发电机励磁系统改造
1号发电机励磁整流柜改造技术方案
1号发电机励磁整流柜改造技术方案批准：康龙审定：任义明复审:陆永辉初审：高金锴编制：郑绍军国电双辽发电厂2006年05月24日1号发电机励磁整流柜改造方案1.现有励磁系统存在的问题1号发电机励磁系统采用的是哈尔滨电机厂配套的励磁整流柜、灭磁柜及过压保护柜，因为设计问题及产品质量问题，在运行中出现过多次故障，严重影响到发电机的安全运行；1号机组工作励磁调节器是南瑞公司生产的SJ-820型励磁调节器，该调节器运行至今多次出现风机运行中损坏，并且SJ-820励磁调节器的各插件的连接是靠扁平电缆的针式连接，存在严重的接触不良的问题，2号机组的励磁调节器也是SJ-820调节器，在04年曾经因为CPU老化和工作状态不稳定出现了一次自动关闭触发脉冲的故障，造成2号机组运行中跳闸；2号机组备用励磁调节器采用的是武汉大学电子设备厂生产的MKLT-06励磁调节器，也存在着元件老化及厂家已经不再生产相应备件的问题。
具体问题如下：1)整流柜采用三相全波整流，单柜每相正向、反向采用3个二极管并列整流，双柜并列运行，正常靠整流二极管的管压降进行自然均流，因此二极管的特性相差很大，导致单个二极管及单柜电流不平均，曾经出现过因为电流不平均导致整流二极管熔断器熔断，影响到机组的安全运行情况。
2)励磁交流开关检修不便，励磁交流是ME型开关，采用固定布置，检查操作机构及触头空间十分狭窄，工作十分困难。
3)灭磁开关不能切断直流小电流。
灭磁开关采用的是沈阳低压开关厂生产的DM3型灭磁开关，采用磁吹灭弧，在切断直流小电流时，因磁力不够，易烧灭弧栅片，曾经多次造成灭磁开关烧损的情况。
而且现在沈阳低压开关厂已经破产，已经无法购买备件。
因此根据以上情况，现有的励磁系统已经严重影响到发电机的运行安全，因此有必要更换。
2.设备选型：2.1.发电机主要相关参数额定有功功率： 300MW 励磁方式：三机励磁额定励磁电压： 360V 额定励磁电流： 2642A转子绕组时间常数（T d0'）：9.18s 转子绕组电阻(R f75℃)：0.1253s强励顶值倍数： 2 强励时间： 20s主励磁机额定频率100HZ直流操作电源110VDC2.2励磁整流柜及灭磁开关柜、过电压保护柜设备选型：通过实际的考察及咨询决定选用南瑞继保公司的PRC 系列产品，我厂2号机组励磁系统改造选用的就是该设备，运行良好没有出现任何故障。
丰潭水电厂发电机励磁系统的改造
ｌ 前 言
丰 淬 电 厂 于 １ ９ 年 建 成 并 网 发 电 ， 装 机 容 量 为 两 台 ９１ ６ ０ Ｋ 的水 轮 发 电机 组 。发 电机 原 来 所 配 的励 磁 装 置 型 号 ： ３０ Ｗ 为Ｋ Ｚ 一 Ａ 三 相 可 控 硅 半控 桥 复 励 系 统 ，属 于 早 期 的 模 。 ＧＬ２的 拟 控 制 方 式 。励 磁 系统 在运 行初 期 相 较 于 传 统 励 磁 机 励 磁 还 是 比较 先进 的 ，但 在 使 用 了近 二 十 年 后 ， 随 着 元 件 的 老 化 ， 控 制 部 分 时 不 时 出 现 一 些 故 障 ， 导 致 发 生 发 电机 电压 不 稳 、 过 压 、 失 压 等 各 种 情 况 ， 严 重 时 甚 至 引起 事 故 跳 闸 ，可 靠 性 已不 能 满足 机组 运 行 的要 求 。
Ｒｄ
＿。 — — —。 一 一
图１ 触发模块 原理接 线图
— — — — — — — — … — — — — — — — — — —— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 一
＇
２ Ｚ ２ 一
［
ｚ
一 ｃ ８
一
０ ４７
造 。近 年来 电力 电予 已经有 了不 小 的发 展 ， 出现 了数字 式、微机式等多种先进的励磁控制方式 。从这些年本 电厂 的运行统计发现 ，励磁系统 的故障主要发 生在控制调节 部
分 。针 对 这 一 状 况 ，结 合 电厂 的运 行 情 况 ， 综 合考 虑 经 济 等 多 方 面 因 素 ，保 留 了励 磁 系 统 的主 电 路 ，仅 对 励 磁 控 制 调 节 部 分 进 行 数字 化 改造 。
同步发电机励磁控制系统的稳定性分析和改善措施
国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器（DER），从80年代中期世界上第一台数字励磁调节器问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动了数字励磁调节器的发展和应用。我国早在80年代初就开始了数字励磁调节器的研发工作，并于1989年投入试运行。其中一些电力科研单位和高校率先在这一领域做出了成果，例如南京自动化研究所研制出了适应机组的WLT-1型、WLT-2型励磁调节器，SJ-820型双CPU励磁调节器等多种型号的DER，其后又成功研制出来SAVR-2000型励磁调节器。哈尔滨电机厂与华中理工大学合作研制的HWLT-型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器，并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机，为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器，它与数字调节器互相跟踪，自动切换。广西大学自动化研究所研制的可编程微机励磁调节器，其硬件采用可编程控制器，软件采用非线性智能控制方法，大大提高了产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标，装置的维护检修等方面达到了一个新的水平。
励磁控制系统控制同步电动机发出的电势，因此它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参数。由于大型机组的这些参数会直接影响到电力系统的运行状态，因此励磁装置也在某种程度上控制着整个系统的运行状态，特别是发电机的励磁控制方式与系统的稳定性密切相关。
ABB励磁系统国产化改造
ABB励磁系统国产化改造摘要：近年来，静态励磁系统在我国大型同步发电机中得到了广泛应用，励磁调节系统大大提高了电力系统稳定性。
前些年国内应用的主流励磁调节系统多为国外产品如瑞士ABB、日本东芝等，但随着国内发电机自动调节技术的不断更新与进步，渐渐出现了很多国产厂家的励磁调节装置，并有很不错的调节效果。
同时基于国外品牌售后维护费用较高和装置老化严重等诸多原因，将系统改为生产维护成本更低、人机界面更优的国产品牌励磁系统势在必行。
关键词：ABB励磁性能优化改造1.前言大唐韩城第二发电有限责任公司二期励磁系统采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000的控制系统。
共9面柜子，有励磁调节器ER柜，灭磁开关ES柜，整流柜EG1-EG6,交流进线EA柜。
目前存在如下问题：第一，运行时间长，备品不足。
原ABB励磁系统于2008年投运至今已有13年，根据规程规定设备年限已到，原设备及备品均已停产，原型号备品备件采购困难，替代备品备件价格昂贵、供货周期一般为9-11个月，设备故障后因备品备件供给因素影响恢复速度，进而影响机组安全运行。
第二，UNITROL 5000励磁系统通讯采用ARCNET通讯总线，其物理上采用同轴电缆将控制通道和整流桥通讯连接起来，该通讯方式为串联方式，某处有故障就会引起跳机，严重影响发电机的安全运行。
第三，依据DL/T843-2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》，韩二公司3、4号机组UNITROL 5000励磁系统，在技术方面存在PT慢熔不能判断的问题，行业内发生过多起因此造成的机组非停事故，严重影响发电机的安全运行。
第四，备品更换需要技术服务，ABB技术服务费用昂贵，技术人员服务费用每天1万多元,厂家技术支持无法保证。
3号机励磁系统运行期间发生了多次因设备板件通讯问题、CIN板故障、霍尔元件损坏、插件老化等原因引起的故障，同时存在ETC装置频繁死机等等问题。
随着元件老化加剧，故障率预计会上升，严重威胁机组安全运行。
1、2号发电机励磁碳刷刷握改造
1、2号发电机励磁碳刷刷握改造摘要：发电机励磁刷握是发电机转子励磁系统的主要组成部分，励磁系统共装设32组刷盒、128块电刷。
刷握所用刷盒为整体式设计，可在运行中即插即拔，每个刷盒并排安装4个电刷，由恒压簧保持适当的压力，这种结构减少了集电环表面的不均匀磨损，具有装配简单等优点，励磁系统的额定电压是457V、额定电流是4452A、励磁方式是自并励静止励磁方式。
关键词：发电机励磁刷握一、改造提出的背景：浙江大唐乌沙山发电有限公司（以下简称我公司）1、2号发电机励磁刷握由哈尔滨电机厂有限责任公司制造的QFSN-650-2型汽轮发电机励磁装置共装设32组刷盒、128块电刷。
电刷所用刷盒为整体式设计，可在运行中即插即拔，每个刷盒并排安装4个电刷，由恒压簧保持适当的压力，这种结构减少了集电环表面的不均匀磨损，具有装配简单等优点，励磁系统的额定电压是457V、额定电流是4452A、励磁方式是自并励静止励磁方式。
由于刷握采用机械转动卡件和刷架进行锁紧或固定。
在日常的维护和更换碳刷过程中容易造成机械转动卡件和卡片变形，使刷握整体松动或锁紧困难。
容易引起刷握振动产生环火、严重时烧损发电机滑环，造成机组非停。
二、原系统或设备的基本情况：我公司1、号机发电机励磁碳刷目前使用的是上海美尔森制品有限公司制造的电刷，电刷尺寸为25*30*100mm，刷辫埋入电刷15 mm，两股刷辫总宽度约20 mm。
刷握的压簧（双卷）压在碳刷两边上，双卷压力不均匀造成力点偏心，使碳刷在刷盒内受阻过大，没有达到实际压力，碳刷作用到滑环上的力分布也不均匀，易造成滑动摩擦，使碳刷和刷握受热和打火。
刷盒的加工工艺不合理造成刷盒的内孔尺寸不规范，标准的新碳刷安装在刷盒中不能上下滑动甚至安装不上，需要人工研磨碳刷的四面，使碳刷的四面不平整，尺寸大小严重的不规范，进而使碳刷在刷盒内摆动和跳动，易造成碳刷打火、过热、碳刷磨损速度快。
导致滑环和碳刷不易产生氧化膜，进而也加快了对滑环的磨损，甚至烧毁刷握和滑环。
励磁系统改造方案
励磁系统改造方案一、概述1.改造背景UNITROL5000励磁系统,投入运行已超过十年，由于各电子元器件老化，设备运行已进入不稳定期。
近年，励磁系统故障次数增多，出现过多次异常报警，对机组的安全稳定运行造成了很大影响。
另外，励磁系统的备件价格逐步抬高，供应周期较长，检修服务费用昂贵。
为保证机组安全稳定运行，特提出励磁系统改造项目，提高设备运行的可靠性。
2.设备参数2.1发电机型号：DH-600-G额定功率：600MW 额定电压：22kV 额定电流：17495A额定功率因数：0.9 额定频率：50Hz 额定转速：3000r/min额定励磁电压：400.1V 额定励磁电流：4387.34A冷却方式：水氢氢绕组连接方式： Y次暂态电抗Xd”：0.18 暂态电抗Xd’：0.24 同步电抗Xd： 1.89负序电抗X2： 0.20 零序电抗X0： 0.09次暂态时间常数T”d：0.066 s 暂态时间常数T’d： 0.938s T’d0=8.446s 发电机PT变比：22KV/100V CT变比：25KA/5A转子电流分流器变比：6000A/60mv2.2励磁变压器型号: DCB9 2500/22额定容量：3×2500kVA额定电压：22000/860 V额定电流：158/2597╳√3 A接线方式：Yd11短路阻抗：Vd=7.67%二、组织机构（一）组织机构总指挥：副总指挥：技术监督人：安全监督人：工作负责人：工作人员：（二）组织机构职责总指挥职责：负责对施工方案进行审核、批准，确保施工方案的具体内容符合施工现场实际需要，具有可行性和可操作性，对施工现场存在的问题提出整改意见落实责任，并对施工的全过程进行监督，对施工现场的安全、质量、文明生产、进度负领导责任。
是整个项目的第一责任人。
副总指挥职责：负责对“本方案”的审核，确保“本方案”的内容符合现场实际需要，具有可行性和可操作性，落实“方案”的执行情况，对现场存在问题提出整改意见并监督整改，对施工过程中的违章违纪和不安全事件及时制止并落实整改、落实责任。
发电机励磁系统改造
发电机励磁系统改造摘要：随着科技的进步及国民经济的迅速发展，无论对发电厂、变电站还是对小型交流电力系统都提出了很高的技术要求。
除了要求系统的频率能够准确维持在50HZ，以及并联运行时能使空载稳定均衡运行外，还对它的调压精度、动态性能提出了很高的要求。
良好的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性，而且可有效提高电力系统的稳定性，它不仅控制发电机出口端电压，而且还控制发电机无功功率，功率因数和电流等参数，从现在的观点看励磁系统已构成同步发电机中最主要、最核心的组成部分之一。
我厂一台3MW发电机原励磁系统为山东博山SWK-1数显无功调节装置，由于励磁调节速度较慢，维护工作量大，运行时间长、设备老化，故障率高，运行不稳定，经常出现失磁现象。
所以对我厂3MW发电机的励磁系统进行改造升级。
将该发电机SWK-1数显无功调节装置改为北京中天新业BAX-2000无功励磁调节装置。
改造后减轻了运行人员维护的工作量，使发电机运行稳定可靠,并极大的提高了发电机的功率。
本文采用BAX-2000无功励磁调节装置对我厂3MW励磁系统进行改造。
关键字：励磁系统改造BAX-2000无功励磁调节装置1.1 课题的来源我厂一期配置一台3MW余热发电机，其励磁系统为山东博山SWK-1数显无功调节装置。
机组自投运至今总体运行情况良好，但随着电网的发展及企业经济、安全、现代化管理方面的考虑，该励磁控制系统还存在以下几点问题：（1）设备老化，故障率高，影响机组安全稳定的运行。
（2）设备元件多，运行维护工作量大。
（3）设备功能不完善，不能满足系统运行安全要求。
（4）随着企业现代化管理的需要，控制设备需数字化，智能化。
由于以上问题，我厂计划对发电机励磁系统进行改造升级，以满足现在运行要求及安全要求。
1.2 改造的目的及意义同步发电机的励磁系统对发电机及电力系统的稳定运行有着重要的意义。
励磁系统的主要作用是维持发电机机端电压在给定水平上，以提高电力系统的稳定。
发电机励磁系统检修与维护
1）清扫可控硅散热器、阻容吸收回路、铜排连接处 励 的积灰，防止严重积灰导致绝缘降低。 磁 2）机组停机时注意清扫柜顶出风口金属滤网积灰， 功 防止出风口堵塞。 率 3）检查刀闸触头、铜排连接处螺丝，无松动现象， 柜 无发热氧化现象。 检 4）小电流试验时，检查同步回路、脉冲回路正常， 修 直流输出电压波形正常，双套切换直流输出电压变化 维 不大，波形无较大抖动。 护
9
可控硅整流装置
自并激励磁系统中的大功率整流装置均采用三相桥式接 法。这种接法的优点是半导体元件承受的电压低，励磁 变压器的利用率高。在自并激励磁系统中多采用全控桥。
负载变化
改变控制 角
调整励磁 电流
维持机端 电压稳定
支路数的选取为N+1原则。N为保证发电机正常励磁的整流 桥个数。当一个整流桥因故障退出时，不影响励磁系统的正 常励磁能力。
27
励磁系统的技术人员的要求
现场技术人员应具备扎实的励磁理论及实践功底。机组异 常（限制、告警、故障、事故停机以及其他非正常工况 下），技术人员应在第一时间对现场进行全方位、多角度 拍照记录，并及时将故障录波器波形、励磁系统波形进行 保存、拷贝，并记录相关有用的机组状态信息。
28
调节器检查
• 板件指示灯正 常
分合闸逻辑检查：上电，对灭磁开关进行分合逻辑试 验，应能按照设计的逻辑进行正常分合。采用保护校 验仪测试灭磁开关分合闸时间，在抛开继电器动作时 间因素的基础上，分闸时间一般在40~110ms之间，合 闸时间一般在95ms左右。
42
灭
磁
电
SiC电阻现场目前无简
阻
单的检测方法，保证回路
的
导通状态，在检修时除了
•灭磁开关大线接线是否正确牢固，开关触头是否正常 。 •灭磁过压回路正常，灭磁电阻外观良好，快熔无熔断
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发电机励磁系统改造
发表时间：2018-04-17T11:26:41.063Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：徐国舵
[导读] 摘要：针对进口余热发电机励磁调节器损坏无法购买备件的情况下，选用新的励磁调节器改造励磁系统解决发电机励磁系统故障问题
（铜陵有色金属集团股份有限公司奥炉工程项目部安徽省铜陵市 244000）
摘要：针对进口余热发电机励磁调节器损坏无法购买备件的情况下，选用新的励磁调节器改造励磁系统解决发电机励磁系统故障问题关键词：励磁调节器；发电机；DECS-100
1 引言
在有色金属冶炼过程中，余热发电机组利用在生产流程中余热锅炉回收冶炼烟气的热能而产生的中压蒸汽发电，余热发电机组作为蒸汽梯级利用的核心部分，发电机组的稳定运行决定到余热回收利用率。
金昌冶炼厂余热发电机组作为蒸汽梯级利用投入运行，由于现场环境温度高、灰尘重等原因导致励磁系统控制板老化。
事后车间工程技术人员调节励磁板设置发电机组仍然无法并网，由于原励磁控制板在国外已经停产无法购买备件，所以决定对汽轮发电机组励磁系统进行改造。
2原励磁调节器组成及存在的问题
2.1发电机励磁系统
发电机为德国AVK公司的产品，具体参数如下：
发电机型号DIG 140 i/4W，额定功率：3390 kVA
额定电压 6000 V 接法：Y，额定电流：326 A
功率因数：0.8 频率 50 Hz
发电机采用维护量小的无刷励磁系统，其励磁调节器采用的是康明斯公司生产的COSIMAT N+和QPF，其中COSIMAT N+用于发电机电压调节，QPF控制板调节发电机并网的功率因数。
励磁调节器供电电源来自发电机辅助绕组UH1-UH2、WH1-WH2产生两路电源分别给电压调节器COSIMAT N+及功率因数控制器QPF 供电。
电压调节器COSIMAT N+检测发电机三相电压、发电机B相电流，输出励磁电流给无刷励磁发电机的励磁绕组以控制发电机输出电压，在空载运行及并网阶段，发电机电压由内部给定电位器和外部给定电动电位器R1控制，并网完成后，发电机电压由功率因数控制器QPF输出的4~20mADC控制信号N、M/m控制，电压调节器控制板上还设置有各种控制电位器，如PID参数电位器、下垂电位器、V/F控制电位器等，通过运行调试可使发电机具有比较好的动态调节性能。
功率因数控制器QPF检测发电机A相、C相电压、B相电流并采集外部给定电位器功率因数给定值、功率因数控制允许信号，输出功率因数控制信号给电压调节器以达到发电机组并网运行时的恒功率因数控制，同时功率因数控制器上还有各种控制参数电位器，如PI调节电位器、无功功率最高限位电位器、基准校正电位器及各种控制方式的拨码开关，以实现恒功率因数控制、恒无功功率控制等目的。
整个发电机组的同步控制、恒功率因数给定等控制由汽轮发电机组综合控制柜给出。
2.2存在的问题
在发电机的汽轮机维护保养结束后，发电机组空载开机正常，发电机电压与电网电压一致。
发电机并网操作后有功功率仅有50KW，无功功率4000KVar功率因数极低导致发电机过负荷跳车。
车间操作人员多次开机并网都发生相似问题而无法并网发电。
技术人员在分析发电机并网失败的原因后检查发现QPF板老化已经无法工作，QPF板无法控制发电机的无功功率导致并网失败发电机过负荷跳车，原控制板国外已经停止生产所以必须改造发电机的励磁系统。
3改造方案
3.1改造选用用励磁调节器的选型及性能特点
发电机励磁参数为：励磁绕组电阻10.4Ω，空载励磁电流0.9A，额定励磁电流40V/3.4A，原电压控制器COSIMAT N+性能为：连续励磁电流7ADC，短路励磁电流20ADC（对5Ω励磁电阻）。
综合比较以上数据，选择美国巴斯勒公司的励磁调节控制器DECS-100作为改造替代控制器，该控制器具有电压调节、功率因数控制功能，完全可替代原控制器COSIMAT N+ 和功率因数控制器QPF组合所具有的功能
1、励磁控制单元：额定输出为7Adc/63Vdc、75Vdc/15A（励磁绕组5Ω）；
2、发电机单机运行或并车运行时，DECS-100仅仅工作在自动电压调节（AVR）或者励磁电流调节（FCR）两种模式下。
当发电机与电网并联运行时，可以工作在无功功率调节（VAR）或功率因数调节（PF）模式下；
3、报警输出功能：针对于各种保护，提供报警输出，便于发现和解决问题。
3.2改造方案的设计
通过分析原励磁控制系统及所选励磁控制器性能及特点，在尽量利用原控制系统外部所提供的测量元件、供电电源情况下，所设计改造励磁控制系统原理图如图2。
图1 改造原理图
上图中，利用原励磁调节控制系统电源和电压互感器，因原系统电流互感器为电压型（在电流互感器输出并联电阻），因此不能和现有控制器兼容，需另外改接控制柜内的电流输出型电流互感器。
原并网电压调节采用的是电动电位器，本方案中，采用开关触点，其触点
直接从系统控制柜中的同步器输出触点并接，功率因数允许控制信号利用了原控制器控制触点，原电源为两个单相分别输出给功率因数控制器QPF和电压调节器COSIMAT N+，改造控制器将原两个单相电源合并为一个三相电源，作为励磁控制器DECS-100供电电源，原功率因数给定电位器取消，功率因数给定值直接从DECS-100控制软件中设置。
3.3改造方案的实施
改造控制系统在原励磁调节器控制原理基础上另外做一套控制系统，造方案实施计划及步骤
1、在机组现场空调隔间内安装控制箱（励磁控制系统安装在箱内，可有效隔离发电机本体高温，避免系统电子元器件因高温而老化），箱内安装励磁控制系统；根据原理图接线并检查。
新控制器接通电源，设置控制器参数
2、实施控制回路的对接，结合原励磁系统的控制原理图接线，联机调试，确保机组安全运行及技术指标最优化；
3、空载开机，在新控制器DECS-100电脑测试平台上观察DECS-100测试电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素与控制柜上测试参数的一致性。
4、并网运行，逐渐增大汽轮机进气量至满载观察发电机电压、电流、有功功率变化，功率因数因稳定在0.94.
5、完成以上步骤后，按正常开机过程开机，观察发电机工作状态，励磁控制系统连续运行48h，验证其安全可靠性；
4.结束语
这次改造使得发电机淘汰的模拟励磁调节系统升级为新一代的数字励磁调节系统，摆脱了对原生产厂家的技术束缚，节约了维护成本。
发电机连续运行72小时工作稳定可靠，并网后功率因数稳定，技术改造取得成功。