怎样确定俄制励磁系统的低励特性

怎样确定俄制励磁系统的低励特性

DetermingofUnderexcitationLimitingCurveofExcitingSystemMadeinRussia

国华盘山发电厂(天津蓟县301900)　　杜占功

华北电力科学研究院有限责任公司(北　　京100045)　　苏为民

摘　要:合理整定励磁系统的低励特性,是保证发电机能安全稳定运行在进相工况下的必要条件,也是改善电力系统无功状态的有效手段。为此介绍俄制励磁系统电压调节器的低励环节的功能特点,并结合电厂的发电机进相运行的具体实践,阐述了调试中应注意的问题及技术特点。关键词:发电机进相;低励特性;俄制调节器中图分类号:TM761+111文献标识码:A

文章编号:100329171(2001)0620004203

在现代的电力系统中,由于超高压、长距离送电,加之供电环节大量使用电缆,导致了系统中容抗比重上升,无功过剩,系统电压过高。利用控制励磁电流的方法使系统中并联的发电机组进相运行,吸收多余的无功能量,无疑是改善无功过剩的有效手段,实践证明这也是最经济和简单易行的方法。

但是发电机进相运行时,由于端部漏磁等因素的影响,易造成静子端部过热、轴振动,甚至稳定运行工况遭到破坏,因此必须对发电机的进相深度加以,满足各方面的要求。为实现这一目的,就必须合理整定自动电压调节器的低励环节。盘山电厂󰂪期工程有两台500MW发电机组正在运行,励磁系统是随机组一起由俄罗斯配套供给的,其自动电压调节器(APB)的低励环节(OMB)设计合理,运行稳定,在电路结构方面有自己的特点,能形成3段折线式的特性,更符合和接近发电机进相运行时的功率要求。

1　低励单元(OMB)工作原理简介

低励环节的基本工作原理是当发电机有功功率一定时,它从电网取用的无功值。OMB环节主要由图1中的5部分组成。

图1　OMB电路原理示意图

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111　电流有功分量的测量

利用场效应管的开关及高阻特性,与指零仪表、反相器等(图1中未列出)构成相敏整流电路,使检测到的电流仅与有功分量有关。再经可控积分器与快速存储器配合(图1中也未列出),最终在其输出端(D7)得到这样的结果:当cosΥ=1时,发电机带纯有功负荷,D7输出负值最大电压;当±cosΥ=0,发电机完全迟相或进相运行时,D7输出电压

度超过允许值时,D9的输出不再保持恒定;超过允许值越多,D9的正值输出就越大。本环节中还引入了转子电流导数信号I′E,这样可提高OMB环节中投运时自动调整的稳定性。114　输出控制环节

输出控制环节由反向二极管D、运放D8和KQ切换开关等组成。正常运行时,来自D9的输出正值电压与B相负值电压在D8的输出端相平衡,其输出端电压基本为0值。当发电机进相运行时,只要未超过允许值,则比较器D8输入端负极性电压仍占主导地位。输出仍为微正值。当发电机进相深度超过允许值后,一方面D9输出的正值电压增加,另一方面,发电机端电压下降,导致由R70引入的负极性电压减小,最终使D8反转,输出负极性电压。这个负极性电压经转换开关KQ送到下级电路,最终增大了发电机电压给定

为0;而当0<±cosΥ<1时,D7输出电压在零和负最大值之间。这样一来,IP的变化不但与IB的电流幅值有关,也与IB和UB之间的相位差有关,便完全可以反映出电流有功分量的变化情况。

IP的大小是这样确定的,当OMB输入电压・

・

・

为零,即与定子电流互感器成比例的电流为零时(IB=0),调R59,使得运放D7输出UIP=0;当IB输入的纯有功分量为额定值时(cosΥ=1),调整

R48(KIP),使得UIP=-10V

・

・

112　电压比较电路

此电路的作用在于控制“电流有功分量环节”中的快速存储器及非线性振荡器(即可控积分器),并再次校核B相电压与电流之间的相位差,以满足精度要求。113　斜率形成器

值,这样就了发电机进相深度。115　控制及信号环节

当低励环节发挥作用时,一方面通过输出控制,增加励磁电流,另一方面通过运放D10击穿稳压管VD28,使继电器K动作,该继电器动作后,有两个功能,其一是对外报警,表明低励器动作,另一方面可通过继电器KL28断开减磁回路,避免运行误操作。

斜率形成器是OMB单元的中心环节,它由发电机定子电流有功分量IP与无功分量IQ的总加放大器D9等组成。正常运行时,与发电机电流有功分量成比例的电压由放大器D7输出,根据电流有功分量的大小,由R82引入,或根据嵌位原理,分别由R77经R78和由R85经R86引入运放D9,所以当有功功率不同时,引入总加器D9的通道是不同的,这样才可能形成所谓的三段式低励特性。

D9输出端电压等于同IP和IQ成比例的电

2　发电机进相试验情况

211　安全措施检查

(1)退出自动励磁调节器中低励环节,

使OMB单元输出转换开关KQ置0档。

(2)短接低励闭锁减磁的出口继电器KL28常闭接点。由图1可见,虽然输出控制信号接地时为零值,但不能继电器K的动作,因此这项措施是完全必要的。

(3)根据以往的运行记录,在试验中应严格下列电量不超过允许范围,它们是500kV母线电压、6kV母线电压、发电机定子电压和定子电流、最大运行功角∆。

(4)试验中必须认真监视发电机下述部分的温升情况,它们是:铁芯齿部及轭部温度、铁芯压圈和压指温度、定子线圈温度、定子线圈冷却水的温度、转子线圈平均温度、定子端盖温度。212　基本试验方法

保持有功功率为试验要求的某一工况值,调节磁场电流,即调整电压给定值,使其满足试验所

压之和,该电压在闭环调节中近似恒定,即发电机有功分量增加时,无功分量相应减小,以使D9输出端电压基本保持不变。这种设计与发电机的运行特征基本吻合。当发电机的有功负荷增加时,在不改变无功电压给定值的前提下,由于有功分量的去磁反应,同样可使发电机的无功负荷自动降低。应该注意的是斜率形成器中IP和IQ的极性问题:IP的值永远是负值,IQ则不同,当发电机带感性负荷时,IQ为正,而当发电机带容性负荷(即进相运行)时,IQ值为负。这样,当发电机进相深

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要求的功率因数(cosΥ=0185、0190、0195、110)值,停留5～10min后,读取这一工况下的各参数值。注意在进行下一工况试验前,必须使发电机恢复迟相运行的正常工况,然后才能调整有功功率,继续下一个测点的试验。213　试验数据

(1)待整定的低励特性曲线必须整体地

位于发电机进相试验所获得的曲线之上。

(2)考虑到试验及测量的综合误差,低励曲线与发电机进相运行曲线之间留有5%左右的裕度,以保证安全性。

(3)低励特性曲线与有功功率横轴(P轴)必须有交点,此点不应超过额定视在功率值。

(4)应重新校验发电机失磁保护定值,保证

盘山电厂1号机试验数据见表1。

表1　盘山电厂1号机试验数据

有功无功功率功率󰃗MW󰃗Mvar

250300350400450500

cosΥ

功角极端定子转子转子厂用系统

∆电压电流电压电流电压电压(°)󰃗󰃗kV󰃗kV󰃗kV󰃗kV󰃗kV󰃗kV

535660626318158161815917

1481393519151417515995192514

512发电机进相运行时,励磁系统低励先动作,当

其失效后,才由发电机失磁保护动作跳机。这样做可以有效降低发电机的非计划停机事故。313　确定励磁系统的低励特性根据现场条件,可选择在试验室采用试验箱进行调整,也可在现场就地盘柜处,断开外部PT、CT回路,另加试验电源进行。但发电机电压应使用实测值,而有功和无功功率应折算为相应的电流和功率因数角Υ进行试验调整。

图2的低励特性曲线第一段中标有“1”的一段直线与纵轴交点C即为最大可能进相的无功功率,这段直线的斜率是固定不变的,由图1中电阻R82确定。特性曲线第二段的拐点A由图1中的R83确定,而斜率由电阻R77调整。第三段拐点B由电阻R81确定,斜率由电阻R85整定。

由图1电路可见,斜率形成器的构成很简单,但实际调整过程却并不容易。原因就在于发电机有功功率的反馈通道有3条,而与有功功率有关的各嵌位电路实际上并不。如果不掌握一定的技巧,就会因为嵌位电路的相互影响而不知所措。笔者的调试经验是:根据厂家提供的三段特性曲线的编号顺序“反其道而行之”。具体做法是:

(1)先将所有可调电阻调至0位(对⊥端)。(2)将R81电阻值(相对于⊥端)增大,然后调整R85,使其满足三段曲线D点的要求。

(3)将R73阻值(相对于⊥端)增大,然后调整R77,使曲线2段的斜率满足要求。

(4)检查C点是否符合要求。一般情况下,这种调整须反复几次才能获得满意效果。但是调整的顺序不能颠倒,否则获得的低励特性曲线在发电机有功负荷最大点是不安全的。最终整定的低励特性见图2曲线③。有时当OMB环节投入运行后,会发生振荡摇摆的现象,这是因为图1中电阻R87与前面环节不匹配所置,应通过阶跃扰动试验确定其合理值。

(收稿日期:2001204217)

-116-01907-110-01939-107-01956-98-01971-80-01985-65-01992181511131961853519

181612182302087519451618161412266235051925131816151629425865191511

　　试验结果表明,影响发电机进相深度的主要因素是6kV厂用电压,其它参数变化均在允许的范围之内。

3　确定低励特性过程中的技术要点

311　绘制低励特性曲线

首先应根据试验数据绘制发电机进相运行特性曲线,如图2所示。

图2　低励特性

①——发电机进相试验运行曲线;②——厂家提供的三段特性示意曲线;③——实际整定的低励特性

由图2可见,由于试验条件所限,发电机进相运行所获得的低励特性曲线并不完整,必须根据有关设备的运行规范补充完善之。312　特性的整定

制造厂提供的低励三段特性曲线与发电机运行的P—Q曲线图在形式上十分接近,可借鉴使用,由图可见此曲线包含2个转折点和3段斜率,可分别由斜率形成器中有关的可变电阻来调试整定,但应说明以下问题:

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