发电机励磁机同期装置技术协议解读.docx
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发电机励磁机同期装置技术协议解读
攀钢西昌钒钛资源综合利用项目
高炉煤气全干式除尘及TRT工程
发电机、励磁机、同期装置
技术协议
（草签版）
业主：
攀钢集团有限公司
甲方：
攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司
乙方：
成都发动机（集团）有限公司
南阳防爆集团有限公司
二○一○年七月五日
目录
一、附件11
二、附件24
三、附件313
四、附件415
五、附件518
六、附件619
攀钢集团有限公司（下称：
业主）、攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司（甲方）、成都发动机（集团）有限公司、南阳防爆集团股份有限公司（下称：
乙方）进行高炉煤气全干式除尘及TRT 工程—配套发电机、励磁机、同期装置的总体设计和供货，以下叙述只针对一套。
乙方工程所承接的工程范围为成套设计、成套供货，并对其技术性能、供货质量及成套设备的完整性全面负责。
现就乙方供货范围内的有关问题进行了充分协商，达成如下协议：
附件1概况
1.总体描述
本技术协议提及的发电机（包括励磁机和同期装置）为攀钢集团有限公司/西昌钒钛资源综合利用项目/高炉煤气全干式除尘及TRT工程——发电机（包括励磁机和同期装置），主要功能是输出电能，每套发电机由发电机本体、励磁控制柜、轴承测温元件、测振（包括探头、前置器，输出4~20mA信号到DCS）、接线盒及空气冷却器及相应附件等组成，单套透平机配套一台发电机（包括励磁机和同期装置）。
2.主要气象条件
2.1大气温度
年平均气温：
17.2℃；
最高气温：
35.0℃；
最低气温：
-6℃；
年最热平均气温：
23.8℃（8月份）；
年最冷平均气温：
9.4℃（1月份）；
年最大气温日差：
约10℃。
2.2相对湿度
年平均相对湿度：
61%；
夏季月平均相对湿度的最高值：
75%；
冬季月平均相对湿度的最高值：
50%。
2.3降雨量
历年平均降雨量：
1013mm；
最大月降雨量：
263mm（6月份）；
最大日降雨量：
130mm；
最大小时降雨量：
78mm；
年平均蒸发量：
1945mm；
年日照时数：
2432.1小时；
全年无霜期：
280天。
2.4风速风向
常年主导风向：
N（频率19%）、S（频率17%）；
全年静风率：
15.4%；
全年平均风速：
1.6m/s；
基本风压：
0.5kN/m2；
最大风速：
21.7m/s。
2.5大气压力
年平均气压：
83.7kPa；
夏季平均气压：
83.48kPa；
冬季平均气压：
83.82kPa。
2.6海拔高度
干式除尘及TRT建设地坪标高（黄海高程）1514m。
3.电源条件
并网电源：
10.5kV、50Hz；
低压三相动力负荷电源（双路）：
380V50Hz。
4.水源条件（净环水）
供水温度：
≤33℃；
供水压力：
0·3MPa；
回水背压：
0.2MPa;
pH值：
7～8.5。
5.工艺条件
发电机安装在与透平机同一平台标高，发电机（包括励磁机和同期装置）的设计和制作应能满足透平机相应功能要求。
附件2技术参数和技术要求
1.发电机
1.1执行标准（包括励磁机和同期装置）
⑴《旋转电机定额和性能》GB755-2000；
⑵《隐极同步电机技术要求》GB/T7064-2008；
⑶《三相同步电机试验方法》GB/T1029-1993；
⑷《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》GB50170-2006;
⑸《自动准同期装置》JB/T3950-1999;
⑹《中小型同步电机励磁系统基本技术要求》GB/T10585-1989;
⑺《发电机励磁系统技术监督规程》DL/T1049-2007;
⑻《同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求》GB/T7409.3-2007;
1.2发电机技术参数
型号：
QFW-13-2-10.5额定功率：
13000kW
额定电压：
10.5kV功率因数：
0.8
相数：
3转速：
3000r/min
频率：
50HZ接法：
Y
短路比：
0.51*绝缘：
F级（按B级考核）
防护等级：
IP54额定电流：
893.5A
发电机效率：
≥97.2%
临界转速1次1276r/min*临界转速2次不小于3760r/min*
发电机电气参数表
项目
设计值
直轴同步电抗Xd（标么值）
2.0768*
直轴瞬变电抗X'd（标么值）
0.2305*
直轴超瞬变电抗X''d（标么值）
0.1700
空载励磁电流（A）
91.8*
空载励磁电压（V）
45.4*
额定励磁电流（A）
249.4*
额定励磁电压（V）
174.3*
空气冷却器功率（kW）
560
冷却空气量（m3/s）
11
冷却水量（m3/h）
125
最大工作压力（MPa）
0.40
进水温度（℃）
≤35
冷却后空气温度（℃）
≤40
水压降（MPa）
0.080
注：
以上1.2中*项需按直轴超瞬变电抗X''d为0.1700值设计后最终确定。
1.3发电机旋转方向：
从原动机向发电机方向看为顺时针方向。
1.4发电机轴承形式为双座式轴承，轴伸端轴承座端面预留联轴器护罩联接孔，圆柱形轴伸端带双键；不带联轴器；联轴器由TRT主机厂提供，发电机带联轴器进行动平衡，联轴器大小尺寸、端面法兰搭配尺寸详见主机厂图纸。
1.5发电机轴承座的进油、回油口在机组的两侧均设置，可根据现场需要接任意一侧；进出油口处带有配对法兰、窥视镜，并带有节流孔板；励磁机端轴承及励磁机轴承与底板和油管间、油密封与油管间必须绝缘，当用1kv兆欧表测量时，其绝缘电阻应不低于1兆欧。
1.6空气冷却器进出口处带有配对法兰。
1.7为了便于现场安装，发电机带磁力中心指示。
1.8提供发电机转子接地检测、保护信号接线端子。
应采取适当的措施防止轴电流，应将转轴良好接地。
1.9由于使用现场多尘，采用封闭自循环通风，热空气由空气冷却器冷却，冷却水温度按35℃计算。
空气冷却器为发电机的成套设备，冷却器为下置式，冷却器工作水压力0.3MPa，试验水压力0.6MPa。
1.10发电机应能在失磁状态运行20min，以便使发电机卸掉负荷及高炉完成顶压的控制切换程序。
1.11由于高炉煤气的压力、流量在频繁波动，发电机要适应因煤气流量、压力波动而引起出力频繁波动的长期运行工况。
由于高炉短时休风时有发生，为避免休风后发电机与电网解列及复风后繁锁的并网过程，发电机应在高炉休风期间（3小时）可作电动机运行（5%＜有功功率＜10%），向电网输送无功，同时复风后自动过渡到发电工况运行。
1.12发电机绕组接线为Y接法，其出线设在发电机励端下方，为六根出线。
1.13发电机中心高为1260mm（底座下平面至轴中心，暂定，需与透平主机标高一致），底座为整体底座。
发电机联轴器法兰由透平主机厂配套，发电机厂家装配，并与发电机转子一起做动平衡。
为了装设保护联轴器的安全防护罩，要求发电机厂家提供发电机前轴承端盖与轴承座的连接尺寸。
1.14发电机设计使用寿命30年。
1.15发电机温度测量及保护要求
1.15.1发电机应装设以下测温元件：
定子铁芯埋设6只测温元件，定子绕组每相埋设2个双支测温元件，测温元件为三线式Pt100铂热电阻；轴承座带有就地指示温度和预埋型三线式Pt100铂热电阻及现场防爆接线盒；发电机进风和出风区装有就地指示温度计及三线式Pt100铂热电阻，并向甲方提供热电阻接线箱端子接线图。
1.15.2按GB/T7064-1996规定，对于发电机振动测量为轴承座的振动；发电机带测振探头（包括探头、前置器，每轴承1套）及延伸电缆。
1.16除满足以上技术条件外，发电机及其配套设备、噪音标准应符合国家及行业有关技术标准（小于90dB）。
1.17发电机基础螺栓长度待基础厚度确定后由发电机厂家以传真方式提供透平主机厂、设计院；励磁柜外形尺寸按2200mm×800mm×600mm、颜色按RAL7032设计制造。
1.18发电机允许短时超速到3350r/min，运行2分钟而不影响机组的平衡及振动。
1.19发电机在严格监视温升的条件下，允许通过调整功率因数，在超10％额定功率运行。
1.20空气冷却器的设计，在一组冷却器停止使用时，能带75%额定负载运行，发电机不超过允许温升。
在这种条件下，冷却空气的温度可高于40℃。
1.21电机在额定功率运行时，其温升限制应符合GB755规定（按F级绝缘B级考核）。
1.22定子绕组在冷态下，各相或分支直流电阻之差在排除由于引线长度不同而引起的误差后应不超过最小值的1.5%。
1.23承受不平衡负荷能力：
稳态I2/IN:
当发电机三相负载不对称时，每相电流均不超过额定电流IN，且相序电流分量I2与IN的比值I2/IN=0.08时能连续运行。
暂态（I2/IN）2t：
发生不对称故障时，故障运行最大（I2/IN）2与时间t的乘积满足（I2/IN）2t=15s。
1.24非正常电压运行：
当发电机运行在±10%额定电压范围内，功率因素0.8等额定工况时，能发出额定功率而不至于引起失步和损坏设备。
1.25发电机各部分结构强度，在设计时考虑能承受发电机出口端电压为105%的额定电压满载三相突然短路故障。
突然短路后定子绕组无有害变形，并通过GB7064-2008规定值80%的耐压试验即为合格。
1.26发电机在额定电压和转速下，开路时测量的线电压上弦波形失真度不超过5%，高次谐波系数不超过1.5%。
1.27发电机应能承受1.5倍的额定定子电流历时30s而无损伤。
2.励磁系统
2.1用途及适用范围
本自动励磁调节器适用于无刷发电机励磁调节系统，用于对发电机在空载和电网中各种正常或异常的运行工况下，对发电机进行有效的励磁控制，实现PID调节，同时设有恒电压、恒电流、恒功率因数和恒无功自动调节手段。
2.2技术要求及功能
2.2.1发电机采用微机型GEX-2000B励磁柜（北京科电亿恒），必须提供与TRT或其它控制系统计算机通讯的接口，控制电压的为DC220V.
2.2.2励磁系统强励倍数不低于1.8倍。
2.2.3励磁系统应保证发电机能在发电运行状态和电动运行状态间的相互平稳转换，电动运行状态能够运行3小时。
励磁在四恒、自动和手动之间切换时实现无扰动。
2.2.4励磁系统应具有维持3倍以上额定电流的短路电流持续3秒的能力。
2.2.5在发电机突然解列后，励磁系统具有维持机组稳定运行在2700~3000r/min的适应能力。
2.2.6发电机主机采用逆变灭磁加磁场断路器灭磁方式，主励磁机采用非线性电阻过电压保护。
2.2.7自动励磁调节器应满足发电机各种工况的励磁调节（手动和自动）和强励磁的要求，强励时间不低于20s，具有恒电压、恒电流、恒功率因数和恒无功自动调节四个环节。
2.2.8为满足高炉煤气顶压发电的特点，励磁调节应保证发电机在起动至并网过程中能平稳升压，发电机并网后能进行恒无功功率或恒功率因数或恒机端电压或恒电流的自动调节。
2.2.9自动励磁调节器要适应发电机输出功率频繁波动的运行要求。
要满足在运行中由发电机状态过渡到电动机状态运行的要求，同时也要满足在运行中由电动机状态恢复到发电机状态，其励磁调节装置应具有自动适应的能力。
当发电机作电动运行时能发出无功，输出无功可以调节。
2.2.10自动励磁调节器采用双通道配置，通道之间互为备用，可实现无扰动切换，每个通道内含有手动和自动调节方式。
功率回路为双整流桥配置，互为备用，每个整流桥带交直流输出/输入开关。
2.2.11自动励磁装置可接受DCS和控制柜（同期屏）硬接线控制命令，具体包括：
增磁/减磁
投入/退出
通道切换
运行方式选择
2.2.12自动励磁装置建压方式能实现以下两种方式
零起升压
网压跟踪
2.2.13自动励磁调节器应有下列限制、保护功能：
低励限制
过励限制
PT断线保护
V/Hz限制
顶值限制
误强励保护
空载过电压保护
欠励保护
旋转二极管故障报警
2.2.14自动励磁调节器显示信号（干接点和Modbus通讯方式）
所有的限制保护动作信号
灭磁开关闭/合
运行指示
参数显示（采用通讯方式）
励磁系统电压、电流送出4～20mA信号至DCS，励磁控制柜有电流、电压显示仪表
2.3性能指标
针对技术要求，励磁系统应达到如下性能指标：
2.3.1自动励磁调节器应保证同步发电机正常运行下其端电压静差率≤0.5%。
2.3.2调差范围：
±15%，级差0.1。
2.3.3自动励磁调节器自动调节范围20%~130%的额定电压。
2.3.4自动励磁调节器手动调节范围20%空载额定励磁电流~110%满载额定励磁电流。
2.3.5发电机在空载额定电压状况下，当电压给定阶跃响应为±10%时，自动励磁调节器应保证发电机电压超调量不大于阶跃量的30%，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10S。
2.3.6励磁系统采取交、直流（220V）双路热备的方式，确保稳定可靠。
2.3.7当机组发生故障时，除发出报警信号外，能实现快速灭磁。
2.3.8具有高度智能化的自检系统，能在线查看故障报警信息。
2.3.9当发电机突然零起升压时，调节器应能保证其端电压超调量不超过额定值的15%，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10S。
2.3.10励磁系统响应比为2单位/s。
2.3.11励磁系统的电压响应时间：
上升（强行励磁）不大于0.08s，下降（顶值电压减少到零的时间）不大于0.15s。
2.3.12在发电机空载运行状态下，频率每变化1%，自动励磁调节器系统保证发电机电压的变化值不大于额定值的±0.25%。
励磁系统在发电机机端电压频率有较大幅度变化时，仍能维持正常工作。
2.3.13励磁调节器交流工作电源电压在短时间（不大于强行励磁时间）波动范围为55%~120%额定值的情况下，励磁调节器能维持正确工作。
可确保励磁调节器强行励磁和快速减磁的需要。
2.3.14在任何可能情况下，励磁系统保证励磁绕组两端过电压的瞬时值不超过出厂实验时该绕组对耐压试验电压幅值的70%。
2.3.15在额定功率下，当发电机突然甩负荷到零，发电机电压超调量符合国家标准规定。
2.4主要功能
发电机采用带同轴交流主励磁机及永磁副励磁机的无刷励磁方式。
TRT发电机装置中的励磁控制单元为双通道微机励磁调节装置，其励磁调节装置应能对发电机实现手动、自动的强励磁及快速灭磁的要求，同时具备下列几种调节功能：
按恒电压自动调节；
按恒电流手动调节；
按恒功率因数自动调节；
按恒无功功率自动调节；
励磁调节装置应具备自身故障保护、报警功能。
励磁装置调节能实现现场和计算机远程自动、手动操作。
2.5试验
2.5.1励磁厂家按GB/T7409.3-2007的要求进行出厂试验，并请业主及甲方派员参加。
2.5.2主要出厂试验项目
⑴ 介电强度试验
⑵ 自动电压调节范围的测定
⑶ 手动励磁调节范围的测定
⑷ 自动/手动切换试验
⑸ 限制、保护功能模拟试验
⑹ 操作控制回路动作试验
⑺ 整体输入、输出特性试验
3.同期装置
3.1概述
自动准同期装置是利用滑差检查、压差检查及恒定导前时间的原理，通过时间程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进行综合而成的，它能圆满地完成准同期并列的基本要求。
本工程每台发电机采用一台SID-2AS型发电机自动准同期并网自动准同期装置、一台SID-2SL-A型发电机手动同期并网微机同期表。
3.2同期装置主要功能及技术参数：
3.2.1装置可供发电机或线路并网复用，具备自动识别并网性质的功能。
3.2.2装置以精确严密的数学模型，确保差频并网（发电机对系统或两解列系统间的线路并网）时捕捉第一次出现的零相角差，进行无冲击并网。
3.2.3装置在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，对待并机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现快速并网。
3.2.4装置具备自动识别差频或同频并网功能。
在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值时将立即实施并网操作，否则进入等待状态，并向上级调度传送遥信信号。
3.2.5发电机差频并网过程中出现同频时，装置将自动给出加速控制命令，消除同频状态。
3.2.6装置可确保在需要时不出现逆功率并网和无功进相。
3.2.7具备过压保护功能，一旦机组电压出现超出给定的过压值时（过压值可根据用户要求进行整定），立即输出持续降压信号，并闭锁加速控制回路，直至机组电压恢复正常为止。
3.2.8装置完成并网操作后将自动显示断路器合闸回路实际动作时间，并保留最近的8次实测值，可作为断路器工况稳定与否的信息。
3.2.9装置采用全封闭和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境。
3.2.10可根据整定的参数实施并列点单侧无压合闸或双侧无压合闸，单侧无压合闸时可设定无压侧。
3.2.11装置提供合闸接点和脉振电压的录波信号。
3.2.12装置提供两路RS485通讯接口。
3.2.13可以整定的同期参数和装置参数有：
允许压差、允许频差、待并侧TV二次实际额定电压、系统侧TV二次实际额定电压、过电压保护值、低电压闭锁值、系统侧TV二次电压应转角、允许功角、单侧无压合闸确认、无压侧选择、双侧无压合闸确认、同期对象类型、同频阈值、断路器合闸时间、均压控制系数、均频控制系数、自动调压功能选择、自动调频功能选择、同频调频脉宽、并列点代号、设备号、通讯波特率、装置控制方式、语言选择、装置输出方式、装置允许同期时间等。
3.2.14装置能适应TV二次电压为相电压57.7V或线电压100V，或直接接入AC220V电压,并具备转角功能。
3.2.15装置供电电源为交直流两用型，能自动适应110V、220V交直流电源，供电功耗不大于20VA。
3.2.16输入装置的系统侧及待并侧电压可适应AC10～264V范围,100VAC时功耗不大于0.5VA。
3.2.17在系统侧及待并侧电压均为100V时，录波输出脉振电压最大值可达20V。
3.2.18控制信号继电器（“合闸”、“加速”、“减速”、“升压”、“降压”、“同期闭锁”）是高抗扰光隔离无触点大功率MOSFET继电器，接点容量为600VDC、6A，接点动作时间小于2ms，可直接驱动断路器。
其他信号输出接点（“合闸录波”、“报警”、“就绪”、“装置闭锁”、“失电”、“同频/差频”、“功角越限”、“压差越限”）容量为AC125V/10A或AC250V/3A或DC30V/5A，动作时间小于10ms。
3.2.19测量精度。
频率范围35～65Hz时：
±0.01Hz；两侧电压高于46VAC时：
角度为±1°；电压<100V时：
±1V；电压>100V时：
±1%。
附件3供货范围
1.供货设备
名称
型号及规格
数量
备注
无刷励磁发电机13000kW10.5kV（包括冷却器、励磁系统、同期装置）
QFW13-2
1台
2.供货范围
每台/套设备包括以下部分：
2.1发电机（含底座、励磁机、垫铁及地脚螺栓螺母等）1台
2.2空气冷却器（含配对法兰）1套
2.3励磁控制柜1套
2.4轴承测温元件和接线盒（防爆型）2套
2.5测振探头、前置器及8m延伸电缆、控制仪表2套
2.6随机备件1套
发电机接地碳刷100%
碳刷架100%
快速熔断器100%
旋转二极管50%
轴承测温元件100%
轴瓦100%
发电机油封片100%
发电机拆装转子接长轴1套
乙方对发电机、同期装置及励磁控制系统功能、设备完整性负全责。
3.供货周期：
按照甲方要求交货，施工现场交货。
注：
所供设备均带配对法兰及连接件、密封件
主要设备供应商清单
序号
主要设备名称
供选择的供应商
1
发电机（含励磁装置）
南阳防爆集团股份有限公司
南京汽轮电机（集团）有限责任公司
上海电气集团上海电机厂
东方电气集团东方电机有限公司
2
轴振动、轴位移监视仪表
本特利
罗克韦尔
凯吉斯
3
温度变送器\安全栅\配电器\隔离器
深圳万讯自控有限公司
日本KINGBOW公司
重庆川仪总厂有限公司
4
发电机同期装置
深圳市国立智能电力科技有限公司
上海阿海珐电力自动化有限公司
西门子电力自动化有限公司
注：
所有相同设备采用同一厂家相同规格型号的产品。
附件4甲、乙双方的责任
1.甲方责任
1.1甲方将按附件5的第一条的要求向乙方提供资料（包括入网等资料）。
1.2对于乙方提出的疑问，甲方在3个工作日内答复。
2.乙方责任
2.1发电机（包括励磁及同期装置）设计图纸出来后，须经甲方审核通过后才能进行加工制作，制作应严格执行相关标准，并对制造质量负责。
2.2未经甲方的许可，乙方不允许将设备制造及供货以任何形式转包给甲方指定的供货厂家以外的单位。
2.3在乙方设计制造期间，甲方提出少量修改，乙方应该进行相应修改并不影响交货期；若改动量较大，按照合同相关条款执行。
2.4在设备发货之前，乙方在其工厂内对所有部件必须进行预组装和试运转，并负责解决试运转过程中存在的质量问题。
甲方派遣监制和验收人员将按照相关制造和检验标准对设备进行出厂验收。
乙方应向甲方提交出厂检查试验记录和质量合格证书，并由甲方确认后才能发运。
甲方要求乙方在机组出厂前将定子、转子、轴承、底架等按图纸全部预装，届时提前通知甲方派员参加监制。
监制内容：
⑴抽转子检查；
⑵空气冷却器水压试验；
⑶定子、转子绝缘检查；
⑷定子三相平衡检查（电压或电阻）；
⑸定子耐压试验检查；
⑹定子与转子径向间隙检查；
⑺转子按国标做高速动平衡。
2.5在甲方工厂进行设备安装、调试、清洗、空负荷试车和负荷试车过程中，乙方应现场给予指导、监督和帮助，由于乙方的原因而造成工作不能顺利进行时，由乙方在保证不影响调试的前提下负责立即解决，甲方给予积极帮助。
由此产生的增加元器件等费用由乙方承担。
2.6乙方必须按附件5的第2条向甲方交付资料，资料10份，和Autocad2004电子版一份。
2.7在设备调试和保质期内，由于乙方制造等原因造成损坏，由乙方负责免费维修或更换。
若因甲方原因造成损坏，乙方应积极配合甲方整改。
3.乙方的人员派遣
3.1总则
乙方派遣人员到甲方指导工作，包括安装、清洗、调试和试车。
乙方必须派遣有技术能力、健康，并能胜任工作要求的技术人员。
3.2乙方派遣人员的工作范围和职责
3.2.1乙方派遣人员应到现场履行的责任和义务：
指导、监督设备的安装、清洗、调试，包括空负荷试车、热负荷试车；
3.2.2乙方提供设备的安装说明书，并由乙方派遣人员向甲方技术人员及安装、运行操作维护技术人员，就乙方供货设备的安装、运行操作维护对现场安装、运行操作、维护人员进行全面系统地培训，并解释安装说明的技术要求；
3.2.3乙方提供设备空负荷试车的方案和规程，经双方代表对空负荷试车的结果签字确认，经双方确认合格后，空负荷试车结束；
3.2.4乙方提供设备热负荷试车的方案和规程，派遣技术人员应参与热负荷试车。
经双方签字确认后认为热负荷试车成功，设备移交甲方，并签署相关
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