一般为400—500HZ，需相应频的试验设备率的试验设备效率由于减小了机械损失，损耗减小较^损耗大约100KW价格约为B价格的60％-70％高于A安装安装容易振动调整较困难表l改造后自并励系统与改造前直流励磁系统的比较鸽 山东大学硕士学位论文5结论本文通过大量的分析计算后认为，我厂#2机组改造为自并励励磁系统是非常可行的，其各项性能指标均优于原先的直流励磁系统，且运行至今，一直未发生任何故障，无论从提高经济效益上还是从提高技术水平上的成果都是十分显著的。即节约了人力、物力投资又提高了机组安全运行水平。改造后的自并励系统运行的优点主要体现在以下几个方面；(1)作为整个励磁系统的控制核心，ABBUNITRTOL—F励磁调节器不仅要满足各种运行工况，保证各控制环节的正常工作，还对系统的稳定发挥起重要作用。该励磁调节器采用了自校正比例～积分一微分(PID)的控制方法。该调节器以加权的多变量(电压偏差加转速偏差)作为反馈信号，运用最小二乘估计在线辩识同步发电机的参数以及零一极点配置的设计方法，实时改变PID调节器的增益系数K。K，，k，从而实现同步发电机励磁的自适应优化控制。运行后表明，自校正励磁调节器能够自动适应同步发电机运行条件及网络结构的变化，可以获得比原先恒定增益的PID励磁调节器更好的发电机端电压和功角的响应特性。(2)自并励系统由于没有旋转部件，运行可靠性高。(3)自并励系统对可提高电力系统静态和动态稳定性。快速励磁采用较高励磁系统增益并配置PSS后，在小干扰时可以保持发电机端电压恒定。由于快速励磁系统延时小，更利于PSS发挥作用，可以增加更多的正阻尼，而且快速励磁系统相位滞后较小，PSS可以在更宽频带内得到良好的相位补偿，使PSS具有更。好的鲁棒性。更能适应系统运行方式的变化，对低频振荡范围内的各种振荡模都起到阻尼作用。我厂的自并励快速励磁配置PSS已成为提高电力系统动念稳定的主要措施。(4)对暂态稳定性的影响原#2发电机QFS-125—2型容量125MW高压出口三相短路时暂态水平与时间常数为0．35S。实际上时间常数的值一般大于0．35S，我厂#2发电机测得时问常数为0．630S，可见直流励磁系统实际时间大于所规定标准计算值，而改造后的 山东大学硕士学位论文自并励励磁系统的时间常数为0．08S，即实际上自并励系统对提高电力系统暂态稳定性较原直流励磁系统更优越。因此，自并励励磁有利于提高电力系统的电压稳定水平。特别在防止负荷突增造成的电压崩溃方面，自并励励磁效果显著，它不会降低系统的暂态电压水平，而且可以提高系统的暂态稳定水平，甚至可以使某些条件下暂态电压不稳定的系统变为稳定。(5)我厂#2发电机采用自并励系统后，不会影响主保护的可靠动作，采取措施后，也可以保证后备保护工F确动作，切除故障。(6)自并励励磁系统参数的选择比常规励磁系统更灵活，可以根据不同电网的特点提出要求，以满足需要。我厂#2发电机励磁系统由投运至今，未发现任何不利于机组安全稳定运行情况出现，但在长期的运行维护工作中，我们总结出了以下几点：①电子设备需要一个好的环境，要防尘、防潮、防干扰、夏季要有降温措施。作到这几点将会大大减少维护工作量。②要求维护人员有较高的电子、电气理论水平，熟悉设备、掌握设备性能、严格执行检修工艺。③配备必要的备件，尤其是易损部件。在故障情况下做到及时更换。对有一定寿命的元件如电解电容等，要定期更换。④对冷却系统的控制回路要经常检查，尤其是风机振动，容易造成线头松脱，这是事故隐患。⑤用摇表对电缆或转子线圈进行绝缘检查时，应做好安全措施，以防电子元件击穿损坏。⑥在励磁调节控制盘附近，不宜使用无线通信设备，以防干扰。 山东大学硕士学位论文附录设发电机电压方程的推导：xdE=Xd+Xs，】【d∑’----Xd7+xs，xq￡=xq+xsb2(Eq—VsCOS6)／xd∑=(Eq7一VsCOS6)／xd￡fIq2Vssin6／xqEV‘q2VsCOS6+bxsVid。Vssin6-IqxsVj2=Vj目2+Vid2将式(A1)、(A2)代入式(A3)并经整理得：Vi2[(Eq2xs2+Vs2cos26xd2+2E。Ux。xdcos6)／xd￡2+vs2sin26x。2／x。￡2]1／2(A1)(A2)(A3) 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