ABB励磁系统原理图及介绍
ABB-UNITROL-5000励磁系统技术培训PPT课件
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
32
风机单元
每柜独立的风道 冗余的风扇组（2+2） 通风量——6400m3/h
33
交流侧阻容过电压吸收保护装置
接线简单 损耗小 要求硅元件能承受较高的dv/dt
34
灭磁回路
组成
采用ABB直流侧灭磁开关 带20%余量的碳化硅非线性电阻 ABB CROWBAR 转子灭磁和过电压保护
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
4
系统框图
5
可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
ABB Unitrol 5000励磁系统功能说明书.pdf(瑞士ABB)
ABB_Industrie_AG 位于瑞士 Tugi,自 1908 年成功开发世界上第一台电压调节器以来，在设 计制造电压调节器和静态励磁设备方面，已有近 100 年的经验。目前多用途的 UNITROL 系列数字 自动励磁调节器模块，以其卓越的技术、一流的质量和完善的技术服务，每年全球范围内销售业 绩近万台，为世界范围内设计和销售励磁电压调节器和静态励磁系统的中心和第一大供应商。
4.9.1 控制板（COB）的软件功能...................................................................... 30 4.9.2 其它监测和保护功能................................................................................. 33
1 系统概述 ..................................................... 4
2 机械结构设计 .................................................. 7
3 UNITROL® 5000 型励磁调节器 .................................... 10
3.1 总述 ................................................................................................................. 10 3.2 配置和机械设计 ............................................................................................... 10 3.3 主要的控制单元 ............................................................................................... 13 3.4 励磁系统内的通讯............................................................................................ 15 3.5 人-机界面......................................................................................................... 15
ABB励磁讲义
灭磁电阻 灭磁电阻的设置是为了保证在灭磁开关跳开后 的灭磁过程中消耗存储在转子绕组中的能量。 灭磁电阻一般采用线性电阻，也可采用非线性 电阻。在灭磁开关断开后，灭磁电阻应能自动 投入转子回路，以消耗转子绕组中的能量。或 者在转子过压装置动作时，短时投入转子回路， 以降低转子回路的过电压。灭磁电阻的投入大 致有以下几种方式：1.由灭磁开关辅助节点触 发；2.转子反压超过定值触发；3.由调节器发 指令触发。 我厂灭磁与过电压保护 磁场断路器安装在整流器交流侧称为交流灭磁。 这种方式灭磁一般用于励磁电流小于4500A的 发电机组。磁场断路器安装在整流器直流侧称 为直流灭磁，我厂采用直流灭磁灭磁方式。
励磁变压器异常放电声。 如果在运行中，发现励磁变压器有异常放电声，应检查变压器 高压、低压绕组的出线是否有放电现象。母线间的安全距离是 否足够，与封闭母线的连接处是否有打火。 处理：一般需停机处理。 励磁变压器温度过高。 在运行中，如果励磁变压器温度超过正常值，应检查变压器高 压、低压绕组的出线连接是否良好。励磁变压器的铁心接地是 否良好。 处理：一般需停机处理。 可控硅全控换流器 概述 可控硅整流桥采用UNL1330模块，此模块整流桥输出电流 2000A，做成每柜一个桥，共5个桥柜并联组成N-1运行方式， 即n 组整流桥其中一组整流桥故障的情况下仍能够产生最大励 磁功率。
逆变灭磁 利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角a由小于90°的整流运行状态， 突然后退到a大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电 势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。 这各种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去， 不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。由于无触点、不燃 弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。 转子过电压来源 发电机在失步和失步后拉入同步的过程中，将引起转子绕组过电压。 发电机外部短路切除后的电压恢复过程引起的转子绕组过电压。 发电机非同期并列引起的转子过电压。 从转子线圈耦合过来的大气过电压和操作过电压。 发电机快速灭磁过程中断开转子回路时产生的过电压。
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
ABB励磁系统参数介绍
TIME I BACK INT
KOEL I MACH KUEL I MACH START IOE LIM ON IOE LIMITER ON IUE LIMITER
105.0 % 160.0 % 10.0 s 1.0 S
100s 50% 50%
-
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
剩余功率积 分器
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
励磁电流限制器_相关参数
过热启动限制值 Itherm1/2 1301/2
强励顶值电流限制值 Imax 1/2 1303/1304
转子等效加热时间常数 Tequiv 1305
励磁电流从IEMAX降到IETH的 时间
1306
转子等效冷却时间常数 Tcooling
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ；F 53：EGC 跳闸 (EGC 板过流继电器动作)
2：F 系统
励磁过流瞬动跳闸启动值
506
I EXC MAX LEVEL 3 * Ien /Par_507
励磁过流瞬动延时
513
DELAY IE MAX
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ； F 34：整流桥故障 (2861C 板过流继电器动作)
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
定子电流限制器1
1：用于防止发电机定子绕组过热，分过励侧和欠励侧
2：反时限特性
3：动作逻辑 限制器动作只起调节作用
Ig(pu)
1.6 1.1
1
10 15 20 25 30 T(s)
定子电流限制器反时限曲线
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
ABB励磁系统
5.UNITROLR 5000励磁系统提供下述限制功能：
1）过励限制
最大磁场电流限制器
定子电流限制器（过励状态下）
2）欠励限制
P/Q限制器 定子电流限制器（欠励状态下） 最小磁场电流限制器
6. 电力系统稳定器（PSS） PSS的目的是通过引入一个附加的反馈信号，以抑制同步发电机的低频振 荡，有助于整个电网的稳定性。
2）转子温度测量 转子温度测量是通过计算励磁绕组的电阻来实现的，转子温度的测量结果 可以在现地显示和/或远方显示，并可用于报警指示。 3）过流保护 包括两个保护功能： 反时限特性的过流保护 瞬时过流保护源自4）失磁保护（P/Q保护）
其目的是在发电机在超出其稳定极限之外工作的情况下，跳开同步发电机。 5）过通量保护（V/Hz继电器）
10. 监测和保护功能 控制板（COB）的软件功能 1）实际值监测（PT故障探查） 对PT故障的检测是通过对测量的发电机端电压与励磁变压器副边电压进 行比较来实现的。如果这两个电压的差值超过了预先调整的临界值（发电机 额定端电压的15%），那么逻辑控制器将会起动切换。如果仅有一组PT是可用 的，那么就会从自动模式切换到手动模式运行。
根据系统的要求，励磁调节器可以采取单通道（-A10）的结构或者双通道（A10和-A20）的结构。一个通道主要由一个控制板（COB）和测量单元板（MUB） 构成，形成一个独立的处理系统。每个通道含有发电机端电压调节、磁场电 流调节、励磁监测/保护功能和可编程逻辑控制的软件。在单通道结构中，利 用一个被称为扩展的门极控制器（EGC）的分离单元作为备用通道，也就是一 个手动通道。
根据系统对冗余度的要求，可控硅整流器的配置可以是一个可控硅整流器 （经济设计—没有冗余）、或者两个可控硅整流器（每个整流器允许独立工 作双配置）、或者n-1型配置，即n个可控硅整流器并联, 应故障退出一个可 控硅整流器仍能满足1.1倍励磁电流和强励要求。
ABB励磁系统
第一章发电机运行规程第一节设备规范1.1.1发电机规范型号 QFSN-300-2额定容量 353MVA最大容量 385MVA（扣除电泵及励磁变容量）额定功率 300MW （扣除电泵及励磁变功率）额定电压 20KV电压变化范围±5%额定电流 10189A功率因数 0.85额定频率 50HZ极数 2相数 3额定转速 3000rpm接线方式（内部/外部） YY/Y额定励磁电压 302V额定励磁电流 2510A空载励磁电压 113V空载励磁电流 987A额定输出时效率 98.94%励磁方式自并励静态可控硅励磁中性点接地方式经二次侧带电阻变压器接地冷却方式水、氢、氢额定氢压 0.31 Mpa定转子绕组绝缘等级 F级强励电压倍数 2.5倍强励时间 20S制造厂家上海汽轮发电机有限公司1.1.2发电机冷却系统规范1、发电机冷却方式概述发电机采用水氢氢的冷却方式，即定子线圈及其引线采用水内冷的冷却方式；定子铁心为径向氢冷却，端部结构件为氢表面冷却；转子绕组为轴向付槽进冷风，径向风孔出热风的氢内冷方式。
集电环采用空气冷却。
发电机内部为密闭循环通风系统，氢气由外部氢系统供给，并经发电机两侧的四个氢气冷却器冷却。
定子线圈的冷却水由外部独立循环的内冷水系统供给。
2、定子绕组的冷却冷却剂除盐水流量 55m3/h定子冷却水进口温度 45—50℃定子冷却水出口温度≯85℃定子绕组冷却水入口压力 0.15-0.2Mpa氢水压差≥0.035Mpa定子绕组冷却水导电率 0.5-1.5μs/cmPH值 7.0---8.0硬度 <2微克当量/升3、定子铁芯和转子绕组的冷却气体冷却剂 H2额定压力 0.31MpaH2纯度 96％H2含量≤1.2％O2湿度（额定氢压）＜10g/m3H2氢压范围 0.2---0.345 Mpa最高允许氢压 0.4 Mpa最小允许纯度 90 ％发电机漏氢量 10m3/24h氢气进口温度 40--46℃氢气冷却器进水温度≤33℃（夏季最高温度38℃两小时/天）氢气冷却器冷却水量 440 m3定子外壳中气体空间体积 68.8m31.1.3发电机中性点消弧变压器规范额定容量 30KVA额定变比 20/0.23KV额定频率 50Hz相数单相电阻 0.534Ω1.1.4发电机励磁系统规范1、发电机励磁系统为瑞士ABB公司生产的A5S—O/U231—A3200静态可控硅励磁系统。
发电机UN6000励磁系统简介
制。
发电机UN6000励磁系统简介
励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
发电机UN6000励磁系统简介
灭磁单元
1）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、高厂变等发生故障时， 虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动 势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度， 必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放（实验表明，只要 剩磁电压小于500V，电弧就不能维持，一般剩磁电压不大于 100-300V）即把励磁绕组的电流建立的磁场迅速降低到最小。
2）、灭磁要求:a.灭磁时间尽可能的短（发电机端电压由额定 值Un降至5% Un所需的时间称灭磁时间）b.励磁绕组两端的过电 压不超过允许值（通过跨接器来实现过压保护的要求）。
3）、灭磁方式：按励磁系统的不同，主要有两种自然灭磁（一 般是对采用旋转二极管整流方式的励磁系统用如无刷励磁系统， 通过整流二极管的续流作用实现自然灭磁，时间较长10S左右） 和逆变灭磁（对采用可控硅整流方式的励磁系统用如自并励励 磁）。
➢ 当两个功率柜退出运行时，能提供 发电机额定工况所需的励磁容量, 不能进行强励。
➢ 如果三台功率柜故障则自动切断励 磁。
发电机UN6000励磁系统简介
可控硅整流器
➢ 运行中一般不要打开功率柜的门， 否则，该功率柜将会发出报警信号。
➢ 标准整流器 (n = 5) 具有五个并联 的可控硅整流桥，其中至少有一个 冗余的（n-1）配置。（n-1）的含 义是当一个可控硅故障时，系统仍 能满足最大励磁功率。