GE 9F燃机 励磁系统原理图

附件：中国华电集团公司科技项目技术方案项目名称：9F燃机联合循环控制系统优化申请单位：杭州华电半山发电有限公司起止时间：2007年4月－2008年4月项目负责人:李勇辉通信地址: 浙江省杭州市拱北拱康路200号邮政编码：310015联系电话：（0571）85272105传真：（0571）85272104申请日期：2006年11月《9F燃机联合循环控制系统优化》技术方案一、目的和意义燃气轮机机组数量在我国呈快速发展的趋势，华电集团公司内部已安装近10套9FA 级燃机机组。

根据GE的初始设计，联合循环燃机主机岛部分的燃机和汽机由MARK VI 控制，可实现自启停功能；但HRSG及辅助系统在第三方DCS侧控制，二控制系统间协调性待完善，特别在开停机过程中运行人员手动干预点过多，不但影响启停速度，而且增加了出现误操作的可能。

从目前各燃机电厂运行情况看，机组运行方式有一定共性：1．燃机主要作为调峰机组，负荷变化大，运行工况不稳定；2．受天然气气量和电网影响，机组大部分时间无法满负荷运行；GE提供的控制方式特别是汽轮机和HRSG的控制都是针对机组长期运行于基本负荷来设计的，因此原有控制方式不能很好的适应现有的运行方式；3．机组日开夜停；如果不缩短机组启停时间，势必影响发电企业的经济性。

所以进行燃机联合循环机组控制系统优化的研究是必要而且迫切的。

本项目将在在理论计算的基础上综合考虑现场数据，结合GE公司资料、国外参考文献，并在有条件的情况下进行必要的试验，项目先期完成辅机系统的小顺控，然后完善MK6与DCS的控制逻辑，增加控制系统之间的联系信号，构架全站大顺控，最终实现燃机一键（或分几个步骤）自动启停，提高启停机的速度和安全性，规范操作，实现自动控制系统的优化。

本项目虽以半山电厂的三套9FA燃机单轴联合循环机组为主要研究对象，但是，其研究成果不仅可以应用于其它9FA单轴联合循环机组，同时对其它9FA级多轴GTCC机组以及其他同类型的机组也有一定的指导意义。

励磁系统工作原理
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UNITROL 5000调节器可根据电厂或电网的需要实现PID 或恒无功或恒功率因数调节及PSS稳定控制。自并励系统在 发电机无电压输出或电压低于5%空载额定电压时可控硅整 流桥不工作即无整流电压输出。此时起励装置借助于厂用 220V交流电经整流二极管、接触器、限流电阻送入发电机 转子绕组中，起励电压可用软件参数设定，一般建立发电机 的端电压不超过5%空载额定.在起励阶段，AVR测量到发电 机电压达到预先设定的某一个值，就即刻自行切换到AVR控 制，即起励装置的输出自行断开,由AVR控制可控硅整流桥 输出保持着发电机电压达到预设值。如果采用零起升压，在 上述过程中AVR会继续升压，一直升至发电机电压额定值 20KV。(基本过程:起励-切换-自动升压-自动停在设定的电压 值)。
1、发电机功率因数、电压、无功及励磁电流、励磁电压指示正 常且稳定。 2、励磁操作界面没有运行限制器动作告警。 3、工作调节器的设定点没有达到限制值。 4、励磁系统投入自动位置，未发生自动切换现象，通道间平衡， 切换准备就绪。 5、调节器无异常声音，调节器柜没有任何报警，各仪表指示正 常。 6、整流柜各冷却系统工作正常，空调运行正常，空气进出风口 无杂物堵塞,励磁间温度控制在30度左右。 7、整流柜均流正常，均流偏差不大于10％。
励磁系统工作原理
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9、AVR控制柜、整流柜就地显示无红灯告警。 10、运行及维护人员定期检查励磁小间温度和记录励磁就地 面板运行数据。 11、无异常干扰,移动电话及对讲机等无线收发设备应远离励 磁系统控制小间。 12、机组正常运行中有特殊工作时，AVR柜门可打开外，其 他任何柜门严禁打开。 13、当励磁系统出现告警信号和异常运行情况，应及时告知 设备维护人员。 14、励磁柜无非正常运行的噪音。 15、励磁系统运行中的投切，参照励磁系统运行相关切换要 求执行。

（2）整流桥。整流桥将隔离变次级输出的两 组三相电整流成直流电，并通过多脉冲触发 SCR模块，使输出的直流电压、电流根据系统 要求，从零到额定值发生线性变化。
(3)直流电抗器是一个空心电感器，电感的作 用是使整流桥出来的脉动直流经过电感存贮和 释放后更平稳、稳定。

（4）逆变桥。逆变桥主要是对整流桥输出的直流 电经进行逆变，形成120°角差的交流电，通过多 脉冲触发SCR管的开关，得到三相近似正弦波的电 流，用于驱动同步电机。 （5）输出切换装置。燃气轮机起动时首先要把发 电机转为同步电机使用，起动结束则再转为发电 机使用。 （6）控制系统。LS2100与外部的通信和控制是通 过高速以太网来实现的；对SCR模块的触发是通过 内部光纤来实现的，主要是按照规定的程序、要 求及实时测量的参数来给SCR（整流和逆变）模块 发出合适的触发脉冲。

加速：在燃气轮机暖机周期结束时，见图 8-20 中 的 F 点， Mark VI 将 LCI 速度设置点设置到 100 % 转速。LCI 跟踪电流与转速的关系曲线，经 预定的程序由起动控制控制机组加速。燃气轮机闭 环加速控制将限制机组过快的加速。在大约 81 % 转速时，见图 8-20中的 G 点，LCI 电流按电流与 速度关系曲线规定递减。 LCI 退出运行：在大约 90% 转速时，LCI 、励磁 系统与发电机端子断开，LCI 退出，LCI 的电动隔 离闸刀断开，发电机中性点接地开关合上燃气轮机 继续加速到 100% 速度。 起励：当机组转速达到 14HF（约 98%转速）时， 励磁系统再次投入，励磁系统转为自动模式，发电 机起励，等待并网

发电机转子初始位置的测量原理: 燃机发电机作为同步发电机启动时，转子的初始位置 必须在LCI启动前的瞬间测定，以使控制系统确定最 先被触发导通的晶闸管，使转子获得最大的电磁启动 转矩。不同的厂家，采用不同的原理测量转子初始位 置，LCI采用的转子初始位置测量原理也不相同，三 菱采用的是转子位置传感器的方法，而其他厂家如 ABB大多采用电气测角推算的办法。两种方法介绍如 下：

E=4.44fNΦ
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
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励磁的基本任务
Governor调速
Frequency（f） Active Power（P）
功角δ
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
Excitation励磁
高起始励磁系统
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三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 整流柜（功率柜） 直流灭磁 灭磁
节 控制 制动整流柜
开关柜 电阻柜
器柜
（柔性制动）
学习交S流1PP0T 1
S106+S107
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直流励磁机系统（开关励磁）
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
发电机励磁系统原理（1）
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1
水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮 机、发电机定子、转 子、励磁系统
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2
水轮发电厂转子
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n=60f/P 励磁绕组（d轴） 阻尼绕组（d轴、 q轴）
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励磁的基本概念
什么是励磁？
场B
4.44:有效值系数
I2＝0.816Id
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三相全控桥实际电路波形
因电感引起换弧角 带来的过电压尖峰， 逆变颠覆
实际电路器件介绍： 快熔、阻容、分流器、 表记、均流、开关、 脉冲变等
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