EX2100励磁系统简介

EX2100励磁系统介绍及与EX2000励磁系统比较摘要: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EX2100励磁系统主要用于GE公司的新型燃气轮机的励磁调节,例如GE公司9E燃气轮机采用EX2100与MKVI控制系统配套。

随着我国对燃气轮机的大量引进,使得EX2100励磁系统得到广泛的应用。

1 励磁系统概述1.1 励磁系统组成(1)励磁机(功率回路)。

(2)调节器(低压回路)。

1.2 励磁系统的作用励磁系统在于向发电机的转子提供直流励磁电流,控制发电机的机端电压,使发电机能够并到电网中。

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管的励磁机。

(2)励磁机所产生的交流电由旋转二极管整流为直流电提供给转子做为发电机的励磁电源。

(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125 V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)时确保发电机的安全可靠运行。

④通过安全限制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 调节器原理两个独立的励磁通道。

(1)正常数字励磁通道。

(2)备用的手动励通道。

EX2100励磁装置小电流试验方法介绍李花摘要：望亭发电厂在2005年、2006年先后投运了两台GE公司生产的9FA燃气-蒸汽联合循环轮机组，其中EX2100励磁调节器是最重要的电气核心设备，设备的可靠性直接影响到机组运行的安全性，因而掌握EX2100励磁装置的维修检验技术也是至关重要的。

关键词：励磁调节器静态试验、可控硅、触发角随着发电机组装机容量的增大，发电机要求的额定励磁电压和励磁电流越来越大，大功率励磁系统的安全性也显得越来越重要。

随着国内大量引进美国GE 公司制造的9FA燃气轮机组，对其配套使用的EX2100励磁装置的设计原理、运行操作规程、检修工艺的掌握也已成为电厂技术人员学习掌握的重点。

EX2100这套励磁装置是GE公司第三代数字静态式励磁系统，设计采用冗余微机系统，并配有强大的通讯功能、庞大的菜单系统及控制参数，再加上说明书是全英文的，国内电厂技术人员要深入学习并掌握EX2100的运行、检修技术是相当困难的。

对照国内励磁系统监督标准《发电机励磁系统技术监督规程》DL/T-1049-2007，在机组大修时务必要进行励磁系统静态试验已确保励磁系统的可靠性，但由于国内技术人员对EX2100技术掌握有限，技术人员要自主进行该项试验是非常困难的。

据了解多数电厂的励磁调节器的静态试验都是直接委托GE公司技术人员上门服务，其服务费用是相当昂贵的。

我厂经过多次对EX2100励磁装置现场试验并与GE公司技术人员反复交流，已初步掌握了EX2100的静态试验方法，在此简单介绍和交流下EX2100励磁装置静态试验的小电流试验方法，以供同行技术人员参考。

励磁系统开环试验（即小电流试验）的目的是创造一个模拟的环境来检查励磁调节器的基本控制功能，检查励磁调节器可控硅脉冲可靠触发的能力、可控硅完好性、同步信号回路的相序和相位，检测调节器的触发脉冲是否正确。

小电流试验是用外接电阻模拟转子绕组接入励磁系统一次回路中，通过改变调节器触发角度，用示波器观察不同触发角度下输出的励磁电压波形，检查同步信号回路的相序和相位，查看调节器的触发脉冲是否正常，以检查可控硅功率桥是否均能可靠触发、可控硅输出波形是否正确，同时检查调节器的冗余切换、信号跟踪，励磁增减操作等功能，以初步验证励磁系统能否正常工作和检查回路正确性。

EX2100™励磁控制系统说明书目录第1章设备简介----------------------------------------1-1 简述-----------------------------------------------------1-1系统简介-------------------------------------------------1-2硬件简介-------------------------------------------------1-5软件简介-------------------------------------------------1-6技术特性-------------------------------------------------1-6如何取得帮助---------------------------------------------1-8相关文件-------------------------------------------------1-8文件的分发-------------------------------------------1-8第2章功能说明-----------------------------------------2-1 简述-----------------------------------------------------2-1励磁装置硬件---------------------------------------------2-2励磁装置配置---------------------------------------------2-3功率整流柜-----------------------------------------------2-5手动交流隔离（可选）---------------------------------2-5功率整流模块（PCM）----------------------------------2-5触发脉冲放大器（EHPA板）-----------------------------2-6主直流接触器、41A或41A/41B（可选）-------------------2-7惯性二极管灭磁---------------------------------------2-7 辅助柜----------------------------------------------------2-8交流线电压滤波器-------------------------------------2-8灭磁模块（EDEX）-------------------------------------2-8轴电压抑制器-----------------------------------------2-9起励模块---------------------------------------------2-9转子接地检测器（EXAM和EGDM）-------------------------2-9高电压接口-HVI---------------------------------------2-9 控制柜----------------------------------------------------2-10诊断接口（Keypad）-----------------------------------2-10控制模块---------------------------------------------2-11简单控制系统-----------------------------------------2-12冗余控制系统-----------------------------------------2-13控制电源---------------------------------------------2-14 励磁装置软件----------------------------------------------2-17自动参考值-AUTO REF ---------------------------------2-20 AVR整定点-EXASP -------------------------------------2-20自动电压调节器-AVR ----------------------------------2-20手动参考值-MANUAL REF -------------------------------2-21励磁电压和励磁电流调节器-FVR＆FCR -------------------2-21低励磁限制器-UEL ------------------------------------2-22电力系统稳定器-PSS ----------------------------------2-22 运行人员界面----------------------------------------------2-23汽轮机控制人机界面-----------------------------------2-23控制系统工具箱（Tool Box）---------------------------2-23第3章印刷电路板简介- ---------------------------------3-1 简述-------------------------------------------------------3-1控制板-----------------------------------------------------3-2励磁装置底板（EBKP）-----------------------------------3-2数字信号处理器板（DSPX）-------------------------------3-2ACLE 板------------------------------------------------3-4EISB 板------------------------------------------------3-4EMI0 板------------------------------------------------3-4ESEL 板------------------------------------------------3-5 I/O 端子板-------------------------------------------------3-5EPCT 板------------------------------------------------3-5ECTB 板------------------------------------------------3-6EXHS 板------------------------------------------------3-6EDCF 板------------------------------------------------3-6EACF 板------------------------------------------------3-7 整流桥、保护板和模块 --------------------------------------3-7 EHPA 板------------------------------------------------3-7EXCS 板------------------------------------------------3-7EDEX 板------------------------------------------------3-8EGDM 模块----------------------------------------------3-8GXAM 模块----------------------------------------------3-9 电源板-----------------------------------------------------3-9 EPDM 模块----------------------------------------------3-9EPBP 底板----------------------------------------------3-9EPSM 模块----------------------------------------------3-11DACA-AC至DC 整流器-------------------------------------3-11 相关板子---------------------------------------------------3-11 第4章端子板I/O 和设备的连接 -------------------------- 4-1 简述--------------------------------------------------------4-1电源的连接和模拟量I/O --------------------------------------4-2功率整流变压器输入--------------------------------------4-3电压互感器和电流互感器输入------------------------------4-3模拟量输入----------------------------------------------4-3 用户接点I/O ------------------------------------------------4-4电源输入----------------------------------------------------4-6线-线滤波器连接---------------------------------------------4-7励磁装置内部I/O --------------------------------------------4-8励磁装置交流反馈 ---------------------------------------4-8励磁装置直流反馈 ---------------------------------------4-8 灭磁 -------------------------------------------------------4-11跨接器（Crowbar）-------------------------------------------4-14励磁回路接地检测器 -----------------------------------------4-14起励 -------------------------------------------------------4-16直流起励整定 -------------------------------------------4-16起励控制顺序 -------------------------------------------4-16 轴电压抑制器 -----------------------------------------------4-18数据高速网的连接 -------------------------------------------4-19控制系统工具箱的连接 ---------------------------------------4-20第5章诊断接口-键盘 -------------------------------5-1 简述 -------------------------------------------------------5-1按钮的使用 -------------------------------------------------5-2显示屏的阅读 -------------------------------------------------5-5 改变显示单位 -------------------------------------------5-7调整显示对比度 -----------------------------------------5-7 状态屏幕 ---------------------------------------------------5-8 测量表计的阅读 -----------------------------------------5-8 更换状态屏幕（显示I/O）-------------------------------------5-8菜单的使用 -------------------------------------------------5-9故障的查阅和复位 -------------------------------------------5-9参数的编辑 -------------------------------------------------5-10 参数的备份----------------------------------------------5-11 固件和硬件信息 ---------------------------------------------5-13键盘的保护 -------------------------------------------------5-14 保护的修改 ---------------------------------------------5-14第1章设备简介简述EX2100™励磁控制（EX2100或励磁装置）输出励磁电流，以控制发电机机端电压。

EX2100励磁系统常见故障及处理方法［摘要］介绍了EX2100励磁控制系统及其常见故障情况，分析了故障发生的原因及处理方法与程序，并提出了装置的定期清扫项目，日常检查需要关注的问题及检修时需要完成的常规励磁试验。

［关键词］励磁系统；告警；励磁试验；故障处理1 EX2100励磁系统简介美国GE公司生产的EX2100励磁装置是一个灵活的模块系统，主要用于GE 公司的汽轮机、燃气轮机、水轮机的励磁调节。

它可以组合起来，以提供一定范围的输出电流和几级系统冗余。

励磁装置的电源，取自连接在发电机端子上的功率整流变压器。

发电机的定子电压、电流都是励磁装置的主要的反馈输入量，直流电压和电流是输出到发电机的励磁绕组的被控量。

某发电公司2台660MW汽轮机组采用了EX2100励磁系统，配置了过励限制 (OEL)保护、V／Hz限制保护、低励磁限制（UEL）保护及励磁回路接地保护等功能。

该励磁系统自动化程度较高，其检修维护、调试试验工作一直是继电保护人员的工作难点。

2常见故障情况及处理2.1 灭磁板卡误导通触发报警2014年该公司某机组励磁系统在运行中触发“灭磁联跳告警”至发变组保护装置，使得机组非计划停运。

机组掉闸后检查励磁调节柜记录，装置报警的第一条记录信息是编码为100的报警信息：TripDex（即De_excitation Trip），意为在运行状态下灭磁设备被检查为导通。

保护设计原理为一旦灭磁设备被检查为导通，灭磁开关就会马上跳闸，同时触发“灭磁联跳告警”。

进一步分析发现，事发时，该机组的UPS装置先发生了晶闸管炸损的严重故障，而励磁装置有一路控制电源就取自该UPS。

综合分析认为，引起此次机组跳闸停机的原因是由励磁系统误发“灭磁开关跳闸”命令导致。

造成“灭磁开关跳闸”的原因是，由于在停机前UPS故障，大量的高次谐波通过励磁UPS控制电源耦合到励磁控制电源系统中，而灭磁板卡中光耦驱动功率较小，致使其中光耦因霍尔传感器灵敏度高开入回路误动，致使调节器检测到跳闸信号，误发跳闸灭磁命令。

- 21 -高 新 技 术１　情况简介自某厂7号、8号机组投运以来，曾多次发生励磁系统闪发报警的问题，有时是7号、8号机组励磁系统同时闪发报警，有时是某一台机组励磁系统单独闪发报警，每次持续时间约为500ms。

由于该报警信号为综合故障信号，且励磁调节器无报警记录，给查找报警原因带来了很大困难。

后经检查励磁系统采样数据、参数设置、输出波形等，均未发现异常。

针对该情况联系设备厂家技术人员，给出的结论是：励磁系统闪发报警应为电网系统电压波动引起，为正常动作。

但这一结论也并未给出励磁系统报警的真正原因，问题也没有得到解决，为此电厂专业人员进行了更加深入的分析和判断。

２　原因分析通过查阅励磁调节器软件逻辑图，对励磁系统各控制、限制等逻辑功能进一步分析可知，共有3个信号可触发该报警发出，分别是EXCTR_TRP（励磁跳闸）、EXCTR_ALM （励磁报警）、ACL_LIMIT（励磁限制）。

此外，报警输出继电器抖动引起信号误发也是触发该报警发出另一个原因。

２．１　继电器抖动引起励磁系统闪发报警的可能性分析该故障信号是通过接口板上的继电器动作后输出的，当继电器抖动时确实会引起报警信号误发，但是在励磁系统出现闪发报警问题的初期，即更换了报警继电器，但未能解决问题，且两台机同时报警的现象也时有发生，所以可以排除是因某一元器件故障引起的闪发报警。

２．２　ＥＸＣＴＲ＿ＴＲＰ触发励磁系统闪发报警的可能性分析EXCTR_TRP 为励磁系统跳闸信号，当该信号产生时，励磁系统将停运，同时向发变组保护柜发送跳闸指令使机组跳闸，显然闪发报警信号并非由EXCTR_TRP 引起。

因为每次报警信号均是单独产生，设备运行正常，未发生过机组非停等事件。

２．３　ＥＸＣＴＲ＿ＡＬＭ触发励磁系统闪发报警的可能性分析EXCTR_ALM 为励磁系统报警信号，该信号产生时，励磁系统仍能继续运行，但需要采取措施处理缺陷，但需要注意的是其报警代码将记录在故障列表中，这与励磁系统每次闪发报警后不记录的情况不相符，因此同样可以排除是由该信号触发的报警信号。