trt励磁控制保护的研究与应用

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1、TRT励磁控制保护的研究与应用0前言TRT（高炉煤气余压透平发电装置）是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过煤气透平膨胀机做功，将其转换为机械能，驱动发电机发电的一种二次能源回收装置，该装置既回收了减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，不产生任何污染，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。1TRT电气自动化优化实施背景莱芜钢铁股份公司能源动力厂银前区两台TRT自2006年六月投运，运行以后发现励磁控制保护设备陈旧、技术落后，自动化水平低、可操作性差、不能满足生产运行需要和必要的保护，使得停机率和维修率频次高，修复费用大，两

2、台TRT在2008年7月至2009年1月半年时间内非正常跳机六次；曾发生一起超速造成的透平机转子变形，轴瓦损害事故；因保护不完善造成转子绕组匝间短路接地事故一次。因此TRT电气自动化优化升级迫在眉睫，优化升级对象为励磁控制系统、发电机保护系统、直流供电系统、远程监测控制系统和高压系统。2TRT电气自动化的分析与研究2.1励磁系统的分析与研究励磁装置是发电机组的重要控制设备之一，其性能的优劣直接关系到机组自身和电力系统的安全稳定运行。提高励磁装置的控制性能，对于改善电力系统静态、暂态及动态稳定性相当重要，并且可以提高水轮发电机组的设备利用率。本文针对励磁装置陈旧落后的现状，对

3、所存在的问题进行了较为深入的分析讨论，供给TRT发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向TRT发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。励磁系统按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。励磁方式为二机他励可控硅励磁，励磁调节器的电源取自厂用变压器低压侧（TRT低压配电室母排），厂用电设施在恢复瞬间的浪涌冲击需要吸

4、收大量无功电流，造成厂用变压器上较大的电压降落，从而影响励磁装置的运行稳定性；励磁电源取自厂用变这个中间环节供电，不但增加了厂用变压器的容量，而且受厂用低压电器设备运行情况的影响，供电可靠性差，尤其在低压双电源切换动作时，常常会造成发电机失磁，甚至造成发电机进相和失步。原励磁装置严重制约已实施改造的微机调速、微机保护、计算机监控作用的发挥，已成为进一步提高电厂整体自动化水平的瓶颈。在广泛调查分析国内目前先进励磁装置及其工作性能的基础上，提出了适合安康水电站机组励磁系统改造的最佳方案——双微机全控桥式自并励磁系统。新方案的实施，将充分发挥安康水电站在西北电网中承担调峰、调频的

5、重要作用。为了充分利用设备，保持原机组的机械旋转系统状态，现将励磁系统改造后空余出的交流励磁机改为同轴运转的副发电机，增加整体机组的工作容量。本文对副发电机结构参数、电磁谐波引起的振动和推力轴承强度等进行了详细的计算。并对副发电机与主发电机可能运行方案做了深入的分析研究。当副发电机与主发电机分别运行于两个独立电网时，由于机组转速取决于主发电机所在的大电网，副发电机将承担其所在电网的全部变动负荷。因此，副发电机所在的电网负荷容量不要超过副发电机的容量。当副发电机与主发电机运行于同一电网时，二者不仅有电磁联系，而且有机械联系。在副发电机或主发电机励磁发生变化时，不但会使机组的无

6、功发生变化，而且会在主、副发电机之间发生有功功率的重新分配。主、副发电机磁极中心线与系统初相角前后不同，将使主、副发电机并入电网的顺序不同。由于主、副发电机容量差别很大，并考虑到机械系统的稳定性，应保证主发电机带负荷优先原则。它励可控硅励磁系统主要的优点是在发电站出口附近发生短路故障时，强励能力强，有利于提高系统的暂态稳定水平，在故障切除时间比较长、系统容量相对小的50、60年代这一优点是很突出的。但是，随着电力系统装机容量的增大，快速保护的应用，故障切除时间的缩短，它励可控硅励磁系统的优势已不是很明显。自并励可控硅励磁系统的优点是结构简单，元部件少，其励磁电源来自机端变压

7、器，无旋转部件，运行可靠性高，维护工作量小。且由于变压器容量的变更比交流励磁机的变更更简单、容易，因而更经济，更容易满足不同电力系统、不同电站的暂态稳定水平对励磁系统强励倍数的不同要求。它励可控硅励磁系统的缺点是由于交流励磁机是非标准产品，难以标准化，即使是同容量的发电机,尤其是水轮发电机，由于水头、转速的不同，强励倍数的不同，交流励磁机的容量、尺寸也不同，因此，价格较自并励可控硅励磁系统贵。另外它励可控硅励磁系统与自并励可控硅励磁系统相比较，元部件多，又有旋转部件，可靠性相对较低，运行维护量大。自并励可控硅励磁系