发电机电气系统运行培训教材 - 图文

秦山第二核电厂发电机信电气系统的运行培训教材 第十章 10.1.3 励磁系统工作原理

如下图所示，这里对励磁系统的工作原理作以简要介绍。

励磁机单元转动设备及发电机转子一起以3000r/min的速度旋转。安装在励磁机大轴上的励磁机转子是永磁铁制成的，它有8对磁极。转动时在副励磁机定子绕组中感生出400Hz的交流电，额定电压274V，额定电流320A。一路经同步变压器（变比274V/5V）供给AVR，作为控制回路的工作电源。另一路供给可控硅整流器，经控制回路根据控制要求改变可控硅导通角，输出系统所要求的励磁电流，供给主励磁机。主磁机电枢在其磁场中旋转，感生三相交流电经旋转整流器整流后供给发电机转子。主励磁机有4对磁极，频率为200Hz。额定励磁电压为18.6V，额定励磁电流为246A。主励磁机的输出额定电流为3820A，额定电压为417V。对于发电机，其计算的额定励磁电压为460V，额定励磁电流为4503A。永磁机输出电流和主励磁机的励磁电压和电流均在KIT中有显示，测点位置如图所示。励磁机接地探测器与发电机磁场接地探测器探测主副励磁机的对地绝缘情况。用于AVR控制的发电机出口电压和电流取自

GSY100TU/GSY200TU及GSY005TI。自动励磁调节器有“恒定电压”方式（自动）及“恒定磁场”（手动），在“恒定磁场”方式下可远方控制可控硅整流桥后的可控硅控制角，在“恒定电压”方式下可远方设定发电机出口电压值，以控制主励磁机磁场电流，实现汽轮发电机电压和无功的调节。两种运行方式间的切换是无扰动的。

1．自动电压调节器AVR系统功能

秦山二期AVR系统采用日本三菱公司生产的双通道数字式自动电压调节器。该自动电压调节器设有冗余系统。重要卡件如CPU单元，同步变压器，可控硅部分，电源卡件均设置冗余。

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秦山第二核电厂发电机信电气系统的运行培训教材 第十章 每个卡件均有自检功能，一旦故障可以自动切换，不影响AVR的正常工作，并发信号提醒专业人员。而控制自动切换的卡件是单一的，没有冗余。因此，秦山二期的AVR系统具有较高的可靠性。

AVR的主要功能是根据有关的参数变化自动调节发电机出口电压。AVR有两种运行方式可实现其电压控制功能，即“恒定电压”方式和“恒定励磁”方式，前者通过设定电压目标值，由电压变化自动调节励磁电流，维持机端电压在目标值，相当于自动运行方式，后者维持励磁电流恒定，为使发电机出口电压满足要求，通过手动电压设定器改变励磁电流，相当于手动运行方式。考虑到各种可能的故障情况，AVR也设置有响应的保护，以维持电压的稳定：

低励限制（MEL）：根据有功功率的不同，限制最低励磁，以保证满足发电机的静态稳定性，防止失去同步。

过励限制（OEL）：随着励磁电流增加,励磁绕组及发电机端部的温度将上升超过励磁线圈的承受范围。

压频比限制(VFL)：电压与频率比值反映铁芯中磁通密度的大小。当其值较高时，表示磁通密度过大，这会引起铁芯的过热。此时通过该保护减励磁，避免发电机和主变的过励。

电力系统稳定器(PSS)：电力系统稳定器的作用是提高系统动态稳定性，根据输出功率调节励磁，向系统提供正阻尼，以改善电力系统阻尼特性。PSS投用与否由电网决定。

需要说明的是,秦山二期所用的AVR系统没有专门的逻辑触发强励信号，仅当励磁电流达到额定值的2倍时，发出一个“强励”信号，提醒运行人员。以上保护的动作情况均在主控KIT中有显示。

此外，对于可控硅元件，装设了过电压保护及过电流保护，分别用非线性电阻及快速熔断器作为保护执行元件。

2．AVR的运行控制

在“恒定电压”模式下，空载电压设定范围为10%~110%，升压时间50s，在带载时，电压设定范围为95%~105%，升压时间180s。在“恒定磁场”模式下，电压设定范围为10%~110%。AVR控制电压精度<±1%，取样周期20ms。

1）

AVR的电源

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秦山第二核电厂发电机信电气系统的运行培训教材 第十章

如上图所示，AVR有110V直流和220V交流两路总外电源，110V DC电流由LBQ/R004AR分两路供给，220VAC由LNQ分两路供给。一路110VDC转换成24V、48V，相应的一路220V先经变压成100VAC后整流成24V、48V。上述两路24VDC并联向各种励磁电流/电压变送器供电，两路48VDC并联向AVR维护盘供电。110VDC和100VAC并联向AVR的CPU单元及触发单元供电。110VAC还供给CPU的风机单元及各控制柜的柜内照明。另一路220VAC经变压成120VAC作为64E1的工作电源。两路DC110V向励磁开关的合闸回路和两个跳闸回路供电。“压频比保护继电器59G”、“电压平衡继电器60G”、励磁机磁场接地探测器及发电机励磁场接地探测器也是由110VDC供电。由上述可见，AVR重要部件的供电可靠性是很高的。失去AC电源，最大的后果是风机停止运行，最后可能造成可控硅热保护动作。失去DC电源，最大的后果是59G、60G及接地探测装置失去电源，造成励磁系统部分保护失去。

2）

AVR盘台布置

MX+8M继电器保护间布置有GEX001AR-004AR。GEX001AR即AVR维护盘。主要提供报警及状态参数显示。GEX001AR中有若干AVR控制电源开关，在其顶部有各个电压等级的电源指示灯，并有发电机电压（量程0~150V，变比为20KV/100V）。AVR输出，励磁电压和电流的显示。在GEX001AR还有AVR报警的显示与复位功能，其中“报警复位”按钮用以当报警不存在时复位显示。当“PIO卡件故障”时，会自动切换至备用PIO卡工作。当正常PIO卡修复后，按“正常PIO复位”可投入正常PIO卡，在按此键之前，“正常PIO复位”按钮会闪烁

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秦山第二核电厂发电机信电气系统的运行培训教材 第十章 以提醒运行人员投入正常使用系统的卡件。在GEX001AR中可通过相应按钮投入或退出AVR的“MEL”、“OEL”、“VFL”、“PSS”功能。AVR的运行方式，即“电压恒定”、“磁场恒定”方式的选择也可在GEX001AR中实现。此外，GEX001AR中还有测量接点用以检查测量及维护。在GEX002AR和003AR中，布置有AVR五组风机和CPU单元，继电器59G和60G位于GEX003AR中，GEX003AR背面是永磁机出口开关。GEX004AR（FCB）是励磁开关柜，其内有控制励磁断路器的两路110VDC电源，发电机磁场接地探测继电器64E1，励磁机磁场接地探测继电器64E2也位于其内。GEX004AR屏面有励磁断路器的合分状态的电器指示与机械指示。主控P07盘面上有励磁开关的合分按钮及指示，运行方式的选择按钮及指示，电压升降控制按钮和PSS的投切按钮，KIT中有运行参数和其他保护状态的显示。工频手动励磁柜GEX005AR。GEX006AR为中频调试电源柜，仅在调试AVR时，作为AVR的调试电源。

3）

励磁系统的运行

在汽轮机冲转到额定转速3000rpm时，在主控室通过合闸按钮合上励磁开关。励磁开关为机械保持断路器，如果AVR系统有异常信号，则将闭锁合闸。当励磁开关合上，风机开始运转。然后，在“电压恒定”模式下（即为正常运行模式），发电机出口电压在50s内由10%自动升至100%。在此后的正常运行中“OEL”，“MEL”，“VFL”均投入，根据机端电压以及有功和无功功率，自动调节励磁电流。当OEL，MEL，VFL动作条件满足时，主控和就地相应的指示灯会亮。对于OEL，当励磁电流不能探测到时，将闭锁OEL的动作。而当励磁电流的探测恢复正常而仍未投入OEL时，“OEL使用”指示灯会闪烁。

励磁开关的手动断开需要一个前提条件，即发电机出口断路器断开，否则其跳闸回路是断开的。当励磁开关故障跳开后，合闸红灯指示会闪烁，需要按下分闸按钮以确认。励磁开关断开后灭磁非线性电阻投入，防止在励磁机励磁绕组上产生过电压。在“恒定磁场”运行方式下，MEL、PSS及VFL均被闭锁，，仅OEL仍然有效，故正常运行时不宜投用此运行方式。

为了监测正常运行时副励磁机及主励磁机的对地绝缘情况，设置励磁机磁场接地探测系统及发电机磁场接地探测系统。发电机磁场接地探测器每6小时探测一次，每次15分钟，实际的测量时间为30S。也可以在就地通过选择开关手动测量。励磁机磁场接地探测器为连续探测，一旦发现接地故障，主控KIT中出现报警。就地出现掉牌。当故障消失后可手动复位掉牌报警。

10.2 电气系统的运行

10.2.1 概述

秦山第二核电厂的电气系统包括发电机主回路、厂用电系统和电力输送回路。

发电机系统包括发电机、励磁机、封闭母线、发电机出口断路器、主变压器以及高压厂用变压器等部分。厂用电系统又分为核岛和常规岛两个部分，其中核岛部分包括了公用和共用的电气系统。

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