目录
一、系统参数及方案说明 (4)
1、系统配置表 (4)
2、励磁系统参数及性能 (6)
2.1参考的标准 (6)
2.2使用环境 (6)
2.3 励磁系统参数 (6)
2.4 励磁变压器 (7)
2.5 晶闸管整流装置 (8)
2.6 灭磁设备 (8)
2.7 过电压保护 (9)
2.8 起励 (10)
2.9 励磁调节器 (10)
2.10 需要的外部交直流电源 (11)
2.11 励磁柜 (11)
2.12 其他 (12)
3、FWL/B-660型励磁系统屏柜布置示意图 (12)
4、励磁系统的原理图 (12)
二、NES5100励磁调节器 (14)
1、硬件配置 (14)
2、技术描述 (14)
2.1 硬件资源 (14)
通道配置 (14)
核心芯片 (15)
信号采集 (15)
供电电源 (15)
调试监控 (16)
通讯接口 (18)
2.2 工艺结构 (19)
SMT生产工艺 (19)
接插件 (19)
机柜结构 (19)
插箱插件结构 (19)
电磁兼容 (20)
2.3 调节和控制功能 (21)
控制框图 (21)
调节规律 (22)
运行控制方式 (24)
开机升压方式 (25)
调差 (25)
限制和保护 (25)
通道开入开出信号 (27)
自检功能 (28)
容错功能 (29)
切换与跟踪 (30)
智能均流 (31)
录波及事件纪录 (32)
三、可控硅整流装置 (33)
1、结构布置说明 (33)
1.1结构布置方式 (33)
1.2结构布置特点 (36)
2、风机，风道，风压 (37)
3、铜母排的连接 (39)
4、可控硅过电压保护 (40)
4.1原理 (40)
4.2配置 (41)
5、隔离刀闸和快速熔断器 (41)
5.1隔离刀闸 (41)
5.2快速熔断器 (42)
6、均流 (43)
6.1原理 (43)
6.2常规均流 (43)
6.3智能均流 (45)
6.4实验手段 (45)
附件1：影响并列运行可控硅励磁整流桥均流的因素 (47)
附件2：集成智能功率柜的励磁系统 (57)
四、灭磁及过电压保护 (65)
1、灭磁原理 (65)
2、本系统采用的灭磁及过电压保护方案 (66)
2.1主回路原理图 (67)
2.2本方案的灭磁时序 (67)
2.3本技术方案的说明 (68)
2.4性能参数 (69)
2.5直流磁场断路器说明 (70)
五、其它辅助装置 (72)
1、初励装置技术说明 (72)
1.1初励装置工作原理 (72)
1.2初励装置整定参数 (73)
2、轴电压抑制器 (74)
2.1功能原理 (74)
2.2配置参数 (74)
2.3功率损耗计算 (74)
3、表计、分流计和变送器的选用说明 (76)
4、DGT-801D型发电机注入式转子一点接地保护数字装置 (77)
4.1转子一点接地保护装置构成原理 (77)
4.2转子一点接地保护装置特点 (77)
4.3装置主要技术参数 (78)
4.4 DGT-801装置应用业绩 (80)
5、RCS-985RE转子接地保护装置 (84)
6、ABB转子接地故障检测装置UNS 3020, V1/V2 (85)
一、系统参数及方案说明
1、系统配置表
整流元件在换向时，由于很
高，所以转向过电压
进口件清单
2、励磁系统参数及性能
2.1参考的标准
（1） GB/T 7409.1～3 同步电机励磁系统
（2） DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程
（3） DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件（4） DL/5000-94 火力发电厂设计技术规程
（5） SD 271-88 汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件
（6）国家电力公司标准汽轮发电机运行规程(1999年版)
（7） IEEE Std.421.4-1990 励磁系统技术要求准备指导
（8） IEEE Std.421.-1992 带PSS的励磁系统模块
2.2使用环境
（1）环境温度：0-40℃
（2）运行温度范围-10℃～+45℃
（3）储存时的温度范围-40℃～+55℃
（4）功率单元的设计的最高环境温度40℃
（5）环境相对湿度小于90％
（6）安装高度海拔高度小于2000米
（7）地震烈度7度，且各方向加速度小于或等于0.5g
（8）介质中无导电尘埃，无腐蚀金属和绝缘的气体或蒸汽。
2.3 励磁系统参数
A 制造厂南瑞集团公司
B 型式 FWL/B-660
C空载励磁电流1522 A
D 额定励磁电压466.9 V
E额定励磁电流4563 A
F允许强励时间（励磁顶值电流下） 20 s（可在线整定）
G励磁系统电压响应时间
上升不大于0.03s
下降不大于0.03s
H 励磁绕组两端过电压值
在任何实际可能的情况下，励磁系统应保证励磁绕组两端过电压的瞬时值不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的70%，灭磁过程中，励磁绕组反向电压不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的50%。
当励磁电流在小于1.1倍额定励磁电流下长期运行时，励磁绕组两端电压的最大瞬时值，不得超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%。
I 励磁系统的年不可利用率不大于0.05%
J 励磁系统投入商业运行后到首次故障间隔时间不小于 50000 h
K 励磁系统使用寿命不少于20y
L 励磁系统平均故障间隔时间（MTBF）不小于2501030h
M 励磁系统修复平均时间（MTTR）不大于 4 h
2.4 励磁变压器
A型式三个单相干式变压器
B额定容量：332500kVA
C额定电压： 20kV/950V
D绝缘等级： F级
E频率：50Hz
F连接方式：Y/△-11
2.5 晶闸管整流装置
A 晶闸管元件制造厂及型号5STP 28L 4200
B 晶闸管整流桥并联支路数 5
C 每条支路串联元件数 1
D 并联支路均流系数>0.99
E 晶闸管元件反向重复峰值电压4200V
F 晶闸管元件额定正向平均电流≥3170A
G 单个整流桥的负荷能力3000A
H 8柜并联时的输出能力14250A（连续）
I 退出1个整流桥的负荷能力11400A(连续)
退出2个整流桥的负荷能力8550A(连续)
J 整流柜冷却方式强迫风冷，遇到停风故障时正常运行允许发电机额定长期运行
K 冷却风机数量及工作方式 1（运行）+1（备用）
L 冷却风机额定值 400V/三相
M 风机噪声风机本体噪声＜70db，柜门关闭后噪声＜65db
N 交流与直流侧配置隔离刀闸，并安装切脉冲开关；
O 脉冲变压器使用寿命及耐压水平 175,000h/15000V
2.6 灭磁设备
a)直流磁场断路器( 按ANSI/IEEE C37.18标准定义提出)
A 磁场断路器制造厂及型号瑞士Secheron 公司 HPB60M－82S
B 额定工作电压:2KV
C 额定绝缘电压:4KV
D 额定工作电流:6000A
E 额定短路开断电流:140KA
b) 线性灭磁电阻
A 型号：ZX22-0.14
B 阻值：0.14欧
C 功率：5.6KW
D 过电流：3200A（1秒钟）
E 数量：9只（3串3并）
2.7过电压保护
A过压跨接器
◆过压触发方式：BOD
◆过压整定值：2500V
B 功率可控硅
◆通态平均电流：300A
◆断态正反向重复峰值电压：3000V
C 非线性电阻
◆型式：氧化锌
◆残压：500V
◆电流：60A
◆能容量：20KJ/片
◆数量：20片（5串2并2组）
D 过流继电器
◆型号：3UG1304-1D-Z
◆电流整定范围：0-600A
E 线性电阻
与灭磁电阻共用
2.8起励
A 起励方式交流起励
B 起励参数
（1）初励变压器
◆变比：380V/15V
◆相数：三相
◆容量：5KVA
（2）整流二极管
◆型号：5SDA 10D2303（IXY）
◆额定电流：500A
◆额定电压：2200V
（3）熔断器
◆额定电流：250A
◆额定电压：660V
（4）输入接触器
◆额定电流：63A
◆额定电压：380V
（5）输出接触器
◆额定电流：225A
◆额定电压：1000V
2.9励磁调节器
A 制造厂南瑞电控
B 型式及结构、性能描述 NES5100
C AVR调节范围：5%～130%（可整定）
D FCR调节范围： 5～110%额定励磁电流
E 励磁调节器调节精度<0.5%
F 调节时间<1.5_s(突甩额定负荷时)
G 超调量 <10%(突甩额定负荷时)
H 励磁调节器调节规律 PID+PSS-2A_
I AVR电压调差率范围±15%(可调节)
J 励磁调节器硬件配置
CPU字长 32 位
主频 180MHz
RAM 8M*32的SDRAM，2M*16M的FLASH
通讯接口形式 ETHENET+CAN+RS485/232、MODIBUS
人机接口设备（MMI）的型式及规格工控机__ 2.10需要的外部交直流电源
2.11励磁柜
a) 数量： 9柜
b) 单柜外形尺寸（深3宽3高）
c) 总尺寸（深3宽3高）12003860032360 mm
d) 柜重量
2.12其他
A 转子直流电流变送器的型号及规格 WAS4 PRO
B 转子直流电压变送器的型号及规格 WAS4 PRO
上述变送器具有0-5V，0-8V，0-100mA的输出。
3、FWL/B-660型励磁系统屏柜布置示意图
4、励磁系统的原理图
F L W /B -600型600M W /700M W 自并励励磁系统原理图
二、NES5100励磁调节器
1、硬件配置
NES5100励磁调节器配置为：
◆完全独立双通道数字式励磁调节器。各通道完全独立，相互之间没有任
何公用元件和板件。
每个通道包含自动调节（A VR）、手动调节（FCR）以及独立手动调节
（MEC）。其中MEC部分与A VR/FCR部分在硬件上完全独立，采用完
全不同的原理实现。
◆大屏幕彩色液晶显示工控机及其供电模块。
◆8口D-Link HUB及其供电模块。
◆交流供电隔离变压器。
◆每通道板件包括：24V脉冲电源插件；系统芯片工作电源插件；CPU插
件（包括180MHz主频ARM芯片和FPGA芯片）；模拟信号隔离输入插
件；同步信号采集插件；两块I/O输入输出插件（46路开入，32路开出）；
脉冲功率放大插件。
◆带空气过滤器的空冷进风口。
2、技术描述
2.1 硬件资源
通道配置
从电源、输入到脉冲输出各个环节均完全独立的双通道配置。每一自动通道
中还设有独立手动控制环节。通道间相互备用，相互闭锁，当一个自动通道故障后，自动切换到备用的自动通道，切换过程中无扰动，双通道之间相互自动跟踪，跟踪信息和数据能进行滤波和容错处理，故障时能滤除错误信息，保证切换无扰动。
核心芯片
32位ARM芯片，主频为180MHz，实现3.3ms控制周期，提供包括以太网在内的多种通讯方式；大规模现场可编程逻辑控制器FPGA，40万门集成单位，完成脉冲形成及检测、频率相位检测、主从逻辑切换等功能，简化硬件电路，提高可靠性；16位DSP芯片作为辅助CPU，主频80MHz，完成独立手动通道所有功能。
信号采集
使用多通道16位AD转换器直接交流采样。电气量采样速度快，抗干扰能力强，硬件结构简单。每周波36点高速采样，精度高。除常规信号采集外，还可硬件采集Eq信号。同时可根据采集信号计算诸如磁场绕组温度等。
供电电源
双路供电和分布式隔离电源。每套调节器有各自完全独立的电源系统，每套调节器的电源系统均
由厂用交流或自用电
交流，与直流220V双路
供电，两路供电电源之
间无触点切换。整个装
置电源分为主机电源
（+5V）、模拟量电源
（+12V与-12V）；脉冲
电源，脉冲检测电源，
开出量电源，开入量电
源（2路）。各部分相互隔离。增强了电磁兼容能力，提高了装置整体的可靠性。系统电源插件和脉冲电源插件均具有板件温度检测。
调试监控
◆大屏幕彩色液晶显示工控机，触摸屏，三维中文图形化人机界面。监控
主界面见下图。
◆可在线整定参数，实时显示电气量。参数以及电气量可以有名值、标么
值形式显示。见下图。
◆具备实时数据库，可保存上千条动作纪录。具有在线录波、事件操作纪
录及试验录波功能。底层采用FLASH保存录波，可使得励磁调节器掉电
后，内部录波和事件纪录不丢失，实现现场追溯及重现。见下图。
◆具有采样示波器功能，可实时显示24路采样信号波形。见下图。
◆具有在线录波分析功能，可辅助分析波形。见下图。
通讯接口
◆以太网接口：每套调节单元带一个以太网接口，通过机柜上配置的网络路由
器，可以与外部网络联接
◆CAN BUS：每套调节单元带两个CAN BUS接口，两条CAN BUS可互为热
备用，励磁系统内部节点通信使用，BASIC CAN方式，也可以与外部CAN BUS联接
◆RS232：每套调节单元的ARM和DSP均自带两个RS232接口，一个用于相
互间的通讯，一个用于调试
◆RS485：每套调节单元带一个RS485接口，用于用户通讯，MODBUS协议◆GPS对时：每套调节单元带一对GPS脉冲对时接口
2.2 工艺结构
SMT生产工艺
采样先进的板件生产技术，成套表贴生产流水线批量生产，质量可靠。硬件电路板布置紧凑，走线短，电磁兼容能力强，表面贴装元件与常规封装的芯片相比功耗低得多。
接插件
针对孔接触，四面弹簧压紧结构，全封闭防尘，压针式接线，永久接触好，可靠性高。电流端子自动闭合簧片可防止误插拔引起的CT开路。
机柜结构
机柜的无风扇设计，机柜密闭好，防尘、防电磁干扰，型式试验中当环境温度高达70度时调节器仍能正确工作。
采用自然通风冷却，设有带空气过滤器地进风口。
插箱插件结构
调节器为插箱式结构，每个插箱都是一个完整而独立的调节装置，布置紧凑，便于更换，便于携带；插箱以及插件板为全金属外壳结构，既作为电磁兼容防护板，又可作为板件的散热器，同时又能增加结构的稳定性和牢固性。
电磁兼容
在整体机柜和局部设计上均考虑到提高装置的电磁兼容能力。针对电磁兼容的多项试验，在接地、滤波、屏蔽、布线、电路设计、EMC器件选用等方面均采取了多种措施和精心设计。着重在电磁干扰的传播途径和装置本身接受方抗扰度能力上多采取措施，提高装置的电磁兼容的能力。
柜体、插箱、板件安全接地，各控制模块功能接地，遵循就近接地原则，使得接地距离尽可能短，减少干扰。地线根据功能划分成数字地、模拟地等，接地方式多样。
除了常规的无源、有源滤波外，还采用了诸如磁阻、扼流器等多种专用EMC 器件。
采取三重屏蔽，既可提高抗外部干扰能力，还可减少对外部的干扰。
采用合理的布线方式，综合考虑导线的种类、信号的强弱、导线的长短、导线的屏蔽方式等，减少布线方式对导线电感、电阻、噪声耦合等的影响。
电路设计时充分考虑到信号的噪声，采用各种手段和电路来抑制噪声的传导和干扰。
器件选型时将器件本身的抗干扰的品质考虑在内。
通过GB/T14598要求地最高级电磁兼容试验检验。