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EX2100 励磁系统介绍及与EX2000励磁系统比较①
吕霞云 牛文斌 李志雄
(内蒙古苏里格燃气发电有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 017300)
摘 要:EX2100励磁系统是GE公司的第三代数字式静态励磁系统,主要用于GE公司的新型燃气轮机的励磁调节,本文对其励磁系统组成及励磁调节模块进行了介绍,与EX2000进行了比较。关键词:EX2100 数字式 励磁系统中图分类号:TM3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)11(b)-0034-03
EX2100励磁系统主要用于GE公司的新1.2励磁系统的作用
型燃气轮机的励磁调节,例如GE公司9E燃励磁系统在于向发电机的转子提供直气轮机采用EX2100与MKVI控制系统配套。流励磁电流,控制发电机的机端电压,使发随着我国对燃气轮机的大量引进,使得电机能够并到电网中。EX2100励磁系统得到广泛的应用。
1.3励磁系统的原理
(1)发电机转子末端安装有带旋转二极1 励磁系统概述
管的励磁机。
1.1励磁系统组成
(2)励磁机所产生的交流电由旋转二极(1)励磁机(功率回路)。管整流为直流电提供给转子做为发电机的(2)调节器(低压回路)。
励磁电源。
(3)励磁机的电源来自于励磁变,励磁变的原边接在发电机定子出口处。
(4)励磁变付边出口电压由晶闸管进行整流。
(5)励磁变有热保护装置。
(6)发电机灭磁是通过断开主励磁开关Q01,以及非线性电阻F01的放电作用实现
图1
图2图3①作者简介:吕霞云(1981—),女,助理工程师,主要研究方向为电力系统及自动化。 牛文斌(1963—),男,工程师,主要研究方向为电力系统及自动化。
李志雄(1982—),男,助理工程师,主要研究方向为电力系统及自动化。
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的。
(7)励磁包括以下几部分电源及控制回路。
(8)正常运行时励磁变提供电源的回路;励磁起动或发电机端电压突然下降时,由125V蓄电池组提供的起励/强励回路。
(9)晶闸管整流回路。
(10)控制晶闸管导通脉冲的控制回路。
2 励磁调节器
2.1调节器的作用
(1)励磁调节器决定励磁电流的大小。(2)主要功能。
①控制发电机定子端电压。
②确保发电机向电网输送电能的稳定性。
③当电网发生故障(如短路、负载波动)
图4
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时确保发电机的安全可靠运行。
④通过安全功能确保发电机在正常范围内运行。
(3)欠励。(4)过励。
(5)U/f磁通控制。2.2调节器原理
两个的励磁通道。(1)正常数字励磁通道。(2)备用的手动励通道。
两个通道之间可以平滑切换,切换时不会造成发电机定子电压波动。
如果是由于过励或Watchdog故障造成
由自动通道切换回手动通道,则故障消除后,会自动切换回自动通道。
2012 NO.32SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯3.2调节器部分
EX2000励磁系统的核心部分在于由四个模块组成的控制器,主要安装于功率柜内包括通讯模块(SLCC)、主控模块(SDCC)、微处理器应用模块(TCCB)、直流电源及反馈模块(DCFB)。主要安装于功率柜的硅堆背包箱内(如图1),相当于励磁控制系统的大脑,它的主要功能包括自动电压调节器(AVR)、手动电压调节器(FVR)、电场电流调节器(FCR)、过励器(OEL)、低励器(UEL)、触发块、过励过电压保护等。
(1)外围模块:第一部分为安装于功率柜内的工作电源供应模块(EXPS、GDPA)、驱动终端卡(NTB)、电流电压转换卡(PTCT)、继电器终端卡(RTBA)、SCR高压接口卡(SHVI)。第二部分为安装于辅助柜内的消磁控制模块(DE-EXCITATION)以及开关量模块(LTB)。这类卡件作为励磁系统的执行卡件,相当励磁控制系统的手脚,担负了EX2000励磁系统所有数字信号、模拟信号的输入输出,高低压信号的模数采样转换工作。实现与MarkV(燃机控制系统)、GPP(发变组保护系统)传输信号的接口功能(如图2,3)。
(2)接地探测器(如图4)。
(3)整套设备(包括励磁变压器、自动电压调节器、可控硅整流桥等)均为GE公司制造,设备型号为EX2000－j。励磁机最大输出电流为2000A、可控硅整流桥为单桥方式,AVR为微机型模块化设计。EX2000的AVR是GE公司第一代微机型励磁控制系
3 励磁控制系统比较
3.1功率转换部分
主要包括:从发电机定子出线处引出的11500V电缆、一台11500V/525V的1230kVA干式变压器、一台115000V/2500A交流侧闸刀、77mm可控硅一组(6只)、RC滤波保护电路、熔断器保护电路、直流断路器一台、引至发电机转子的电缆、一台直流起励开关、包括一只53mm可控硅的去磁电路。
.com.cn. All Rights Reserved.图6
统,技术应用尚不成熟,该系统具有先天性的设计缺陷。
表现为以下几点。
(1)位于功率柜硅堆背包厢内的主控卡件和硅堆周围的执行卡件为分散布置,显得非常凌乱。功率柜内卡件与卡件之间及功率柜与辅助柜内卡件之间的电缆,数量繁多,纵横交错,且电缆终端插头也众多,占据了大量空间。电缆分为两种:一种为传输弱电信息的计算机电缆;另一种为供电的电源电缆,路径模式通常都为从A卡件到B卡件再至C卡件。其中供电电缆为卡件提
图5
供5V、15V、30V的工作电压。以2PL为例说明,2PL电缆从SLCC卡连接至NTB/3TB卡再至SDCC卡、DCFB卡最后至TCFB卡,一条电缆中出现5个插头,分别为这五组卡件供应5V电压。由于这五块卡件都为主控卡,这条相当于励磁控制系统大脑的动力供给线,一旦出现问题,励磁系统即会瘫痪从而引起跳机。此类插头的插脚均采用铁芯涂锡的设计,由于振动、潮湿、腐蚀等因
图7图8 受腐蚀的印刷线路板
素,插脚的锡涂层会在几年内被氧化和磨
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电源。直流电源来自直流供电系统,交流电源由励磁变低压侧接入,经电源转换变压器变为120V。两组电源同时进入电源卡件EXPS,正常情况下由125V直流电源作为主电源,当125V直流电源消失时,电源模块自动切换至交流供电。此种供电方式有两个弊端,其一,交流电源回路需由机组发电时的机端电压变压后转换得来,因此交流电源只能在机组运行中才可提供;其二,提供交流电源的工作变压器仍需对励磁冷却风机提供电源,而冷却风机和控制系统共用一组交流电源,大大降低了供电可靠性,一旦此变压器发生故障将失去交流控制电源,控制电源的双冗余将得不到保证。在实际运行中,我厂曾出现过这样的情况,由于电源转换变压器线圈过热烧毁,结果使机组在其控制系统失去交流备用电源的状况下运行。
(5)原EX2000系统中的转子接地保护仅由单一的转子接地保护装置完成,无冗余配置(如图8)。
正是由于上述原因,无论如何也无法满足我国电力行业的《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》和《发电机反事故技术措施补充规定》中对励磁系统提出的“因励磁系统故障引起的发电机强迫停运次数不大于0.25次/年”、“自动励磁调节器应有备用,单一元件故障应不影响发
电机运行。主调节器故障时应能自动转换成备用调节器,双回路并列运行的调节器,一回路故障时,应有监测电路。”的相关技术要求。现大部分电厂都把EX2000控制系统升级为EX2100,除实现正常的励磁调节功能及保护功能外,还具有功能齐全的自诊断系统及模拟器用于快速的安装调试与故障处理,此外,其操作界面也更加友好、方便,更好的与MKVI(透平控制系统)配套。
损,而在磨损氧化处将产生一个较大的电压降,压降幅值在0.6V左右。如此幅度的电压降对于通常由接触器继电器构成的电气回路也许不会引起太大影响,但对于励磁控制系统大脑的主控卡件来讲,此电压降足以导致控制卡件CPU工作不正常,在欠压状态下主控卡件的CPU看门狗通常会动作,进而执行跳机程序引发跳机。由于电压是在几年里以非常缓慢速度下降,使得运行者并未马上觉察到这个危险。当其降至4.65V时,机组在没有预告的情况下突然跳机,其后发出的一连串与看门狗电路有关的报警。多年的运行经验表明,插头的积灰受潮氧化确实导致了压降,进而引起核心卡件工作不稳定诱发跳机(如图5,6)。
(2)由于原先的主控卡件紧贴硅堆安装,长期受到硅运行时释放的强热烘烤,卡件仅借助冷却风机冷却硅堆时向外发散的旁支气流进行通风冷却,其效果极其不良,如此长期运行大大缩短了卡件的寿命,影响稳定性(如图7)。
(3)原EX2000系统为单控制器方式,主控卡件只有一套,只要当主控卡件里的任意一块卡出现问题,均无一例外的执行跳机程序。
一种是125V直流电源;另一种是120V交流
参考文献
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(4)原EX2000系统的工作电源有两种:.com.cn. All Rights Reserved.(上接33页)
按照实验方法对高纯二氧五环样品pH值进行测定,测定结果列入表1。
结果表明,用“中性水”测定二氧五环pH值结果稳定。
2.2二氧五环成分及纯度测定
2.2.1方法
用气相色谱法,以氢气为载气利用自动进样器将二氧五环样品进入填充色谱柱,经分离后用TCD检测器检测,可以对二氧五环产品中甲醇、水、甲缩醛、三聚甲醛、乙二醇等物质进行含量分析。
2.2.2仪器
AgiLent70A气相色谱仪。2.2.3操作步骤
(1)打开安捷伦联机工作站,选择进样信号基线。
(2)点击“打开”,选择合适的标样方法。(3)更改实验信息及文件前缀。(4)检查方法栏中各项条件是否符合工作要求。
(5)择先前建立的分析方法,待色谱仪基线稳定后,用自动进样器进行样品分析,保存谱图数据,谱峰认峰正确后,由工作站
自动积分,并计算出分析结果。2.3二氧五环成品中水分测定
2.3.1方法
存在于二氧五环产品中的任何水分(游离水或结晶水)与已知当量的无吡啶库仑电量法卡尔费休试剂(碘,二氧化硫,有机碱和甲醇)进行定量反应,可得出水分的含量。反应式如下:
H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3
C5H5N·SO3+RON→C5H5NH·OSO2OR2.3.2试剂和仪器
卡尔费休试剂,瑞士万通831水分仪,玻璃注射器:5mL。
2.3.3分析步骤
(1)打开仪器,等待仪器指示平衡。(2)用注射器抽取1.0mL样品,快速注入水分仪后,确认后,仪器显示反应曲线。
(3)测定结束后显示结果即为水分含量(ppm)。
得到纯度较高、杂质较少的成品二氧五环。二氧五环成品通过纯度、微量水分、微量甲醇、微量甲醛等指标的检测确保二氧五环成品质量达标。
参考文献
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3 结语
通过催化剂硫酸含量、萃取剂氢氧化钠溶液含量、精馏后pH值大小的控制,可以
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