135MW机组生产准备培训教材.docx
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135MW机组生产准备培训教材
135MW机组生产准备培训教材
（电气部分）
UNITROL®F微机励磁调节器
山东济宁运河发电有限公司
2003年三月
目录
一、UNITROL®F微机励磁调节器简介…………………………001
二、UNITROL®F微机励磁调节器原理…………………………001
三、我厂UNITROL®F微机励磁调节器介绍…………………--001
四、运行说明……………………………………………………--010
五、设备实际分布图及元件说明………………………………--019
六、各类熔丝运行中熔断或开关跳闸静态试验………………--022
一、UNITROL®F微机励磁调节器简介
UNITROL®F微机励磁调节器是由上海发电设备成套设计研究所引进瑞士ABB公司的元器件，该微机励磁调节器具有非常完善的控制功能和可靠性，其平均无故障为45年。
UNITROL®F双通道微机励磁调节器具有响应速度快；调节精度高；调节和保护功能完善；结构紧凑；抗干扰能力强；调试运行维护简便；可靠性高等特点。
它采用双通道数字式AVR，每个通道完全独立，并独立运行实现所有的控制功能；两个自动控制通道相互通讯、相互跟踪。
发电机自动零起声压过程可做到电压基本无超调、无振荡，并具备下列四种运行方式：
机端恒压运行方式（自动）、恒励磁电流运行方式（手动）、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
二、UNITROL®F微机励磁调节器原理
该UNITROL®F微机励磁调节器由四部分组成；起励回路、
自动调节、整流回路、灭磁回路。
（见附图）
起励回路：
当UNITROL®F微机励磁调节器具备投运条件后，根据发电机并网操作要求，合上发电机灭磁开关－Q02后，按励磁投入按钮，合上－Q03（MK）起励接触器，提供初始励磁电流，当整流桥交流侧电压达到额定电压的15%时，开始触发晶闸管，（－Q03厂家设定10秒跳开），此时机端电压已达20%--30%Ue，励磁电流已由整流桥提供。
（对于UNITROL®F微机励磁调节系统，由于发电机自身残压不足以建立自身电压，故需起励电路，该电路由电厂380V厂用电供电，-V03作用一是整流，二是阻断。
一旦整流器输出电压高过起励电压时，-V03将阻断产生的倒灌电流。
）
自动调节回路：
通过从发电机出口TV、TA抽出的信号输入-U10（-U20）板（模拟量输入板），通过主控板进行信号处里经I/O板输出4-20mA的模拟量经变送器-U05（-U06）到DCS中去。
另外进入主控板的模拟量经信号处理后送入整流柜，另一路送入手操盘，通过远方或就地输入指令来改变晶闸怪管通角，从而改变可控硅的输出值。
整流回路：
从机端励磁变引来的交流量经可控整流后转变成直流量供发电机磁场线圈。
灭磁回路：
由灭磁开关-Q02、灭磁电阻-R02和跨接器F02组成。
正常停机时先解列后，按励磁退出按钮，先逆变灭磁后自动跳开MK（或手动跳开MK）能量由可控硅桥、发电机消耗吸收。
故障停机时先跳Q02（MK）灭磁（约几十毫秒），能量由灭磁电阻消耗掉。
三、我厂UNITROL®F微机励磁调节器介绍
我厂UNITROL®F微机励磁调节器设计成双自动通道，一个通道主要由一块信号处理板、数字模拟量I/O板、微机控制器处理板、功率桥和电源等构成。
在自动模式中，电压调节器控制晶闸管的直流输出电压供给发电机励磁绕组。
对于一些紧急状况或调试和维护时，需提供手动控制，所以AVR中都设有手动控制单元，手动跟踪自动，可实现无扰动切换。
在双自动通道（AFT）的系统中，备用通道同主通道完全一样，同时各自动通道还带手动控制模式。
3.1双自动通道（AFT）是由三个独立的UNITROL®F励磁模块组成，每一模块都具备AVR的全部功能，二者相互跟踪互为备用。
功率部分也是100%冗余的，任一时刻，只有一组整流桥工作（称为在线），而另一组整流桥的控制脉冲被封锁（称为备用），当在线出故障时，由控制逻辑执行切换过程，首先封锁在线桥的触发脉冲，再开放备用桥的触发脉冲投入备用桥。
系统运行无须中断。
AVR自动控制模式的基本功能是自动调整发电机端电压和无功功率。
它将实际测量值和设定值之间的差值经PID运算后去控制晶闸管触发角。
从而对发电机的端电压进行调节，并达到恒定的目的。
自动控制模式具有以下功能：
1）设定值
设定发电机端电压
2）可调无功电流补偿
该参数用于保证电网中的发电机的稳定并联运行。
3）可调有功电流补偿
该参数用于补偿主变到发电机之间电阻性电压降。
4）软起励
在发电机建立电压时，平滑调节励磁，防止发电机电压超调。
5）可调节PID控制参数
可优化发电机动态性能。
6）过励限制器
可避免在过励时的不必要停机，包括如下限制器：
（1）带有稳态和强励限制的励磁电流限制器。
（2）避免过磁通的V/HZ限制器
（3）过励时的定子电流限制器。
7）欠励限制器
可避免欠励时的不必要停机，包括以下限制器：
（1）Q/P限制器
（2）最小励磁电流限制器
（3）容性定子电流限制器
3.2手动控制模式是在自动通道故障或维护时使用，通过励磁电流调节器控制磁场电流。
程序比较设定点和实际值，偏差送PI控制器。
为了保证在AUTO和MAN之间平稳切换，AVR提供了跟踪控制功能。
在双通道中，备用通道总是跟踪运行通道，同时每条通道手动均跟踪自动。
3.3功率回路保护监视功能
1）过电流保护
对SES励磁系统的晶闸管，由内部或外部短路引的过电流，由每个支路所安装的快速断器来保护，而整套整流装置的过电流保护则由交流磁场开关Q02来完成。
2）直流过电压保护
对于静态励磁（SES）发电机端故障，如短路、失步或异步运行均能在励磁电路中产生很高的电压，ABB提供一种称为跨接器的电路可以限制这种过电压，以保护磁场绕组和晶闸管。
跨接电路配置三个晶闸管，其中两个作正向导通，一个作反向导通。
灭磁时先发跳闸指令给-Q02，同时触发一正向晶闸管，把电流引到放电电阻上（-R02）。
3）TV断线监视
对于静态励磁系统SES，TV断线监测器比较发电机端电压和励磁变副边电压。
如机端电压下降，而励磁变付边电压没变，说明TV测量回路断线，则切换到手动模式。
3.4AVR的电源供应
AVR的电源需由辅助变压器T05和厂用直流电原并联提供，该接法可保证在AVR运行期间，特别是当交流电压降低至80%以下时AVR仍能正常工作。
而且当发电机停机时，也能进行AVR性能试验。
3.5手操盘介绍
就地显示不设柜门按钮指示灯，而是使用手持式控制盘（UNS0874），该控制盘有16个控制按键和4×20字符LCD显示器，一般嵌于柜门上，通过RS485通信线与励磁通道模块连接。
该控制盘可以完成励磁设备的几乎所有操作。
包括设备状态指示，故障信息记录，参数修改，运行数据显示等等。
1）显示格式
控制模式选定模式灭磁开关状态励磁状态
就地=LOCAL的参考值I=CLOSEI=ON
远控=REMOTE0=OPENO=OFF
通道地址
状态行
运行模式指示行
测量信号指示行
测量信号指示行
参数组号和名称
参数组中的参数或信号的号和名
参数的值
IL104.5%II
MODEINDIAUTO
UMACHV10500V
IEXCA1367.5A
19AVRCTRL
18PGAINAVR
50
***FAULT***
WARNINGID：
2
UNITROLF
（blinking）
LOSSOfexctrip
报警来自第二个通道
故障来自当前与控制
盘连接的通道
故障或报警名字
2）功能键
控制盘UNS0874共有16个按键，每个功能键如下：
ACT实际值显示模式，同时包括报警故障显示以及故障记录显示
PAR参数模式，用于修改设置参数
FUNC功能模式，用于参数文件的上下载，LCD亮度调整
COMSEL装置选择模式，用于选择通讯的通道
根据选择的模式，有不同的作用
1选择参数或信号组
2快速改变参数值
3切换实际值显示和故障记录显示
▲▼根据选择的模式，有不同的作用
1选择一个参数或信号
2缓慢改变参数值
3移动光标
ENTER确认键
LOC/REM就地远方控制切换键
RESET报警和故障复位键
励磁退出键
励磁投入键
灭磁开关合键
◎灭磁开关分键
3）显示一个信号步骤
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
1
要进入实际显示模式
ACT
1L104.5%II
MODEIND1AUTO
UMACH102.4%
IEXC100.5%
2
要换行
▲or▼
1L104.5%II
MODEIND1AUTO
UNACH102.4%
IEXC100.5%
3
要选定某一行选定一行后对应的信号组信号名及其值就显示在LCD屏幕上如右
ENIER
1L104.5%II
101ANALOGINPUTS
01UMACHRELATIVE
102.4%
4
要选其它信号组（即参数组）
or
1L104.5%II
105CONVERTER
02IEXCA
1350A
5
要选信号组中其它信号
▲or▼
1L104.5%II
105CONVERTER
06UEXCV
453V
6
要确定选择并返回到实际值显示屏幕
ENTER
1L104.5%II
MODEIND1AUTO
UEXCV453V
IEXC100.5%
4）在LCD第三、四行两行中显示信号实际值常用的信号列表如下
信号名
信号名
说明
单位
组号
名号
IEXCA
105
20
励磁电流
A
USYNV
105
04
整流桥输入电压
V
UEXCV
105
06
励磁电压
V
UMACHV
101
02
发电机电压
V
IMACHA
101
04
发电机电流
A
PMACHKW
101
07
发电机有功功率
KW
PMACHMW
101
08
发电机有功功率
MW
QMACHKVAR
101
11
发电机无功功率
Kvar
QMACHMVAR
101
12
发电机无功功率
Mvar
SMACHKVA
101
13
发电机容量
KVA
SMACHKVA
101
14
发电机容量
MVA
fMACHHERTZ
101
23
发电机频率
Hz
ICOSPHIREL
101
05
发电机功率因数
+/-=+输出无功
-消耗无功
其中单位是自动选择。
详细信号名称和说明请参看参数和信号列表。
5）显示故障记录步骤
UNITROLF系列历磁调节器具有非常完善的故障记录功能，无论是单通道系统还是双通道系统，故障信息均能记录在案，但在双通道系统中，在读出故障记录之前，控制盘必须连接到相应的故障通道。
运行人员必须在每次故障发生后予以检查处理。
下表示显示故障记录的步骤
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
1
首先激活参数的实际值显示模式
ACT
1L0.0%00
MODEIND1AUTO
UEXCVOV
IEXC0.0%
2
显示故障记录
or
1L0.0%00
1LASTFAULT
Lossofexctrip
xxxx：
xx：
xx：
xx
3
上下滚动查看故障记录条目
▲or▼
1L0.0%00
1LASTFAULT
Lossconv.supply
xxxx：
xx：
xx：
xx
4
返回到实际值显示模式
or
1L0.0%00
MODEIND1AUTO
UEXCVOV
IEXC0.0%
6）故障复位步骤
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
在一个故障出现后LCD显示如右
1L0.0%00
UNITROLF
＊＊＊FAULT＊＊＊
Lossofexctrip
1
要切换到LOCAL（就地）模式
LOC/REM
1L0.0%00
UNITROLF
＊＊＊FAULT＊＊＊
Lossofexctrip
2
要复位故障
RESET
1L0.0%00
MODEIND1AUTO
UEXCVOV
IEXC0.0%
3
要切换到远控模式
LOC/REM
1L0.0%00
MODEIND1AUTO
UEXCVOV
IEXC0.0%
在通道系统中有些报警信息只能由本通道回应,如不能回应可以按下面方法操作：
●与产生报警信息的通道通讯（方法见装置选择）
●等待故障信息出现
●同上表一样操作（清除报警信号）
7）装置选择
下表操作只与双通道系统有关
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
1
选择装置控制盘=0
通道1=1通道2=2
选择模式
COM
SEL
UNITROLF
ID—NUMBER1
2
选择需要通讯的通道
▲▼
UNITROL–F
ID—NUMBER2
3
压按后面三个按钮之一
ACTPAR
FUNC
2L0.0%00
MODEIND1AUTO
EXCVOV
IEXCA0.0A
8）选择运行模式（自动、手动等）
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
1
首先选择参数模式
PAR
1L0.0%00
3CONTROLLOGIC
01LEASEFCBOFF
NO
2
选择信号组103即
“CONTROLLOGIC”组
or
1L0.0%00
103CONTROL；LOGIC
01MODEINDICATION
3
选择该组（即103组）中的信号（参数）02即
“MODESEKECTION”
▲or▼
1L0.0%00
103CONTROLLOGIC
02MODESELECTION
AUTOON
4
选择确认后信号的值显示在方括号中
ENTER
1L0.0%00
103CONTROLLOGIC
02MODESELECTION
[AUTOON]
5
用上下按钮选择其它运行模式，如恒功率因数运行模式
▲or▼
1L0.0%00
103CONTROLLOGIC
02MODESELECTION
[COSPHISEL]
6a
6b
压按ENTER按钮确认新的设置
或
压按后面四键之一则取消这次操作（即维持原来的设置不变
ENTER
ACT
PAR
FUNC
COMSEL
1L0.0%00
103CONTROLLOGIC
02MODESELECTION
COSPHISEL
1L0.0%00
103CONTROLLOGIC
02MODESELECTION
AUTOON
注：
参数在线修改操作步骤同上
9）参数设定
该设置总是会影响当前的运行模式AUTO，MANUAL，COSPHI，Q—CTRL
步骤
功能说明
按键
按键后LCD的显示状态
1
选择实际值显示模式中信号10301（运行模式显示在第二行）
ATC
1104.5%II
MODEIND1AUTO
UMACHV13500V
IEXCA1350.5A
2
切换至就地控制
LOC
REM
1104.5%II
MODEIND1AUTO
UMACHV13500V
IEXCA1350.5A
3
按右面所示按键进入参考值设置模式
参考值显示在方括号中
REF
1L[104.5%]II
MODEIND1AUTO
UMACHV13500V
IEXCA1350.5A
4
用箭头按钮改变参考值
注：
此改变立即有效
▲▼
1L[105.7%]II
MODEIND1AUTO
UMACHV13635V
IEXCA1375.9A
5
按右面四键之一即退出参考值设置模式
ACTPAR
FUNCCOMSEL
1L105.7%II
MODEIND1AUTO
UMACHV13635V
IEXCA1375.9A
6
切至远控
LOC/REM
1L105.7%II
MODEIND1AUTO
UMACHV13635V
IEXCA1375.9A
一般来说控制盘中参考值可以从-100%+105%之间调整但该值调整范围同时受内部限制范围限定例如在自动模式中调节范围为90%~110%。
10）灭磁开关和励磁设备投切控制
在就地操作过程中，灭磁开关投切键和励磁设备投切键在所有的运行模式中都可以立即操作，但受系统锁定功能除（如当发电机挂网时，按键“STOP”则不起作用）。
见下表
控制盘按键
按键
名称作用
[START]
励磁设备投入[EXCITATIONON]
只有灭磁开关合上才有效
[STOP]
励磁设备退出[EXCITATIONOFF]
只有发电机空载时才有效
[ON][OFF]
灭磁开关合[FIELDBREAKERON]
◎
[OFF]
灭磁开关分[FIELDBREAKEROFF]
只有发电机空载时才有效
3.6静态励磁系统（SES）
AVR
F～
UAC
TATV-Q30
HVT-Q02-T30
-V30-V30
-G10
-K30
-R02
-F02
3.7发电机灭磁和起励
1）灭磁
在同步发电机跳闸时。
为了迅速减少励磁电流，须提供灭磁电路。
灭磁电路基本上由磁场开关—Q02，灭磁电阻—R02和过电压保护电阻—R03组成。
灭磁过程起始于磁场开关（—Q02）跳闸将磁场电流切换到线形放电电阻（—R02）上，磁场开关是电动的具有互锁以避免控制电压消失时跳闸，放电阻大小是考路虑断弧电压和磁场绕组的最大耐压。
灭磁电路基本上由灭磁电阻和过电压保护装置—F02（即跨接器）构成。
2）起励
对于静态励磁系统（SES），由于电机残压不足以建立自身电压，故须起励电路。
当磁场开关合上后，或发电机电压低与某值时（该值在40%—70%Ue）之间可调，一旦满足这两个条件，起励接触器—K30合上，提供初始励磁电流，当整流桥交流侧电压达到额定电压的15%时，开始触发晶闸管，当发电机电压达到设定值时，就由整流桥提供励磁电流，同时断开起励开关，我厂设定为10s后断开起励开关。
四、运行说明
4.1操作指令及其返回信号
控制指令（按钮或触点）
返回信号指示灯
励磁投入ExcitationOn
励磁投入指示
励磁退出ExcitationOFF
励磁退出指示
自动模式AUTOON
自动模式指示
手动模式MANON
手动模式指示
设定点增加RAISE
设定值最大指示
设定点减少LOWER
设定值最小只是
叠加控制模式投入SUPERIMPOSEDON
叠加控制模式指示
叠加控制模式退出SUPERIMPOSEDOFF
跳闸TRIP（来自保护系统触点）
报警指示
4.2励磁投退
励磁系统投入按钮启动励磁设备工作，并增加励磁使发电机电压到额定值（或内部予设值）。
如果有跳闸指令和故障信息存在，则励磁投入系统无效。
励磁退出按钮关断励磁设备，用时使可控硅进入逆变模式，使发电机灭磁。
经过60S后关闭可控硅出触发脉冲，如果此时参数RELEASEFCBOFF被设置为YES
（1），则该操作同时分断灭磁开关。
4.3自动模式和手动模式
自动模式是调节发电机端电压恒定，而手动模式是维持励磁电流恒定。
这两种运行模式可以通过自动模式按钮和手动模式按钮相互切换。
当自动模式运行时出现故障，则自动切换至手动模式运行，只有在故障消除以后才能切回自动模式运行。
为了保证无冲击切换，AVR设有自动跟踪功能。
只有两者的偏差小于某个值时，AVR才允许切换操作。
通道之间的切换也是如此。
手动模式是作为自动模式的备用运行模式，主要在设备调试，维护或故障时使用，因此需有培训过的人员来管理。
在手动模式运行时低励限制和V/HZ限制照样起作用。
但运行人员必须监视自己的操作所产生的变化，如发电机电流、无功功率等的改变。
4.4增励/减励指令
赠励/减励按钮在自动模式、手动模式、恒功率因数模式中都可以使用，用于改变正在使用的控制模式的设定点。
a）在自动模式中
增励/减励指令用于调节发电机电压的设定值，空载时可改变发电机端电压，负载时则改变无功功率，当调整达到发电机及其转子的各种限制时，相应的限制会起作用以保护发电机的安全运行。
当调整设定值达到设定值的上下限时，越限调整不起作用，同时，点亮相应的上下限指示灯。
b）在手动模式中
增励/减励指令同样在空载时改变发电机电压，负载时改变无功功率，但运行人员必须保证操作不得超过发电机的限制值，因为在自动模式中可用的限制器在手动模式中可能无效。
当调整设定值达到设定的上下限时，越限调整将不再起作用，同时点亮相应的上下限指示灯。
当发电机主开关断开而励磁投入时，则自动设定励磁电流为空载电流（Ifo）。
4.5跳闸指令
在电厂内部故障时（如发电机保护动作），励磁系统自动切除，同时灭磁开关分闸。
4.6状态和报警信息
除以上带返回信号的以外还可用下列状态和报警信息
FLELDBREAKERON
灭磁开关合
FIELDBREAKEROFF
灭磁开关分
LOCAL
就地控制
LIMITERACIVE，OVEREXCITED
过励限制指示
LIMITERACTIVE，UNDEREXITED
欠励限制指示
ALARMMESSAGTE
报警信息
READYFORCHANNELSELECTION
切换就绪
4.7起励过程中开关执行顺序和停机顺序，前提条件（发电机运行在额定转速）。
操作步骤
信号作用（操作按钮）
信号指示
检查
1
灭磁开关合（就地控制）
FieldbreakerON
2
励磁设备投入
ExcitationON
发电机电压在50～20S内建立
发电机运行在空载
3
用增励或减励按键调节发电机端电压
比较发电机电压和电网电压
4
同步时合上发电机主开关（自动准同期）
应该观察不到无功的输出或消耗
发电机并网运行
5
用增励或减励按键调节发电机无功功率
无功功率在可调节的限制范围之内
6
要停机时先卸载有功和无功
有功
升级会员 