水轮发电机励磁系统改造设计分析戴民(湖南省电力公司凤滩水力发电厂,湖南沅陵419621)摘要:某厂在2号机组进行增容改造过程中,采用自并励静止励磁系统代替直流励磁机励磁系统。文章介绍了改造后的励磁系统主要构成,同时主要对设备改造过程中的一次设备的主要技术参数进行了论证,提出了在设备选型过程中的相关参数,确保了设备的正常可靠运行。关键词:水轮发电机;自并励静止励磁;设计分析:文献标识码::100820198(2009)0320047203TM312;TV73B(1)执行标准〔2〕a.满足发电机在1.1倍额定励磁电流下长期运行的要求,并留有足够裕度;b.发电机机端电压下降到80%额定值时,能提供2倍强励电流;c.整流桥为三相全控整流桥,最小控制角为α=15°。(2)变压器二次电压的计算与验算1前言某水电厂原直流励磁机励磁系统已运行近30年,曾出现过电枢匝间短路损烧坏线圈,绝缘材料老化等现象;机组增容后其励磁容量达不到额定负荷时强励容量的要求。在机组增容改造中,励磁系统改造为自并励静止励磁型式,通过计算分析,提出了励磁变压器容量及二次电压、功率整流柜及灭分别按式(1)计算变压器二次电压,验算。按式磁开关参数等主要设备技术参数,励磁系统安全可靠运行。确保改造后机组(2)=2ufN+ΔuT(1)u2NIm1.35×0.8×(cosα-cxT)2励磁系统改造设计及计算分析2.1增容后发电机的基本参数型号:FS115-40/8540、立轴、悬式;额定容量127.778MVA/115MW;额定功率因数(滞后):0.9;额定电压/电流:13.8kV/5346A;极数:40个;额定转速150r/min;空载励磁电压/In2ufN+ΔuTu=(2)2Nπ1.35×0.8×(cosα-xT-0.01)3UfN为发电机额定励磁电压(332V);ΔUT式中为电流回路中可控硅总压降,一般取2V;C为倾斜系数,对于三相全控桥C=0.5;Im/In为强励时的二次电流与额定二次电流之比值为2;xT为变压器漏抗0.04;cosα为最小控制角系数,0.966。按式(1)计算:电流:131V/660A;1144A额定励磁电压/电流:332V/2.2自并激励磁系统自并激励磁系统由励磁调节器、功率整流柜、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器组成,自并激励磁系统的励磁电源取自发电机机端,经过整流变压器降压、全控整流桥整流成直流励磁电源,励磁电压由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。2.2.1励磁变压器容量及二次电压设计计算=2×332+2=u2N1.35×0.8×(0.966-0.5×0.04×2)665V按式(2)计算:2×332+2u2N=1.35×0.8×(0.966-0.04-0.01π)3·47·收稿日期:2008211206改回日期:2009203230技改园地湖南电力第29卷/2009年第3期=674V因变压器容量留有切换为手动方式。自动方式是主要运行方式,手动方式是辅助运行方式,不允许长时间投入运行。为提高电力系统静态稳定、动态稳定,抑制系统的低频振荡,在励磁系统中采用加速功率作反馈信号,有效克服了采用单电功率反馈信号时无功的反调问题。2.2.3功率整流柜的设计功率柜每柜装1个三相全控整流桥,每套励磁装置有2个功率柜,2柜并联输出。单柜额定输出电流2000A,强励电流4000A可持续20s,整流桥退出1个支路仍能保证机组在所有运行工况下正常运行,含强励。(1)灭磁主回路原理图如图1所示。20%的余量,发电机额定工况下,其阻抗压降将小于额定值,650V。(3)变压器容量计算故可取=u2N考虑变压器的谐波损耗,取整流变压器的容量为发电机额定运行时变压器容量的1.2倍。S=1.2×3×u2N×0.816IfN=1.2×1.732×650×0.816×1144=1261kVA取励磁变压器的容量为1650kVA,有足够裕度满足要求。因此,选取自并激励磁变压器的参数为:额定容量:1650kVA;一次/二次额定电压:13.8kV/650V;变压器型式:环氧浇注干式整流器,三相式;组别:Y/△-11;绝缘等级:H级;允许温升:80K。(4)励磁变的保护配置采用电流速断作为励磁变主保护,接线简单,然而通常情况下为避免越级动作,电流速断保护需按励磁低压侧两相短路时灵敏度系数≥2整定。保护作用于跳发电机出口断路器、灭磁开关、停机。另配一段延时过流保护近躲过发电机强行励磁时的励磁电流来整定。保护作用于跳发电机出口断路器、灭磁开关、停机。由于变压器的容量裕度较大,励磁变压器温度实现远方及现地显示,该变压器的报警温度为130℃。2.2.2励磁调节器设计调节器为双微机三通道调节器,其中A,B通道为微机通道,其核心控制器件是COMPA...