调相机系统构成及原理培训ppt课件.ppt

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1、目目 录录1.调相机的基础知识调相机的基础知识3.调相机主要系统介绍2.调相机系统主接线 4.安装、运维及检修一、调相机的基础知识一、调相机的基础知识1 1. .调相机的作用调相机的作用调相机工程可为电网的无功电压调节提供有效的技术调相机工程可为电网的无功电压调节提供有效的技术手段，利用调相机实现电网逆调压；手段，利用调相机实现电网逆调压；为高比例直流受电的局部电网提供有效的动态无功支为高比例直流受电的局部电网提供有效的动态无功支撑，从而提高电网的动态电压稳定裕度；撑，从而提高电网的动态电压稳定裕度；提高直流站的短路比，增强直流站接入的交流系统；提高直流站的短路比，增强直流站接入的交流系统；可

2、减小交流电网故障时直流换相失败的范围和概率，可减小交流电网故障时直流换相失败的范围和概率，从而简化特高直流送受端电网间的运行制约关系。从而简化特高直流送受端电网间的运行制约关系。一、调相机的基础知识一、调相机的基础知识2.2. 调相机运行方式调相机运行方式a a、过励：、过励：I I领先于领先于U U，发出感性无功功率。，发出感性无功功率。b b、欠励：、欠励：U U领先于领先于I I，吸感性无功功率。，吸感性无功功率。 一、调相机的基础知识一、调相机的基础知识3 3. .调相机的基本参数调相机的基本参数湘潭换流站采用三相、卧式、隐极机、自并励静止励磁调相机。湘潭换流站采用三相、卧式、隐极机、

3、自并励静止励磁调相机。调相机单机额定量调相机单机额定量300Mvar,300Mvar,单机调节范围为单机调节范围为-150Mvar-150Mvar300Mvar300Mvar。冷却方式为双水冷，启动方式为静止变频器（冷却方式为双水冷，启动方式为静止变频器（SFCSFC），启动时间），启动时间小于小于300s300s，转速，转速3000r/min3000r/min。强励倍数：强励倍数：3.53.5倍（倍（0.8Un0.8Un时）；时）；3.53.5倍强励电流持续时间不小于倍强励电流持续时间不小于5s5s；或；或2.52.5倍强励电流持续时间不小于倍强励电流持续时间不小于15s15s；从正常无功出

4、力至；从正常无功出力至输出最大强励无功功率的时间应控制在输出最大强励无功功率的时间应控制在1s1s以内。以内。一、调相机的基础知识一、调相机的基础知识4 4. .调相机的工作原理调相机的工作原理调相机是电动机和发电机的结合体。从交流电网吸收调相机是电动机和发电机的结合体。从交流电网吸收有功驱动调相机转子转动，定子绕组切割转子磁力线有功驱动调相机转子转动，定子绕组切割转子磁力线产生感应电动势，接入负荷，向系统供电。由于调相产生感应电动势，接入负荷，向系统供电。由于调相机功率因数为机功率因数为0 0，故只向系统提供无功或者吸收无功。，故只向系统提供无功或者吸收无功。感应电动势感应电动势e=Blve

5、=Blv一、调相机的基础知识一、调相机的基础知识目目 录录1.调相机的基础知识3.调相机主要系统介绍2.调相机系统主接线调相机系统主接线 4.安装、运维及检修二、调相机系统主接线二、调相机系统主接线调相机组采用“调相机-变压器组”单元接线，两回主变进线分别经断路器接入500kV 交流滤波器第2、4 大组母线。调相机出口不设置出口断路器。当任一元件故障时，另一台调相机组可继续工作，可靠性较高。二、调相机系统主接线二、调相机系统主接线二、调相机系统主接线二、调相机系统主接线盘车盘车起动和同步过程粗略描述：起动和同步过程粗略描述： 投入顶轴油及冷却水，启动盘车装置，将调相投入顶轴油及冷却水，启动盘车

6、装置，将调相机带动转速至机带动转速至4-6r/min。SFC启动及起动励磁投入，启动及起动励磁投入，驱动调相机按照设定曲线加速驱动调相机按照设定曲线加速, 直至直至110%的额定转的额定转速。（在调相机达到一定转速后，盘车装置自动退速。（在调相机达到一定转速后，盘车装置自动退出）调相机到达出）调相机到达110%转速后，转速后，SFC退出运行，起退出运行，起动励磁退出运行。主励磁系统投入运行，并升压至动励磁退出运行。主励磁系统投入运行，并升压至额定。同期装置判定相位角、频率和电压幅值，通额定。同期装置判定相位角、频率和电压幅值，通过过500kV断路器实现并网。断路器实现并网。 二、调相机系统主接

7、线二、调相机系统主接线目目 录录1.调相机的基础知识3.调相机主要系统介绍调相机主要系统介绍2.调相机系统主接线 4.安装、运维及检修 调相机站实际上就是一个装机容量为调相机站实际上就是一个装机容量为600MVA600MVA的发电厂，只是与的发电厂，只是与常规发电厂比少了原动机，其他系统一样的复杂，应该站在一个发常规发电厂比少了原动机，其他系统一样的复杂，应该站在一个发电厂的运维管理的高度去管理调相机站。电厂的运维管理的高度去管理调相机站。 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍调相机主要包括：调相机主要包括：1、本体机械结构2、启动系统3、励磁系统4、变压器及GIS设备5、继电保护6、

8、同期装置7、直流及UPS系统8、本体在线监测系统9、DCS系统10、PMU11、故障录波系统12、电能计量装置13、油系统14、水冷系统 调相机本体结构包括转子、定子、基座、轴承、碳刷及滑环、调相机本体结构包括转子、定子、基座、轴承、碳刷及滑环、空冷器、供水管及盘根密封装置、集水槽以及盘车装置等。空冷器、供水管及盘根密封装置、集水槽以及盘车装置等。三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍- -本体本体调相机转子非励磁端配有电动盘车装置，在调相机起动调相机转子非励磁端配有电动盘车装置，在调相机起动之前或停机以后，使调相机转子转动。之前或停机以后，使调相机转子转动。三、调相机主要系统介绍三、调

9、相机主要系统介绍- -盘车装置盘车装置三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍调相机转子示意图调相机转子示意图 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍转子示意图转子示意图 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍 转子示意图转子示意图 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍定子铁芯示意图定子铁芯示意图 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍定子及机壳示意图定子及机壳示意图 三、调相机主要系统介绍三、调相机主要系统介绍隐极式机组剖视图隐极式机组剖视图 三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍2. 2. 励磁系统励磁系统励磁系统包括静止励磁，无刷励磁，三机励磁

10、等。励磁系统包括静止励磁，无刷励磁，三机励磁等。 湘潭站调相机采用静止励磁方式。湘潭站调相机采用静止励磁方式。励磁系统由励磁调节器、可控硅整流装置、灭磁及励磁系统由励磁调节器、可控硅整流装置、灭磁及过压保护装置、励磁变压器构成。过压保护装置、励磁变压器构成。三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍自并励静止励磁系统自并励静止励磁系统三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍自并励静止励磁系统自并励静止励磁系统3、保护装置 调相机变压器组保护采用保护双重化配置（采用不同厂家的产品），每套保护应包含完整的主保护和后备保护，能反映被保护设备的各种故障及异常状态。各套保护之间应能

11、同时工作互不影响。调相机变压器组保护按3面屏柜设置。两套完整的电气量保护分别布置在保护A、B柜，非电量保护布置在保护C柜。 SFC隔离变保护采用单套保护，包含完整的主保护、后备保护和非电量保护，布置在SFC机柜内。三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍调相机变压器组保护：调相机差动保护、 调相机复压过流保护、调相机不对称过负荷保护、调相机对称过负荷保护、调相机定子匝间保护、调相机定子100接地保护、转子一点接地保护、调相机失磁保护、调相机过激磁保护、调相机过电压、调相机低电压、 调相机低频过电流、调相机低频零序过电压、励磁变压器速断保护、励磁变压器过流保护、励磁绕组过负荷保护、电

12、压平衡保护、调相机突加电压保护、主变压器差动、主变压器高压侧零序过流保护、主变压器高压侧复压过流保护、主变压器通风启动、主变压器过负荷保护等。 单套保护（非电量）：调相机断水保护 、主变压器非电量保护（包括瓦斯、压力释放、温度、油位、冷却器故障等）、 励磁变压器温度保护（高温报警，超高温跳闸）。SFC隔离变保护配置差动保护高压侧复压过流保护过负荷保护低压侧过流保护非电量保护静止变频器直流一点接地保护TV断线、TA断线报警功能三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍4、冷却水系统三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍定子水冷定子水冷三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系

13、统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍5. 5. 润滑油系统润滑油系统调相机润滑油系统为带压内部循环系统。调相机润滑油系统为带压内部循环系统。该系统的主要组成：回油箱、润滑油设备及顶轴油设备等。高该系统的主要组成：回油箱、润滑油设备及顶轴油设备等。高压顶轴油及润滑油泵采用压顶轴油及润滑油泵采用“两交一直两交一直”配置；直流油泵起动时配置；直流油泵起动时间间1s1s以内，轴承油箱循环倍率为以内，轴承油箱循环倍率为1010，保证全站失电的情况下，保证全站失电的情况下，实现机组安全可靠停机。实现机组安全可靠停机。润滑油系

14、统的作用：润滑油系统的作用：1 1、在调相机起停及正常运行过程中提供润滑油。、在调相机起停及正常运行过程中提供润滑油。2 2、在调相机起动、停机过程中转速较低时，使用高压在调相机起动、停机过程中转速较低时，使用高压油顶轴，防止轴承干磨损坏。油顶轴，防止轴承干磨损坏。三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍6. 6. 启动系统启动系统启动系统主要的启动方式：变频启动和外部电机拖动两种。启动系统主要的启动方式：变频启动和外部电机拖动两种。湘潭站采用湘潭站采用变频启动变频启动方式，方式，SFCSFC无旋转设备，维护简单，启动无旋转设备，

15、维护简单，启动转矩大，功率因数高。且可实现两机共享。转矩大，功率因数高。且可实现两机共享。变频启动装置简称变频启动装置简称SFC (Static Frequency Converter)SFC (Static Frequency Converter) 装置，装置，即静止变频器。即静止变频器。静止静止变频器的方式：直接式变频器（交变频器的方式：直接式变频器（交-交型）和间接变频交型）和间接变频器器 （交直交型的变频器（交直交型的变频器 ）转速和频率公式：转速和频率公式：n=60f/Pn=60f/P三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍6. 6. 启动系统启动系统三、调相机系统主要设

16、备介绍三、调相机系统主要设备介绍7. 7. 智能监测智能监测三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍8. 8. 监控系统监控系统监控系统实现对调相机的励磁、顺控、起动系统、润滑油系统，监控系统实现对调相机的励磁、顺控、起动系统、润滑油系统，空冷系统、保护及自动装置和站区辅助系统及电气设备进行监空冷系统、保护及自动装置和站区辅助系统及电气设备进行监测和控制。测和控制。湘潭站设置独立的分布式控制系统（湘潭站设置独立的分布式控制系统（DCS), DCSDCS), DCS对两台调相机对两台调相机及辅助系统集中控制。及辅助系统集中控制。调相机站控制室与换流站集中控制室统一布置，不单独设置，调

17、相机站控制室与换流站集中控制室统一布置，不单独设置，在调相机站主厂房就地设置在调相机站主厂房就地设置DCSDCS电子设备间及工程师站，工程电子设备间及工程师站，工程师站可用于调相机启动、调试阶段的操作。师站可用于调相机启动、调试阶段的操作。 三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍调相机监控系统的控制范围主要包括：调相机本体温度、定子调相机监控系统的控制范围主要包括：调相机本体温度、定子冷却水、转子冷却水、冷却水、转子冷却水、 润滑油、顶轴油、开式冷却水、闭冷水润滑油、顶轴油、开式冷却水、闭冷水（转子冷却水）加药以及调相机启动、励磁等电气系统等。（转子冷却水）加药以及调相机启动、励

18、磁等电气系统等。辅助系统的控制范围主要包括：循环水泵、机械通风冷却塔、辅助系统的控制范围主要包括：循环水泵、机械通风冷却塔、工业服务水、化学水处理、循环水加药以及相应的电气系统等。工业服务水、化学水处理、循环水加药以及相应的电气系统等。调相机站不设单独的管理信息系统（调相机站不设单独的管理信息系统（MIS), MISMIS), MIS由换流站统一考由换流站统一考虑，调相机站虑，调相机站DCSDCS预留与换流站预留与换流站MISMIS的通讯接口。的通讯接口。 三、调相机系统主要设备介绍三、调相机系统主要设备介绍数据采集与处理系统数据采集与处理系统(DAS)(DAS)模拟量控制系统模拟量控制系统(

19、MCS)(MCS)顺序控制系统顺序控制系统(SCS)(SCS)(包括电气包括电气ECS)ECS)其它相关保护系统其它相关保护系统( (连锁保护）连锁保护）组成主要包括下述四个系统组成主要包括下述四个系统: :同期装置：微机型自动准同期装置和手动准同期装置，同期系同期装置：微机型自动准同期装置和手动准同期装置，同期系统采用单相同期方式。统采用单相同期方式。故障录波装置：故障录波装置：调相机调相机- -变压器组系统故障或异常运行时的电变压器组系统故障或异常运行时的电压、电流等有关模拟量数据进行录波，并对有关保护及安全自压、电流等有关模拟量数据进行录波，并对有关保护及安全自动装置动作情况进行记录动装

20、置动作情况进行记录。其它其它还有时钟同步系统还有时钟同步系统 ：设置一套时钟同步系统供调相机相：设置一套时钟同步系统供调相机相关系统使用。关系统使用。9 9、其它系统：、其它系统：PMUPMU：一套：一套PMUPMU向量测量单元，采集相关的电流、电压、功率等向量测量单元，采集相关的电流、电压、功率等量送至调度系统。量送至调度系统。直流及直流及UPSUPS系统：湘潭站有两组系统：湘潭站有两组110V110V直流系统供监控及保护等直流系统供监控及保护等系统等使用；一组系统等使用；一组220V220V直流系统供直流动力负荷使用，以及一直流系统供直流动力负荷使用，以及一组组UPSUPS系统等。系统等。

21、 站用电系统：调相机系统的站用电系统为两段，分别从换流站站用电系统：调相机系统的站用电系统为两段，分别从换流站的两段的两段10kV10kV站用取，在站用取，在400V400V母线段之间设有联络开关。母线段之间设有联络开关。计量装置：调相机系统设有电能计量装置计量每台机组的有功计量装置：调相机系统设有电能计量装置计量每台机组的有功和无功。和无功。目目 录录1.调相机的基础知识3.调相机主要系统介绍2.调相机系统主接线 4.安装、运维及检修安装、运维及检修1.1. 上海电机厂提上海电机厂提供的主要安装供的主要安装工艺指导文件工艺指导文件四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修2. 2.

22、 上海电机厂提上海电机厂提供的现场安装供的现场安装质量验收卡质量验收卡四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修3 3、上海电机厂将提供的运行维护说明书主要内容、上海电机厂将提供的运行维护说明书主要内容四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修四、调相机安装、调试及检修发电机部分小修周期为发电机部分小修周期为1818个月，大修周期为个月，大修周期为6 6年。年。 发电机本体小修项目主要有：定子线圈端部绝缘有无黄粉发电机本体小修项目主要有：定子线圈端部绝缘有无黄粉及固定件是否牢固，绝缘引水管有有无泄漏，对膛内和端及固定件是否牢固，绝缘引水管有有无泄漏，对膛内和端部进行吹扫，端部绝缘进行擦拭，冷却水滤网更换和冲洗，部进行吹扫，端部绝缘进行擦拭，冷却水滤网更换和冲洗，预防性电气试验（绝缘电阻及直流耐压和泄漏电流试验等）预防性电气试验（绝缘电阻及直流耐压和泄漏电流试验等） 4 4、检修、检修谢 谢 大 家！