HSG710MM8发电机控制系统改造之参数设置

　　0　概要

　　发电机的励磁系统的控制主要有单励、相励和复励，通过闭环回路的反馈调节控制励磁电流及电压，达到发电机对外做功的要求，同时控制系统的参数设置应该在允许的范围内。当发电机并网运行时，发电机的励磁系统决定无功功率的分配，发动机的输出决定发电机的有功功率的分配。对于小电网独立运行的发电机而言，励磁系统直接关系到发电机的输出特性，当启动大负荷的设备时，发电机的励磁调节十分重要的。

　　1、发电机的状况

　　我公司由于地理环境的影响，供电线路及设备的运行十分特殊。整个设备的动力电源主要来自两台中压（6KV）发电机组，单台容量为3120KVA，功率因素0.8，电压6.3KV，电流286A，频率50Hz。发电机主要保护有：差动电流保护100A无时限；过流保护2.1倍的额定电流10秒，速断保护为额定电流的3倍2秒，零序电流保护和定子接地保护，低压低频和超电压超频率保护延时5分钟，励磁系统有过流和过电压保护。但由于我公司生产主要设备为输油泵（单台容量为710KW）三台和其他小容量的喂油泵，正常运行时双机并机直接启动输油泵。

　　当一台发电机处于故障或维修状态时，有需要由一台发电机启动主输油泵的工况。从电动机的启动来说，单独一台发电机很难启动1台主输油泵，经常出现发电机启动一台主输油泵的时候，发电机过流速断保护、低频低压和差动保护；同时发电机的励磁电压及励磁电流保护动作。

　　从以往的运行状况看，发电机双机并机启动主输油泵后，单台发电机的外特性十分稳定，输出电压及频率稳定，发动机的状态也很好。

　　2、发电机励磁参数测量

　　⑴、取样电路：即测量发电机的励磁电压和励磁电流。从发电机的励磁控制盘中的励磁电流分流器取样，分流器为40A/150mA，通过采样电路，将电流信号转换为电压信号在通过模数转换，输入计算机进行处理。采样电路如图1所示：经过测量发电机的励磁系统采用PWM脉冲宽度调节电路调整励磁电压，通过自动调节电路从而得到稳定的输出交流电压，脉冲宽度调制电路载波频率为1kHz。

　　⑵、发电机励磁工作原理

　　发电机的励磁电流是由发电机的输出取得，励磁电流的大小是由AVR根据发电机的输出给定值和输出端电压、电流的反馈量自动调节；励磁系统设有强迫励磁调节单元。

　　从发电机的技术参数中得到，发电机的励磁线圈电阻约8.4~8.5欧姆，励磁电流在2.5~7.8A之间变化，因而电流的大小正常运行前由接触器K2控制，电压达到正常的80%后有AVR自动调节输出电压以满足设备的运行电流互感器T3是短路励磁电流，即发电机输出瞬间短路时，系统电压为零，即T1二次侧的电压为零，K2接触器处于为接通的状态，K2接触器辅助触点动作，此时励磁电流就由T3电流互感器的二次电流提供，但短路电流非常大，足够提供发电机的励磁电流。瞬间可以满足发电机的运行，但时间不能太长，否则引起更大的故障。同时直流接触器K1、K3由24V电源控制，一旦24V电源失电，K1接触器的辅助触点短路励磁电流线圈，因而发电机也不能正常工作。励磁控制系统电路如图2所示：

　　根据自动调节控制理论，随着负载的增加，励磁电压的占空比也逐渐增加，励磁电流也增加，发电机系统可以稳定的输出交流电压。单台发电机的容量为2496KW，单台主输油泵的容量为710KW，发电机的容量为主输油泵容量的3.5~3.67倍，启动时的状况为：由于系统容量有限，在负载突然增加的情况下，系统瞬时提供的有功和无功的能力减弱，导致频率和电压下降较大，系统恢复的时间较长，导致电动机的启动时间加长；系统的保护功能起作用，因而发电机启动单台主输油泵是很难成功。如果两台发电机并网运行，系统的容量4992KW，发电机的容量为主输油泵容量的7.03~7.34倍启动是不成问题的。同时在单机启单泵的过程中发现主输油泵的启动时间为2秒多，启动瞬间发电机的输出电压降为3500V左右，主输油泵电动机启动电流约额定电流的10倍左右，启动过程也顺利。下面就发电机单机启单泵的全部过程，用计算机监视系统记录启动瞬间的励磁电压及电流的参数变化。从图中可以看出，励磁电流和电压都大幅度增加，说明AVR（Automotive Voltage Regulator）自动调节功能正常，但在启动过程到2.72秒时，励磁电压开关跳闸，励磁电压突然消失，励磁电流随着指数曲线下降，发电机失去励磁，因此交流输出电压也将消失，系统崩溃，发电机进线柜断路器失压跳闸。图中的电压曲线变化是突然的垂直下降，和发电机成功启动的曲线下降不同。发电机单机启单泵（710KW）的曲线如上图3所示：