发电机无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理.doc

2． 无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。
2． 1 结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气
冷却器、硅整流器、AVR等组成。
主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos∮0. 9、8极
副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos∮0.95、16极
f=pn/60
旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保护，直流输出：2450KW 500V 4900N
副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。
2．2 发电机励磁电流的调节过程
△ 由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组
△ 静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。
通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。
当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流后提供。发电机励磁。
工作原理
发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中 的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。
2.3 无刷励磁系统特点
2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰
2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单
2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性
2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠
2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强
无刷励磁系统原理框图
整流盘及电路
整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。

整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。
电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短路环连接在一起形成公共中心点，八个“Y”支路的出线则分别接一个全波整流桥，它们在直流侧正极性和负极性分别在一起，而后送发电机转子，可称为多支路直流侧并联接线方式，着接线方式可确保各“Y”支路旋转整流管之间均良好。
每个“Y”支路每整流臂有二个整流管，一个电容器和一个保护电容器的小熔断器，它们组装为一体，称为整流组件。另外还有二个主熔断器，主熔断器的端面带有机械熔断器指示器，在电机运转时，当熔丝熔断后，这种指示器弹出，用同步频闪仪能观察到二极管和主熔断器的参数。
主熔断器电流 670A 电压 850V
二极管：R6LO—40型平板式元件 电流400A
反向峰压2000V
见图（二）
2.4 数字式励磁电压调节器（DAVR）
DAVR采用进口三菱公司的用于无刷励磁系统的全双通道数字式励磁电压调节装置MEC5230、DAVR按发电机机端和电网的工况自动地调整发电机的励磁，一旦发电机或励磁系统出现异常，可借助于多种限制功能单元，及时对异常工况限制或发出切机信号，使机组脱离电网并灭磁！
2.4.1 DAVR主要性能：
(a) 自动调节范围（恒电压模式）
发电机空载工况：10%~110%额定电压
发电机负载工况：95%~105%额定电压
(b) 手动调节范围（恒磁场电流模式）
发电机空载工况：10%~110%额定电压
发电机负载工况：允许达到110%发电机额定磁场电压（在额定负载和额定电压运行时）
(c) 调压精度：＜±1%
(d) 采样固期：20ms
2.4.2 DAVR工作原理：
DAVR控制方式：DAVR提供二种控制方式：发电机恒机端电压控制和恒励磁机磁场电流控制。
(a) 发电机恒机端电压控制：这种方式与常规AVR自动工作方式一样，通过控制发电机的磁场电流使发电机的端电压与电压整定器（90k）的整定值相同，发电机端电压保持恒定值。
(b) 恒磁场电流控制：这种方式相当于常规的手动工作。通过励磁机磁场电流反馈使发电机磁场电流保持恒定，从而达到发电机磁场电流恒定。
工作：
（1） 恒电压控制：
发电机机端电压和电流通过三相PT和CT，辅助PT和CT以及模拟式滤波器输入到A/D转换器，A/D转换器将模拟量转换为数字量，同时，幼功（P）、无功(Q)、端电压（Vt）和电流（Ia）通过计算机被检测。
端电压信号与电压整定器（90k）的偏差信号通过增益/相位补偿器和控制系统的可条节元件的限制功能级，触发脉冲发生级产生对应这信号的相控制脉冲，控制可控硅的输出。
（2） 恒磁场电流控制：
手动电压整定器（70E）的整定值与通过A/D转换所获得的磁场电流（If）的偏差信号输出到触发脉冲输出级，产生对应这偏差的控制脉冲，控制可控硅的输出。在这控制环节中形成磁场电流的闭环控制，从而达到控制磁场电流在某一恒定值。
3． 氢气系统
3.1 氢气系统功能
3.1.1 以CO2为中间介质，实现发电机气体置换。
3.1.2 自动维持发电机内的氢压
3.1.3 自动监测机内气体参数（氢压温度和纯度）及运行工况
3.1.4 通过氢气干燥器连干燥机内氢气，维持机内氢气低温度。
3.2 系统简介：
氢系统由运行和检测两部分组成正常运行时，纯度要求≥95%，在额定氢压下机内允许湿度露点为≤-5℃（≤3.25g/m3）这可通过控制氢源湿度、润滑油含水量及发电机氢系统培植的氢气干燥器来保证。
3.2.1 运行部分：供CO2、H2装置、氢气压力控制装置充排氢阀门组、氢气干燥器等。
3.2.2 检测部分、氢气纯度变送装置、浮子检漏计、发电机局部过热检测装置、氢油水工况检测柜等。
3.3 氢气系统主要部件简介
3.3.1 氢气干燥器：氢气干燥器为冷凝式干燥器。
冷凝式干燥器是利用制冷机将氢气温度降低到-10~ -15℃左右，使氢气中的水分饱和析出并可以霜的形式凝结在蒸发器表面。当霜结到一定的程度时，需停机化霜。为了提高脱水效果，可用二台冷凝式干燥器并联运行，一台干燥，一台化霜，交替运行。
3.3.2 发电机机内局部过热检测装置
该装置的作用是监测机内是否有局部过热现，其基本原理是定子铁心表面和线棒表面的绝缘漆温度达到一定程度（约200℃）时，就会引起热分解，从而产生大量高浓度超微粒子。当粒子随氢流入该装置内离子室时，会被大量吸附，从而改变装置原先在正常情况下的输出电流，使之大大下降，从而发出报警信号，可及早发现事故隐患。
3.3.3 液体检漏器
液体检漏器是指装在发电机机壳和主出线盒下面的浮子控制开关，其可指示出发电机里可能存在的冷却器漏出或冷凝成的任何液体。在机壳的底部，每端机壳端环上没有开口，将收集起的液体排到液体检漏器。
3.3.4 发电机漏点检测
3.3.4.1 发电机气密试验额定压力0.4mpa时，≤2.1米/3天
L=0.0023VP/T 20℃时 环境温度
L——发电机的泄露量 单位：立方米/天
V——发电机容积 单位：立方米
P——保压期间机内压力变化量 单位：毫米水柱
T——保压时间 单位：小时
保压时间不少于4h 推荐为24h
3.3.4.2 漏点、检测
如果泄露量超过规定的限值，就应该用肥皂液拉开粉溶液或卤素检漏仪进行系统检查。一般肥皂液或拉开粉溶液用于初检，而卤素检漏仪用语精检。
发电机和氢系统中凡有电气信号输入和输出以及有绝缘要求的部位，如接线端子、出线瓷瓶及测温元件因出导线等不能用肥皂液检漏，而只能用卤素检漏仪检漏。拉开粉溶液精度高于肥皂液，相当于卤素检漏仪 的末级精度，液体检漏仪必须、在0.1Mpa和额定氢压的压力下各做一次。
卤素检漏仪检漏
我厂采用日本东芝公司的HAL—8型卤素检漏仪，灵敏度分六档，最高灵敏度档可测出卤素气体以百万分之一毫升每秒漏出时的泄露量；而取最低灵敏度档也可测出百万分之一毫升/秒的泄露量 。
发电机气密试验时里面充的空气，用卤素检漏仪漏前，发电机内必须充有氟利昂（F12）气体，本数量配比为70克/立方米，但F12不能和H2混合，否则将是一种有毒的混合气体。
卤素检漏仪重点、检测部位：机座端盖、
出线盒、转子引线、管道、阀门、氢气干燥器和氢气纯度、检测变送装置等。
4. 密封油系统
4.1 功能特点：
a． 向密封瓦提供二个独立循环的密封油源，防止发电机内压力气体沿转轴逸出。
b． 保证密封油油压始终高于机内气体压力某一个规定值，并确保密封瓦内氢侧与空侧油压维持相等其差压限定在允许变动的范围之内。
c． 通过热交换器冷却密封油，从而带走因密封瓦与轴之间的摩擦损耗而产生的热量，确保瓦温与油温控制在要求的范围之内
d． 通过滤波器去除油中杂物，保证密封油的清洁度。
e． 通过发电机消泡箱和氢侧回油控制箱，释放掉溶于密封油中的饱和氢气。
f． 空侧油路有多路备用油源，以确保发电机安全连续运行。
g． 利用差压控制器，压力控制器及差压变送器等，自动监测密封油系统的运行。
h． 空氢侧各装有一套加热器，以保证密封油的运行油温始终保持于所要求的范围之中。
i． 密封油系统大部分集中安装于一块底板中，便于运行巡检的维护。
4.2 主要部件简介:
4.2.1 消泡箱
从密封瓦氢侧出来的油先流入到消泡箱中，在那里气体得以从油中扩容逸出。消泡箱装于发电机下半端盖中，通过直管溢流装置，使箱中的油位不至于过高。消泡箱 汽励端各装有一个，在他们之间的连接管道上装有-U形管，以防二侧风扇差压不一致使油烟在发电机内循环流动。
4.2.2 密封油泵
氢空侧、交直流、共四台、螺杆式恒流泵。
4.2.3 密封油备用油源
空侧：第一备用——气轮机高压备用油源。第二备用——空侧直流备用泵和第三备用——气轮机低压润滑油源
氢侧：当交流泵两端压降下降到0.035MPa 时，报警并自动起动直流备用油泵，使氢侧密封油压恢复正常。
4.2.4 冷油器
由于密封油空、氢侧各自独立，因此冷油器也分开关均为卧式管壳型，内部为浮动式管板结构，壳侧通热油管侧通冷却水。
5. 定子水冷系统
5.1 系统的特点及功能简介：
5.1.1 采用冷却水通过定子线圈空心导线，将定子线圈损耗产生的热量带出发电机。
5.1.2 用水冷却器带走冷却水从定子线圈吸取的热量。
5.1.3 系统中没有过滤器以除去水中的杂质。
5.1.4 用旁路式离子交换器对冷却水进行软化，控制其电导率。
5.1.5 使用监测仪表及报警器件等设备对冷却水的电导率、流量、压力及温度等进行连续的监控。
5.1.6 具有定子线圈反冲洗功能，提高定子线圈冲洗效果。
5.1.7 水系统中的所有管道及与线圈冷却水接触的元器件均采用抗腐蚀材料。
52 系统主要部件简介
5.2.1 水箱：是闭路循环水系统中的一个储水容器，定子线圈的出水首先进入水箱，回水中如含有微量的氢气可在水箱内释放。当水箱内气压高于一定值时，可通过水箱上的安全阀自动排气。水箱装有液位控制器用于自动控制补水以保持箱内正常的液位水平及对过高或过低的液位发出报警，水箱上还配有玻璃管液位计，用以目测观察水箱液位水箱为带氢设备？因为由于少量高压氢气可渗过聚四氟乙烯绝缘引水管而进入定子水系统中，最终汇集于水箱上部。水箱内还装有蒸气加热装置，以便在机组升压和投入运行之前对定子线圈内部的循环水进行加热，从而杜绝线圈表面结露现象的产生。加热蒸气为电厂杂用蒸气压0.8~1.3Mpa，温度约320 ℃，水箱检修完毕后，需做水压试验。
5.2.2 水泵
装有两台互为备用的离心式水泵，装有电气连锁。
5.2.3 水冷却器
水系统中装有两台并联的水冷却器，每台承担冷却器可承担发电机100%所需的热交换功率，正常一台运行，另一台备用。
5.2.4 水过滤器：系统中装有两台并联的水过滤器，正常情况下，一台运行一台备用。
5.2.5 离子交换器
水系统的功能之一是保持进入定子线圈的冷却水处于合适的低电导率值，这是因为定子绝缘引水管须承受定子线圈对地电压。
5.2.6 氮气压力系统：
水系统水箱是密闭的，在水箱液位以上的空间应充有一定压力的氮气，以隔绝空气对水质的不良影响，压力由氮气减压器自动稳定在4KPa。
5.2.7 补充水系统
水系统的补充水来源于锅炉的凝结水系统或除盐水系统，补充水依序通过补水过滤器，减压阀，电磁阀（或旁路阀）流量开关和离子交换器，然后进入水箱。
5.2.8 电导率仪
定子线圈冷却水的电导率由三个电导率仪来检测，其中两个串联地安装在定子线圈主水管路的[旁路上，用于监测主水路的电导率，一个安装在离子交换器的出水管路上。
5.2.9 气表
定子水箱的排气管道上装有气表（煤气表）监测并记录从水箱排出气体的数量，正常运行约有50~150升氢气/每天，通过绝缘引水管汇集到水箱，当流过气表的流量明显增大并伴有发电机补氢量增加时，提示定子内冷水路可能有泄露。