自动励磁调节器汇总.docx

1、自动励磁调节器汇总 1 前言 彭城电厂1号机组发电机为上海电机厂引进美国西屋公司生产技术生产的改进优化型QFSN-300-2型水氢氢汽轮发电机，容量为300MW，采用高起始响应无刷励磁系统，励磁调节器为中国电力科学研究院生产的WKKL-1B型微机励磁调节器。根据发电机运行规程第47条要求，发电机能否进相运行应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定。试验前中国电力科学研究院对试验的工况进行了静态稳定的估算，并经彭城电厂及江苏省电力调度中心认可，最后确定了进相试验工况。试验由中国电力科学研究院负责，现场指挥操作由彭城电厂负责；进相试验于2002年3月9日10日进行。彭城电厂1号发电机主要

2、参数如下：型 号：QFSN-300-2额定容量：300MW额定电压：20000V额定电流：10189A额定励磁电压：302V额定励磁电流：2510A额定功率因数：0.85额定转速：3000rpm额定氢压：0.31Mpa额定冷氢温度：46励磁机额定励磁电压：16V励磁机额定励磁电流：147AXd 1.86 Xd 0.223 Xd 0.16Tdo 8.15S Td 0.91S Td 0.041S2 试验目的2.1 由于超高压、长距离输电线路的日益增多，线路充电功率给电网的安全、稳定运行带来一系列问题，在线路轻载时，母线及线路电压过高的问题尤为严重。采用发电机进相运行吸收过剩无功，降低母线电压是解决

3、母线及线路电压过高问题的一种方法。但由于发电机进相运行时对系统稳定和其端部发热等有不良影响，所以需要进行发电机进相试验，核定进相运行范围，并获取在进相运行时220KV母线及厂用电压变化的经验数据。22 通过进相试验，验证低励及继电保护的正确性。指出在保护、监测方面存在的问题。3 发电机进相运行的限制因素彭城电厂工程设计装机为2台300MW机组，两条220KV母线为双母带旁路接线方式。彭城电厂与系统联系紧密，机组在进相运行时，如果电网有大的扰动，进相机组不会对主网的暂态稳定构成威胁。发电机进相运行时主要受发电机端部结构件温升和静稳极限等的限制。3.1 发电机静稳极限的限制发电机在不同有功负荷下所

4、能吸收的无功最大值，随发电机有功负荷的改变而改变，因此首先计算在某些特殊运行点的进相无功值，以及进相状态下最大功率角值，进而推广到其它情况。等值电路图如下：Eq I Uf Uxt Xd Xb X由等值电路图，其中Eq为发电机内电势，Xd为发电机同步电抗，Uf为发电机端电压，Xb为主变电抗，X为线路电抗，Uxt为系统电压。由于彭城电厂母线出线较多，系统电压不易确定，且归算下来的线路电抗X也比较小，所以本次计算可近似的将220KV母线电压作为系统电压，主变电抗Xb做为系统电抗Xxt。通过一系列的计算可求出进相时功角的限制值：从汽轮发电机功率关系式：可以看到发电机在进相运行时，进相深度增加，发电机E

5、q降低，Uxt相应的有所下降。为了保持有功P不变，而角的增大使发电机静态稳定度降低，根据静稳定判据dp/d0,也就是功角90范围内，发电机具备静稳定能力，为了获得一定的静稳定储备，一般采用按功率限制的办法，如静稳定极限按发电机的额定有功0.1Pe计算，估算得功角=70，为静稳定限制值。此时发电机的稳定储备系数K=1.06,可有6%的静稳定储备。因此我们在试验中监视功角应不超过65，作为防止发电机失稳条件。根据计算最大进相无功不得超过150Mvar。3.2 受定子端部发热的限制发电机组进相运行时，定子边段铁芯和端部结构件的发热会增高，甚至会超过其允许温度限额，这也是限制发电机进相运行的因素。这是

6、因为，当发电机进相运行时，定子和转子绕组端部的漏磁场叠加，造成发电机端部的合成磁密增高，并对定子以同步转速旋转，在边段铁芯和结构件中引起损耗，并且损耗值与轴向磁密的平方成正比，所以此时会引起边段铁芯和端部结构件压板，铜屏蔽等发热增加，对发电机稳定运行产生较大影响，从而限制了发电机的进相运行深度。发电机边段铁芯和端部结构件的温度限额如下：定子铁芯轭部：120定子铁芯齿部：120定子铁芯端部：120定子槽内线圈：90定子线圈出水：81定子线圈进水：50冷氢：46出油：70轴瓦：90磁屏蔽和铜屏蔽及压指：1803.3 受厂用电压的限制在进相运行时，由于发电机端电压下降，厂用电压将下降。按要求不得低于

7、厂用电压额定值的95%，彭城电厂1号机组厂用变不是有载调压变压器，厂用电压下降至额定值的95%时会影响厂用正常工作，所以发电机的进相深度以厂用电压下降不低于额定值的95%为限。3.4 调节器方面的限制彭城电厂1号机的励磁调节器是电科院研制的WKKL型微机励磁调节器。试验前预置了四组可供选择的低励限制曲线，以备进相试验结束后，按试验结果及调度要求选一组低励限制曲线作为运行曲线。为检查进相运行时微机自动励磁调节器的运行稳定性及低励限制性能，在进行进相运行试验时选择第一组低励限制曲线实际进行检验。3.5 保护方面的限制在进相运行时，由于发电机电压降低，励磁减少，经过电压闭锁的一些保护可能误动，所以要

8、检查失磁保护，对称过负荷，阻抗保护的定值。另外，厂变复合电压过流保护也应在试验中加强监视。4 试验方法及测量对象4.1 试验方法试验选在负荷低谷时进行。在试验过程中将1号发电机WKKL励磁调节器放在自动状态。厂用电仍由#1高厂变供电，电网运行于正常状态。试验工况按表1逐一进行，测量表计于试验前接入。试验时在调节至测温升工况后，稳定至各温度测点温升每小时不超过1时，测取发电机端部各结构件温度和运行参数，在端部结构件有较大裕度情况下，继续调节无功至测参数工况，测取各运行参数。然后再进行下一个工况试验。4.2 试验工况及测量对象表1 进相试验工况有功（MW）无功（Mvar）说明17034测参数、温度

9、170.1-60.3测参数、温升170-82.6测参数、温升170.5-102测参数246.8-26.6测参数、温升246.4-38.4测参数、温升302.841.5测参数、温升30115.5测参数、温升表2 电气测量对象及仪表序号测量对象测量接点部位测量仪表及方法1发电机有功功率P发变组测量回路WFLC电量分析仪2发电机无功功率Q发变组测量回路WFLC电量分析仪3发电机定子电压Uf发变组测量回路WFLC电量分析仪4发电机定子电流If发变组测量回路WFLC电量分析仪5发电机功角发变组测量回路WFLC电量分析仪6系统电压Uxt网控控制屏标准表7功率因数COS发变组测量回路WFLC电量分析仪8调节

10、器输出电压Uff发变组测量回路WFLC电量分析仪9调节器输出电流Iff发变组测量回路WFLC电量分析仪106KV11段电压厂用控制屏标准表116KV 12段电压厂用控制屏标准表 表3定子铁芯及端部测温点埋设位置热点偶编号定子铁芯SS剖面轭垂直槽32与33之间齿部轭水平（接近）槽44与45之间齿部定子铁芯NN剖面轭垂直槽32与33之间齿部轭水平（接近）槽44与45之间齿部磁屏蔽MM剖面垂直水平齿压板（励端）槽30与31之间齿部槽45与46之间齿部铜磁屏（励端）相对于32槽位置相对与45与46槽之间定子铁芯FF剖面轭水平（接近）槽44与45之间齿部表4 温度测点及测试测量对象数量测点位置测温元件测

11、量方法定子线圈54线圈层间铜电阻0时50双线巡测仪出线瓷套出水冷氢6出线瓷套铜电阻0时50双线CRT定子线圈出水54水接头铜电阻0时50双线巡测仪冷氢4汽端铂电阻0时100三线CRT冷氢4励端铂电阻0时100三线CRT热氢1汽端铂电阻0时100三线CRT热氢1励端铂电阻0时100三线CRT定子铁芯14齿和轭部铜-康铜热电偶巡测仪定子铁芯2端部结构件铜-康铜热电偶巡测仪定子总进出水管1汽端出水铬镍-康铜热电偶CRT定子总进出水管1励端出水铬镍-康铜热电偶CRT5 试验结果和数据分析5.1 试验结果试验结果见表59表5 进相运行实测数据12345678P(MW)170170.1170170.524

12、6.8246.4302.8301Q(Mvar)34-60.3-82.6-102-26.6-38.441.515.5Uf(KV)20.319.319.018.919.719.620.320.1If(A)46005100556558027264733285848545()27.344.148.550.139.142.842.444.2Uxt(KV)240.8238.3237.9237.8241.7240.2241.7240.8COS0.9770.9370.8920.8630.9960.9920.990.999Uff(V)10.08.07.87.310.510.113.512.6Iff(A)78.5

13、60.458.356.176.370.498.292.5U6kv 11 (KV)6.155.875.835.776.145.966.146.07U6kv 12 (KV)6.215.895.855.826.206.036.206.13表6 冷却介质温度数据工况氢压（Mpa）汽端冷氢温度（）励端冷氢温度（）汽端热氢温度（）励端热氢温度（）汽端总进水温度励端总进水温度1P=170MWQ=34Mvar0.30140.439.838.542.42P=170.1MWQ=-60.3Mvar0.30441.940.040.144.33P=170.MWQ=-82.6Mvar0.30542.541.141.645

14、.74P=246.8MWQ=-26.6Mvar0.30342.141.041.946.05P=246.4MWQ=-38.4Mvar0.30543.541.542.149.96P=302.8MWQ=41.5Mvar0.30443.642.346547P=301MWQ=15.5Mvar0.30645444857表7 定子铁芯机端部结构件温度和温升数据 工况温测位置P=170.1MWQ=-60.3MvarP=170.MWQ=-82.6MvarP=246.8MWQ=-26.6MvarP=246.4MW Q=-38.4MvarP=302.8MWQ=41.5MvarP=301MWQ=15.5Mvar编号位

15、置温度温升K温度温升K温度温升K温度温升K温度温升K温度温升K5535段垂直轭部6018.16017.56118.96218.56319.4641956槽3233间齿部6220.16118.56320.96521.56622.467225735段水平轭部5917.15916.56118.96218.56319.4631858槽4445间齿部6119.16118.56219.96521.56622.46621591段垂直轭部5513.15613.55613.95713.55814.4581360槽3233间齿部5917.16017.56118.96319.56521.46520611段水平轭部5

16、513.15714.55714.95713.55915.4581362槽4445间齿部5412.15613.55613.95612.55814.4591463磁屏蔽垂直5715.15916.55916.95915.56218.4631864磁屏蔽水平5614.15613.55916.95915.56218.4631865齿压板3031间齿部5210.1529.56219.96319.56420.4682366齿压板4546间齿部67铜屏蔽相对32槽位置68铜屏蔽相对4546槽位145105264222.912584147105.513996.716912513954段水平轭部60206119.

17、962216321.56421.7652114054段槽4445间齿部62226220.963226624.56724.76824汽端冷氢41.942.542.143.543.645励端冷氢40.041.141.041.542.344注：表中5565测点温升数据系当时工况下与汽端冷氢温度之差；68140测点温升数据系与励端冷氢温度之差；66、67测温点损坏，其数据没有记录。表8 定子线圈温度和温升数据序号工况编号123456789101112131415161718192021222324252627进水温度槽号12345678910111213141516171819202122232425

18、26271P=170.1温度47.248.348.548.648.448.547.948.148.849.048.357.948.849.148.849.348.849.350.149.450.050.350.050.350.149.149.640.1Q=-60.3温升K7.18.28.48.58.38.47.88.08.78.98.217.88.79.08.79.28.79.210.09.39.910.29.910.210.09.09.52P=170温度47.348.548.548.948.648.747.848.048.950.149.159.648.950.449.352.649.252

19、.451.050.251.151.250.050.650.552.153.740.5Q=-82.6温升K6.88.08.08.38.18.27.37.58.49.68.69.18.49.98.812.18.711.910.59.710.610.79.510.110.011.613.23P=246.8温度53.855.055.455.254.754.754.254.455.255.954.464.055.055.355.255.355.155.556.855.756.156.856.356.656.355.556.043.3Q=-26.6温升K10.511.712.111.911.411.410

20、.911.111.912.611.120.711.712.011.912.011.812.213.512.412.813.513.013.313.012.212.74P=246.4温度55.157.257.156.856.355.056.156.456.156.555.565.058.056.357.156.256.057.157.857.157.459.157.557.257.657.856.944Q=-38.4温升K11.113.213.112.812.311.012.112.412.112.511.521.014.012.313.112.212.013.113.813.113.415.1

21、13.513.213.613.812.95P=302.8温度55.956.056.556.355.455.655.456.156.256.555.264.655.755.956.856.156.055.955.457.057.157.356.557.157.857.356.845.3Q=41.5温升K10.610.711.211.010.110.310.110.810.911.29.919.310.410.611.510.810.710.610.111.711.812.011.211.812.512.011.56P=301温度56.257.157.557.657.357.056.557.257

22、.658.656.866.457.357.657.757.857.55859.558.358.659.458.859.259.958.158.746.4Q=15.5温升K9.810.711.111.210.910.610.110.811.212.210.420.010.911.211.311.411.111.613.111.912.213.012.412.813.511.712.3序号工况编号282930313233343536373839404142434445464748495051525354进水温度槽号282930313233343536373839404142434445464748

23、4950515253541P=170.1温度49.949.650.150.250.150.549.749.650.250.150.154.459.250.150.349.649.549.549.749.350.150.549.750.149.749.550.640.1Q=-60.3温升K9.89.510.010.110.010.49.69.510.110.010.014.319.110.010.29.59.49.49.69.210.010.49.610.09.69.410.52P=170温度50.150.150.550.650.350.450.150.250.650.850.456.462.151.351.250.150.150.250.150.351.051.150.150.550.250.151.340.5Q=-82.6温升K9.69.610.010.19.89.99.69.710.110.39