仿真机组励磁系统.doc
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1、励磁系统 3.1仿真机组3.1.1仿真机组仿真某特大型水电站水轮发电机组,安装1台仿真机组,额定出力为30kW。仿真机组主要由电动机、发电机、测量与反馈环节、接力器及仿真柜等组成。3.1.2电动机用来代替电站的水轮机,通过变频器仿真导叶的开度,来控制电动机的转速。电动机通过联轴器带动一台同步发电机,发电机配置励磁系统,采用自并励方式给发电机励磁。发电机出线分两路分别到励磁变压器和出口断路器上。发电机出口断路器出线接至主变压器上,主变压器出线通过交流配电柜上的出线开关并到400V系统。3.1.3仿真机组利用电动机带动发电机作为实物模型来演示水轮发电机组的工况,水轮机和接力器之间的物理联系通过仿真
2、柜内的PLC控制逻辑来实现,从而建立导叶开度Y与机组转速n之间的关联关系,使调速器调节开度Y就可以达到调节机组转速和输出功率的目的。当仿真发电机并网时,则向电网输出电能。3.1.4仿真机组电动机为鼠笼式全封闭自扇冷三相异步电动机;发电机为防护型卧式自扇冷三相交流同步发电机,采用三次谐波励磁方式,小型同步发电机通常自带三次谐波励磁方式,为仿真需要,可将发电机自身所带的励磁系统解除,改由励磁系统提供励磁。1.1发电机及励磁系统仿真范围1、发电机、可控硅励磁装置、励磁调节器(包括微机励磁调节器)。2、发电机的机电暂态特性以微分方程组描述,可控硅励磁装置和励磁调节器按传递函数建立数学模型。因此,发电机
3、电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电流、转速转子角度间的动态关系,可以准确地仿真。无论在发电机空载、并列、解列、增减转速、发电调相、增减有功、无功负载时的特性,都与原型一致。能仿真发电机各电气量参数、发电机故障及现象、励磁系统故障及现象。4.3.1 供货范围1、励磁变压器及附件(包括电流互感器、测温元件等)晶闸管整流装置灭磁及转子过电压保护装置励磁调节装置起励装置电气制动用励磁设备(包括制动变压器等)励磁系统控制、检测、保护、测量和显示设备等合同设备内所有连接电缆及附件(包括连接件及紧固件)。2、提供在技术规范中规定的备品备件、专用工具、维修试验设备。卖方推荐的备品备件、专用工具、维护试验设
4、备应按买方的选择供货。4.3.2 应提交的文件1、卖方提供给业主的技术文件和图纸的内容和份数按下表执行:序号项目数量1工厂标准和规程规范1套2供审查的图纸和技术文件5套3审查通过的正式图纸和技术文件5套4审查通过的档案图缩印本(尺寸为A3)2套5含审批通过的可复制的光盘(软件、档案图、说明书、设备清单等)1套6计算书、设备清单、逻辑图、安装进度表5套7各种说明书和试验报告5套2、电气图纸和说明书的特殊要求A.系统接线图图中应显示出设备与电源的连接,仪表、控制设备、元件及变送器的安装位置及代号,以及上述设备间的电气连接(系统图中应有包括设备元器件名称、型号、规格、数量的明细表及系统主要参数),系
5、统各设备代号应按买方要求进行编制。B.原理接线图图中应表明所供的控制设备的工作原理和电气连接,应包括以下内容:1.时间继电器和计时器的量程、工作原理和整定值;2.过程仪表的整定点和复归点;3.保护装置的整定值;4.熔断器和断路器额定值;5.控制电压以及推荐的电源回路过流保护值;6.励磁调节器参数调整范围。7.设备部件及元器件的明细表(包括名称、代号、型号、规格、主要参数和数量等)。C.安装接线图图中应显示控制设备各元件点与点间的连接(包括部件或模块的内部安装图),控制装置和端子排应正确地表示在其相应位置上。端子排的一侧应清楚地标明外部接线的连接。安装接线图应注明所用电缆的型号、规格等参数。控制
6、装置和端子排的标记应与原理接线图相对应。外接电缆有特别要求时应在图中说明。D.盘面布置图应标明控制柜和开关板前安装的设备和铭牌,并在图上按比例画出。同时还应标明设备名称、代号、规格、主要参数及数量等。设备代号应与系统结线图一致。应提供所有盘面设备和装置的清单,铭牌清单包括铭牌的尺寸和字体大小。卖方应在相应的图上注明铭牌的镌板,作为供审核图纸的一部分。E.工厂组装和试验程序说明书在设备工厂组装和试验前,应提交列有所要做的每步检查细节的程序,以表明本招标文件的要求己得到满足。工厂组装和试验程序应以表格形式提供,分项列出每个试验,并表示出设计的预期结果,并留出空白供组装和试验时填写实际观测结果。试验
7、程序应包括所采用的试验值、可接受的最大(或最小)试验结果以及相应可接受的标准。如果工厂试验受到某种限制,则应给出充分解释,并经买方认可。F.搬运、装卸和贮存说明书应提交设备在现场搬运、装卸、贮存和保管时的详细说明书,并附有图解、图纸和重量。G.安装说明书卖方应向买方提供设备安装的详细说明书及表示安装顺序的相应图纸的缩影复印件。该说明书和图纸应包括设备安装期间应遵守的特殊注意事项等资料。H.运行和维修说明书卖方应提供详尽的运行和维修说明书,该说明书应包括相应图纸的缩影复制件、相应的部件一览表,所提供的全部设备的样本,还应包括运行、维修、拆卸或组装、以及订购更换部件时所必需或有用的资料。运行和维修
8、说明书内容应完整清晰,说明书中采用的术语和标记应与卖方图纸上采用的一致。运行和维修说明书应清楚他说明所供设备的工作原理、特点和电气控制操作要求,并包括系统主要参数及全部的整定值。4.3.3 基本技术要求1、仿真机组励磁系统采用自并励数字式静止可控硅励磁系统,励磁系统由励磁变压器、调节器柜、功率柜、灭磁柜(主要包括灭磁开关、非线性电阻、启励单元)等组成。2、微机励磁调节器其对应的两个通道均配有自动电压调节器(AVR)和励磁电流调节器(FCR)。AVR运行时,引入发电机端电压和发电机端电流进行调节;FCR和BFCR运行时,引入转子电流进行调节 。3、功率柜内应有两个整流桥互为备用。4、励磁系统正常
9、情况下采用残压启励,当残压启励失败时,则投入备用直流电源进行启励,整个启励过程由AVR软件监视和控制。5、仿真机组励磁系统采用快速直流灭磁方案,即灭磁开关在直流侧。灭磁回路主要由灭磁开关、非线性电阻以及相关的触发元件组成。正常停机灭磁:采用逆变灭磁方式,将励磁绕组的能量消耗在励磁变和发电机定子线圈上。事故灭磁:由灭磁开关与非线性电阻灭磁,将励磁绕组的能量消耗在非线性电阻上。6、主要辅助功能:最大励磁电流限制器、最小励磁电流限制器、定子电流限制器、强励反时限限制器、PSS、伏赫限制器、P/Q限制器、叠加控制(具有叠加的无功功率控制或者功率因数控制对自动电压调节器进行叠加控制)、PT故障探测及通道
10、切换、转子温度测量功能、励磁系统故障的在线检测和诊断、励磁系统现场的调试和试验功能、励磁系统状态和事件的记录功能。7、发电机正常停机采用逆变灭磁,事故停机采用灭磁开关灭磁,灭磁电阻及过电压保护采用线性电阻。8、励磁系统应具有对发电机组有电气制动的功能。9、励磁调节器的电路板均由24V直流母线供电。24V直流母线电源来自于两个全冗余电源组,分别为220V交流电源和220V直流电源系统。10、励磁系统的冷却方式采用分散供风方式。(1)功率柜内应装设带冗余的(1+1)风机组,正常运行时一台投入运行、一台备用,当风压降低时,另一台备用风机自动投入运行。(2)整流桥主用风机电源取自仿真机组励磁变自身电源
11、,备用风机电源取自所用电柜。(3)调节器柜正面应装一排风扇,将调节器柜的热风排除,其电源取自所用电柜。11、励磁系统应是高起始响应型,其电压响应时间在电压上升(强行励磁)时应不大于0.08 s,在电压下降(快速减磁)时不大于0.15s。12、励磁系统顶值电压为发电机最大容量时励磁电压的2.5倍,当发电机端正序电压为额定值的80时,励磁顶值电压应予以保证。13、励磁系统在最大容量励磁电流的2.0倍下的允许时间不小于20s。14、在规定的发电机进相(发电机从电力系统吸收无功)运行范围内和突然减少励磁时,励磁系统应保证发电机的稳定和发电机电压的平滑调节。15、励磁系统应能在机端频率为4577.5Hz
12、范围内维持正确工作。16、励磁系统的操作应有现地和远方两种方式。除非另有规定,卖方应提供与电站计算机监控系统接口所需的所有辅助设备,不管在本合同文件中提到与否。17、为满足现地操作及监视要求,在励磁柜上应至少应能进行下列操作,并有相应指示。A.现地远方操作转换。置于“现地”方式时,远方操作应被闭锁。现地远方操作转换应由带钥匙的转换开关实现。B.励磁投退;C.励磁调节器I/II选择;D.自动电压调节(AVR)/励磁电流调节(FCR)选择;E.励磁增减操作;F.磁场断路器分合闸操作;G.手动起励;H.PSS投退操作;I.其他。18、励磁系统的远方操作,至少应包括下列各项。卖方也可提出建议方案,供买
13、方批准。A.接受远方正常开、停机指令,进行开、停机顺控操作;顺控程序由卖方与相关第三方厂商(包括电站计算机监控系统设备、水轮发电机组设备厂商等)协调后提出,并由买方批准。B.现地远方切换;C. 励磁调节器I/II选择;D.自动电压调节(AVR)励磁电流调节(FCR)选择;E.恒无功功率恒功率因数运行方式选择;G.励磁增减操作;F.无功功率功率因数设定;I.磁场断路器的分合闸操作;H.PSS投退。4.3.4 基本技术要求4.3.4.1励磁变压器柜技术要求1、励磁变压器柜内有发电机出口电流互感器、励磁变压器、断路器等设备。 2、励磁变压器型号为SG9-10kVA(0.4/0.2kV),为户内、自冷
14、、无励磁调压、环氧树脂浇注的三相干式整流变压器。3、励励变压器在其额定容量下运行时,并考虑整流器产生的特征及非特征谐波损耗的影响,线圈的最高温升(用电阻法测量)为80K,线圈最热点温度不超过130C在任何情况下不应出现使铁芯、其他部件和与其相邻的材料受到损害的温度。4、变压器应能在110额定电压下长期连续运行,并能在130额定电压下运行60s。5、变压器应能承受发电机最大容量时励磁电流的2倍历时20s。6、在变压器绕组实测的相间直流电阻的相互差值不应超过实测平均值的2。变压器绕组的直流电阻现场实测值与同温下产品出厂实测值比较,相应变化不应大于2。7、变压器三相电压不对称度不应大于1。8、承受短
15、路电流的能力9、变压器承受短路的能力应符合IEC726出版物的规定。当变压器高压侧系统为无穷大时(即系统阻抗值为零),高低压线圈应能承受低压出线端三相短路电流历时2秒钟,此时线圈的平均温度不超过250。变压器的机械强度应能满足短路稳定的要求,各部位应无损坏、明显位移和变形。短路后保证变压器可继续运行。10、在变压器低压侧应提供过压保护设备以保护变压器和静态励磁系统。11、变压器应提供合适的接地端子,以便与电厂接地网连接。4.3.4.2 晶闸管整流装置技术要求1、晶闸管整流装置采用三相全控桥式结线,它应满足下列要求:A.满足发电机各种工况下(包括强励)对励磁系统的要求,整流桥并联支路数应为3,各
16、支路串联元件数为1。B.晶闸管整流桥中并联支路数按(1+1)原则考虑冗余,即一桥故障时能满足包括强励在内的所有功能,二桥故障时能满足除强励外所有运行方式的要求。C.并联支路应保证均流系数不小于0.85。并至少有利用每支路交流电缆的均流方式。D.在发电机额定负荷运行温度下,晶闸管整流器所能承受的反向重复峰值电压应该不小于2.75倍励磁变压器二次侧最大峰值电压。E.每一晶闸管整流器回路应装快速熔断器,以便在某一晶闸管事故时熔断器熔断,防止其影响其它回路。F.晶闸管整流组件(包括晶闸管,指示灯、触发回路、过压保护元件和散热器等)应设计成模件型式,便于互换和检修。G.功率整流单元应设导通检测装置及脉冲
17、信号检测装置。H.在功率整流柜面板应能指示每一桥臂晶闸管的工作状态。I.整流柜内所有控制回路应采用屏蔽电缆,并与柜内交、直流电源回路隔离。J.功率晶闸管组件应采用具有国际先进水平的国内一线品牌产品。晶闸管元件反向重复峰值电压、额定正向平均电流,单桥的负荷能力均应满足相应的要求。2、晶闸管整流器保护回路A.晶闸管整流器应具有过电流和过电压的保护。B.晶闸管元件应设有抑制晶闸管换相过电压的保护。C.触发回路应能防止故障条件下重复换相。D.其它保护回路。3、冷却方式A.晶闸管应采用强迫风冷方式。B.卖方应为每个整流柜提供2套冗余的全容量的冷却风机。每一套风机应能提供每柜所需要的全部冷风、另1套备用。
18、当风机故障时,备用风机能自动投入。风机必须能在最大负载下连续运行。风机所有控制设备,包括操作、保护、检测设备均由卖方提供。C.卖方应为每个整流柜提供空气过滤器。空气过滤器用于滤出入口空气中的尘埃。空气入口不应靠近地面。整流柜热风经各柜分隔的排风道排人机组单元控制室吊顶内。排风道的设计及其与第三方设施的衔接将在设计联络会上协商确定。D. 冷却风机应设计成主各自动轮流工作方式,并能在功率整流柜上指示冷却风机的运行状态。E. 冷却风机电源见6.2.15“辅助电源设备”。F.冷却风机应采用低噪音风机,在整流器柜前1米处测得的噪音不应大于65dB。G.冷却风机运行工况信号符合相关规定H.冷却风机应采用具
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