300MW发电机灭磁系统的改造

ABB励磁灭磁开关跳闸方式分析与改进灭磁开关作为发电厂的重要设备之一，能否安全可靠运行，是发电机长期安全稳定运行的前提条件。

本文针对ABB生产的UNITROL 5000励磁系统灭磁开关性能和回路设计特点，结合一次现场事故，分析并指出了该励磁系统在跳闸方式上存在的不足之处，提出了改进措施。

标签：灭磁开关逆变灭磁跳闸方式0 引言灭磁开关，就是用于快速降低励磁电流的开关，因为励磁回路感抗很大，切断电流是很困难的，所以要安装专用的灭磁开关，在发电机停机或事故情况下，跳开灭磁开关切断励磁回路电流，以达到快速降低发电机电压的目的。

鉴于灭磁开关对发电厂的重要性，且价格比较昂贵，如何维护好灭磁开关，延长其使用寿命，保证发电机组长期安全稳定运行，是发电企业需要认真考虑并解决的问题。

本文根据ABB生产的UNITROL 5000励磁系统灭磁开关性能和回路设计特点，结合一起灭磁开关触头烧损事故，指出该励磁系统灭磁开关在跳闸方式上存在的不足之处，并提出了改进措施。

1 灭磁开关跳闸回路简介大唐信阳电厂#2机组为300MW汽轮发电机组，额定励磁电流为2203A，励磁系统采用ABB生产的UNITROL 5000励磁系统，配置的是HPB系列直流断路器，该断路器属于移能型灭磁开关，即灭磁开关本身不具备灭弧消能的能力，必须借助弧压来转移能量，将电弧吹入灭磁栅灭弧。

UNITROL 5000励磁系统中灭磁开关跳闸回路的典型设计为：内部故障需要跳开灭磁开关时，发跳灭磁开关指令的同时，也发逆变指令，所以灭磁开关跳开时，已经逆变了大部分能量，灭磁开关分断的电流比较小；励磁系统外部故障需要跳开灭磁开关时，跳闸指令直接接在灭磁开关的跳闸回路中，直接跳灭磁开关，没有逆变灭磁过程，灭磁开关分断的电流比较大。

2 事故现象大唐信阳电厂#2机组UNITROL 5000励磁系统自2009年07月投产以来，运行稳定，没有出现异常现象，也没有在电气故障的情况下分断过大的励磁电流，但在2012年04月份的大修工作中，对灭磁开关进行解体检查时，发现灭磁开关触头烧损严重，触头接触电阻测试数据不合格，如果继续运行下去，动静触头因接触电阻过大而发热，很可能造成灭磁开关爆炸等严重事故。

浅析300MW汽轮机发电失磁故障及处理生产运营部崔志强前言汽轮发电机的激磁系统是机组运行中较为薄弱的环节，发电机失磁故障占机组故障比例也较大。

所谓汽轮发电机的失磁运行，系指发电机正常运行时，可能由于励磁开关误跳，励磁机或半导体励磁系统放生故障，转子回路开路及断路等原因，使发电机全部或部分失去励磁，但仍供给一定的有功功率，并以低转差率的异步运行状态与电网继续并列运行的一种特殊运行方式。

这对电网及机组本身都有一定的不良影响。

但由于300MW发电机失磁运行还能继续向电网供给大量的有功，因此，在失磁后，系统电压降低值在允许范围内，又无损坏发电机的情况下，则不必匆忙将发电机与系统解裂，以争取一定的时间来排除失磁的原因，恢复激磁，保证机组正常运行。

所以，电气值班员对发电机失磁故障必须事先有一定的思想准备：明确掌握发电机失磁后的失步过程、异步运行、恢复励磁后再同步过程以及发电机失磁后观察到的现象、失磁时的处理，做到心中有数。

及时、准确地分析和处理失磁故障，这对于确保机组供电的可靠性和系统得稳定性具有重要的意义。

对失磁运行的研究，是发电机运行中予以重视的问题。

1 发电机失磁后的失步过程汽轮发电机正常运行时，原动机的输入机械转规和轴上摩擦转矩，电磁制动力规处于平衡状态，转子以同步速度旋转，这时送出的电磁功率为：P e＝m·E o·U／X t·sinδ,在QFSN－300－2型齐鲁发电机中：相数m为3 ，在与无穷大电网并联的情况下：U为发电机端电压20KV，且当电机不饱和同步电抗Xt为1.836；又维持发电机激磁电流不变即发电机空载电势E o为常数时，P e随功率角δ按正弦规律变化。

因励磁系统故障，当刚刚失去励磁时，转子励磁产生的磁通则按指数规律逐渐下降直至衰减到零。

同时，由励磁通在定子绕组中感应得电势也按同一指数规律衰减。

随着定子绕组电势的减小，发电机的电磁功率P e也相应减小，致使电机轴上出现原动机转矩大于制动力矩的不平衡情况。

浅析300MW汽轮机发电失磁故障及处理哎呀，说起 300MW 汽轮机发电失磁故障，这可真是个让人头疼但又必须得弄明白的事儿！我记得有一次，我在一个发电厂实习，就碰到了这么一出。

当时我跟着师傅在主控室值班，一切看起来都风平浪静。

突然，监控屏幕上的各种数据开始乱跳，警报声“嘟嘟嘟”地响个不停，把我吓了一跳。

师傅经验丰富，他一看就说：“不好，可能是失磁故障！”咱们先来了解一下啥是 300MW 汽轮机发电失磁故障。

简单说，就好像一台拼命干活的机器突然没了动力，发电机失去了励磁电流，磁场减弱，输出的电压和功率都不稳定了。

这就好比一个大力士突然没了力气，干活儿自然就不利索啦。

造成这种故障的原因那也是五花八门。

比如说，励磁系统出问题啦，像励磁绕组短路、开路，或者是励磁调节器故障，它就像人的大脑指挥不灵了，整个系统就乱套了。

还有可能是外部因素，比如短路、接地等故障，把正常的励磁电流给搅乱了。

那这故障出现的时候都有啥表现呢？最明显的就是发电机的输出电压迅速下降，电流也变得不稳定，像个调皮的孩子上蹿下跳。

而且啊，机组的功率因数也会发生变化，可能从正常的正数变成负数。

这时候，发电机还可能会剧烈振动，发出“嗡嗡”的声音，好像在向我们诉苦：“我不行啦，快救救我！”面对这种情况，咱们可不能慌了手脚，得赶紧采取措施处理。

首先，要迅速降低机组的有功功率，就像给一个累坏了的人减轻负担一样，让它别那么拼命干活儿了。

然后，检查励磁系统，看看是哪里出了问题。

如果是小毛病，比如某个部件接触不良，那就赶紧修好。

要是问题比较严重，像励磁绕组短路了，那就得停机检修，可不能马虎。

在处理的过程中，还得时刻关注机组的各项参数，就像照顾一个生病的病人，时刻观察他的体温、血压一样。

一旦发现情况不对劲，就得及时调整处理方案。

比如说，如果机组的振动越来越厉害，那可能就得紧急停机，以免造成更严重的损坏。

有一次，我们处理一个失磁故障，好不容易把有功功率降下来了，正准备检查励磁系统，结果发现一个关键的测量仪器坏了，数据都不准确。

1号发电机励磁整流柜改造技术方案批准：康龙审定：任义明复审:陆永辉初审：高金锴编制：郑绍军国电双辽发电厂2006年05月24日1号发电机励磁整流柜改造方案1.现有励磁系统存在的问题1号发电机励磁系统采用的是哈尔滨电机厂配套的励磁整流柜、灭磁柜及过压保护柜，因为设计问题及产品质量问题，在运行中出现过多次故障，严重影响到发电机的安全运行；1号机组工作励磁调节器是南瑞公司生产的SJ-820型励磁调节器，该调节器运行至今多次出现风机运行中损坏，并且SJ-820励磁调节器的各插件的连接是靠扁平电缆的针式连接，存在严重的接触不良的问题，2号机组的励磁调节器也是SJ-820调节器，在04年曾经因为CPU老化和工作状态不稳定出现了一次自动关闭触发脉冲的故障，造成2号机组运行中跳闸；2号机组备用励磁调节器采用的是武汉大学电子设备厂生产的MKLT-06励磁调节器，也存在着元件老化及厂家已经不再生产相应备件的问题。

具体问题如下：1)整流柜采用三相全波整流，单柜每相正向、反向采用3个二极管并列整流，双柜并列运行，正常靠整流二极管的管压降进行自然均流，因此二极管的特性相差很大，导致单个二极管及单柜电流不平均，曾经出现过因为电流不平均导致整流二极管熔断器熔断，影响到机组的安全运行情况。

2)励磁交流开关检修不便，励磁交流是ME型开关，采用固定布置，检查操作机构及触头空间十分狭窄，工作十分困难。

3)灭磁开关不能切断直流小电流。

灭磁开关采用的是沈阳低压开关厂生产的DM3型灭磁开关，采用磁吹灭弧，在切断直流小电流时，因磁力不够，易烧灭弧栅片，曾经多次造成灭磁开关烧损的情况。

而且现在沈阳低压开关厂已经破产，已经无法购买备件。

因此根据以上情况，现有的励磁系统已经严重影响到发电机的运行安全，因此有必要更换。

2.设备选型：2.1.发电机主要相关参数额定有功功率： 300MW 励磁方式：三机励磁额定励磁电压： 360V 额定励磁电流： 2642A转子绕组时间常数（T d0'）：9.18s 转子绕组电阻(R f75℃)：0.1253s强励顶值倍数： 2 强励时间： 20s主励磁机额定频率100HZ直流操作电源110VDC2.2励磁整流柜及灭磁开关柜、过电压保护柜设备选型：通过实际的考察及咨询决定选用南瑞继保公司的PRC 系列产品，我厂2号机组励磁系统改造选用的就是该设备，运行良好没有出现任何故障。

一起300MW发电机失磁保护动作原因的分析与处理失磁是发电机运行过程中常见的故障之一，运行中的发电机失磁时，其出口电势会降低，静稳态平衡会被破坏，发电机的安全稳定运行会受到严重威胁。

本文对一起300MW发电机因失磁保护动作而跳闸的事件，进行动作原因分析，列出处理方案，从而确保电网和机组的安全运行。

标签：失磁保护；灭磁开关；大功率继电器；直流系统0 引言某发电厂装机容量为2*300MW，#2发电机正常运行时，发变组保护（A、B柜）失磁保护动作，#2机组跳闸，现场检查发电机确实失磁，发变组失磁保护动作正确，随后进行了故障原因排查和处理。

该厂使用的励磁系统为UNITROL 5000型，是瑞士ABB公司于98年推出的数字式同步发电机静止励磁系统，为UNITROL系列的第五代励磁系统，已投运五年，期间更换通道I主控板（COB）一块，更换冷却风扇三组，无其他存在问题。

1 失磁保护动作情况说明#2机在失磁保护动作后，电气检修人员立即到现场对失磁跳闸原因进行检查，发变组保护装置、励磁系统及其他电气设备无故障情况发生，发电机确实失磁，保护动作正确。

调取了故障录波器故障波形，进一步分析失磁原因，具体波形见图1：通过故障录波器我们可以看出，在发电机失磁t2t3保护动作前1.763秒，励磁电流突然下降，随之励磁电压也随之下降，在失磁保护动作后2.5秒，发电机出口断路器断开。

检查DCS后台记录，在励磁电压和电流降低时，发电机各项指标正常，发电机有功和无功功率也正常，并无异常波动，在发电机保护去断开发电机出口断路器的同时，灭磁开关也同时断开。

通过检查励磁系统故障时的故障记录，发现励磁系统在当时并无报警记录，只有外部跳闸指令记录（A143）。

综合上述故障录波器及DCS后台记录，发现发电机励磁电压、电流和励磁系统正常退励逆变灭磁波形非常类似，励磁退出运行后，造成发电机组失磁，但励磁系统在并网运行期间会闭锁远方退励及其他退励命令。

300MW发电机灭磁系统的改造朱晓瑾;吴跨宇【摘要】台州发电厂300 MW机组灭磁系统存在灭磁开关弧压低、灭磁电阻能容不足等问题,需进行改造.对新灭磁系统的设备参数进行了分析和计算.更换了灭磁开关,重新配置了灭磁电阻和转子过电压保护,使之满足运行的要求.【期刊名称】《浙江电力》【年(卷),期】2012(031)007【总页数】4页(P30-32,47)【关键词】发电机;灭磁电阻;灭磁开关;转子过电压保护【作者】朱晓瑾;吴跨宇【作者单位】台州发电厂,浙江台州318016;浙江省电力公司电力科学研究院,杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TM761+.11随着电力系统的扩大和同步发电机单机容量的增长，快速切除故障电流是确保电力系统稳定和安全运行的必要条件。

当发电机内部或外部出现短路或接地故障时，快速切断励磁电流，并在尽可能短的时间内消耗完储藏在发电机转子绕组中的能量。

快速可靠地灭磁，是防止发电机过电压的关键。

在发电机组运行中，由于灭磁失败，引起灭磁开关烧毁、励磁设备过压击穿，甚至危及发电机定子绕组的事故屡见不鲜。

因此，可靠的灭磁系统对发电机组的安全至关重要。

台州发电厂9，10号300 MW机组配备东方电机控制设备有限公司制造的GES3320微机型自并励励磁系统。

发电机机组灭磁系统的主要技术参数如表1所示。

灭磁方式采用直流侧移能型灭磁开关加ZnO非线性灭磁电阻的方式，并和逆变灭磁配合使用。

正常停机时为逆变灭磁方式，发电机转子中的储能反馈到三相全控桥的交流侧电源中。

逆变灭磁过程中，励磁调节器会将晶闸管控制角α设置到最大逆变角，使整流桥由“整流”工作状态过渡到“逆变”工作状态，整流桥输出至转子励磁绕组上是一个反向电压，灭磁速度较快，而转子过电压又在容许范围内。

事故时采用跳开灭磁开关在发电机转子绕组接入灭磁电阻的灭磁方式，由ZnO非线性电阻吸收发电机转子中的储能。

事故情况下，发变组保护出口跳开灭磁开关，切断发电机转子电流，此时转子将因电流变化而产生转子反电势，且在灭磁开关断口产生电弧。

300MW机组气力除灰控制系统的升级改造的开题报告一、项目背景和意义随着我国经济的快速发展，能源需求量逐年增加，火力发电已成为我国最主要的电力产生方式，而气力除灰作为火力发电中重要的能效管理手段，始终在发展中。

本次项目主要针对某电厂的300MW机组气力除灰控制系统进行升级改造。

该电厂气力除灰控制系统已运行多年，部分设备已开始老化，导致除灰效率下降、配合其他设备工作不流畅，影响了发电效率和稳定性。

本次升级改造将采用先进的技术和系统，更新设备和控制模块，提高气力除灰操作的自动化程度和安全性，充分利用新型材料和新工艺提升系统可靠性和性能。

该项目的意义在于：1.提升气力除灰的效率——升级改造后的气力除灰控制系统，能够更准确地识别除灰工况，制定合理的除灰计划，提高除灰效率，减少烟尘排放和环境污染。

2.提高火力发电系统的稳定性——优化气力除灰控制系统，降低故障率，保证其配合其他设备的正常运行，提高火力发电系统的稳定性和可靠性。

3.减少人工干预——更新气力除灰控制系统，优化自动化控制流程，大幅度减少人工干预，提高生产效率和安全性。

二、升级改造方案1.硬件升级i.更换控制器升级改造后的系统将采用先进的Siemens PLC控制器，提高除灰控制系统的自动化程度和准确性。

ii.更换执行机构采用新型无瓦（Q-type）膜片，其结构更为紧凑，寿命更长，性能更稳定，更适合复杂的工作环境。

iii.更换传感器更换更为稳定、精准和可靠的传感器，实时监测气力除灰的状态和参数，提高气力除灰的准确性和可靠性。

2.软件升级i.气力除灰控制系统软件的优化在系统接入PLC控制器的基础上，利用PID算法对气力除灰控制系统进行优化，控制除灰房的阀门自动开关，使其达到最佳控制状态，提高除灰的效率。

ii.故障诊断该系统将内置多种故障诊断机制，及时发送警报和倡议措施，提高除灰的可靠性。

三、预期效果1.提高气力除灰的效率通过对气力除灰控制系统硬件和软件的升级改造，最大程度提高气力除灰的效率，减少烟尘排放和环境污染。

基于软开关技术的大型发电机灭磁系统改进朱建行;谭亲跃;邹蕴韬;赵华;张君成;朱宝慧;周雷【摘要】The damage of overvoltage and big arc caused by strongly pulling out the magnetic switch in the traditional process of de-excitation makes the de-excitation problem of the large generator become an important research subject. The technology of power electronics soft-switching provides a new way for the de-excitation of the large generator. In this paper, a de-excitation system and its corresponding control circuit is designed based on the excitation parameters of the Three Gorges Power Plant. And it proposes a new way to build pressure nonlinear resistor inde-excitation, namely"parallel charged, series discharged", which significantly reduces the impact of voltage in de-excitation process, thede-excitation main switch is pulled off when the main circuit current reduces to zero. The theoretical and simulation analysis prove that the time from the start of de-excitation system to the start time of the nonlinear resistor is 0.07s. The de-excitation time is 0.4s, indicating that the de-excitation system is fast, safe and reliable.%传统灭磁过程中强拉灭磁开关引起的过电压及大电弧带来的危害，使得大型发电机的灭磁问题成为一个重要的研究课题。