CN204013306U - 一种发电机励磁调节装置及发电机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机励磁调节装置及发电机系统，分别与发电机和永磁机连接，发电机励磁调节装置包括均与永磁机连接，且用于提供并调节发电机转子绕组励磁电流的第一自动电压调节单元、第二自动电压调节单元及励磁电流调节单元，发电机励磁调节装置还包括分别对应连接在第一自动电压调节单元、第二自动电压调节单元及励磁电流调节单元与发电机转子绕组之间的第一隔离开关、第二隔离开关及第三隔离开关。实施本实用新型的有益效果是，通过在励磁调节装置每个通道整流器直流输出侧增加隔离开关，当励磁装置运行通道发生故障时，可以通过手动断开相应的隔离开关，对应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元完全被隔离，此时便可对故障通道进行在线维护。

Description

一种发电机励磁调节装置及发电机系统

技术领域

本实用新型涉及核电厂发电机领域，更具体地说，涉及一种应用于核电厂的发电机励磁调节装置及发电机系统。

背景技术

在百万千瓦级核电厂发电机系统中，励磁调节装置的主要作用是为发电机励磁电流以建立发电所必须的空间磁场，因此励磁调节装置的状态直接关系着发电机组的正常运行，一旦出现励磁调节装置故障将可能引起整个励磁机、发电机的损坏甚至烧毁，导致停机停堆事件发生，从而影响发电机组的安全及可靠运行。

根据系统要求，励磁调节装置可以配置为单通道(通道1)，双通道(通道1和通道2)或三通道(通道1，通道2及备用通道)。而现有发电机系统的初始设计存在许多缺陷，以三通道为例，发电机励磁调节装置的三个通道的整流器直流输出端直接并联至励磁开关上，如运行通道发生故障时，自动切换至备用通道，由备用通道对机组提供励磁电源，但因该通道的整流器直流输出端与励磁开关直接并联，故障通道无法完全与正常运行设备隔离，从而导致励磁调节装置带故障设备运行和故障通道无法进行在线维护，且励磁调节装置三个通道的跳闸命令和外部发变组保护两路跳闸命令均由励磁开关单一线圈执行，不满足双重化配置原则和电网反措要求，且该线圈为失压脱扣线圈，跳闸线圈长期带电，引起励磁开关老化，如该跳闸线圈失效后，导致无法跳开励磁开关，将造成严重后果。此外，现有发电机励磁调节装置还存在电源回路可靠性低等问题，若这些问题如不解决将给后续设备的安全运行带来重大隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的当发电机励磁调节装置运行通道发生故障时，故障通道无法完全与正常运行设备隔离，导致励磁调节装置带故障设备运行和故障通道无法进行在线维护等缺陷，提供一种发电机励磁调节装置及发电机系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发电机励磁调节装置，分别与发电机和永磁机连接，所述发电机励磁调节装置包括均与所述永磁机连接，且用于提供并调节发电机转子绕组励磁电流的第一自动电压调节单元、第二自动电压调节单元及励磁电流调节单元，所述发电机励磁调节装置还包括分别对应连接在所述第一自动电压调节单元、第二自动电压调节单元及所述励磁电流调节单元与所述发电机转子绕组之间的第一隔离开关、第二隔离开关及第三隔离开关。

在上述发电机励磁调节装置中，所述第一隔离开关包括与所述第一自动电压调节单元连接，且用于将所述第一隔离开关的分闸和合闸状态传递给所述第一自动电压调节单元的第一常闭辅助接点；所述第二隔离开关包括与所述第二自动电压调节单元连接，且用于将所述第二隔离开关的分闸和合闸状态传递给所述第二自动电压调节单元的第二常闭辅助接点；所述第三隔离开关包括与所述励磁电流调节单元连接，且用于将所述第三隔离开关的分闸和合闸状态传递给所述励磁电流调节单元的第三常闭辅助接点。

在上述发电机励磁调节装置中，所述发电机励磁调节装置还包括连接在所述发电机转子绕组和所述第一隔离开关、第二隔离开关及所述第三隔离开关的公共连接点之间的励磁开关。

在上述发电机励磁调节装置中，所述励磁开关包括第一常开接点、与所述第一常开接点串联连接的第一跳闸线圈、第二常开接点、与所述第二常开接点串联连接的第二跳闸线圈，串联连接的所述第一常开接点和所述第一跳闸线圈与串联连接的所述第二常开接点和所述第二跳闸线圈并联。

在上述发电机励磁调节装置中，所述励磁开关还包括分别用于对应控制所述第一跳闸线圈和所述第二跳闸线圈工作的第一跳闸回路和第二跳闸回路，所述第一跳闸回路包括三个常开接点均并联连接的第一继电器，所述第二跳闸回路包括三个常开接点均并联连接的第二继电器。

在上述发电机励磁调节装置中，所述发电机励磁调节装置还包括连接所述发电机转子绕组与所述励磁开关连接点的灭磁单元，所述灭磁单元包括用于在发电机因故障需灭磁时，快速消耗发电机转子能量的灭磁电阻。

在上述发电机励磁调节装置中，所述发电机励磁调节装置还包括分别与所述第一自动电压调节单元、第二自动电压调节单元及所述励磁电流调节单元连接，且用于提供直流电源的电源单元。

在上述发电机励磁调节装置中，所述电源单元包括两路外部直流电源、连接在一路直流电源和所述第一自动电压调节单元之间的第一整流模块及连接在另一路直流电源和所述第二自动电压调节单元之间的第二整流模块。

在上述发电机励磁调节装置中，所述电源单元还包括熔断器、降压变压器、第一断路器及第二断路器，所述熔断器、降压变压器及所述第一断路器依次串联连接在所述永磁机和所述第一整流模块之间，所述熔断器、降压变压器及所述第二断路器依次串联连接在所述永磁机和所述第二整流模块之间。

还提供一种发电机系统，包括发电机、与所述发电机连接的用于提供励磁电源的永磁机及如上所述的发电机励磁调节装置。

实施本实用新型的发电机励磁调节装置及发电机系统，具有以下有益效果：通过在励磁调节装置每个通道整流器直流输出侧增加隔离开关，当励磁调节装置运行通道发生故障时，可以通过手动断开相应的隔离开关，对应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元完全被隔离，此时便可对故障通道进行在线维护。同时增加对每一隔离开关的监控回路，将每一隔离开关的辅助接点分别接入对应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元，实时对隔离开关的状态进行监测，如隔离开关异常断开，可自动判断发生通道故障，从而迅速实现通道切换，保证了励磁调节装置可以继续运行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种发电机励磁调节装置实施例的结构框图；

图2是本实用新型一种发电机励磁调节装置实施例的具体结构示意图；

图3是图2中励磁开关监控回路示意图；

图4是图2中励磁开关内部跳闸线圈结构示意图；

图5是图2中励磁开关内部跳闸回路结构示意图；

图6是图2中电源单元的具体结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，为本实用新型一种发电机励磁调节装置的结构框图，该发电机励磁调节装置3分别与发电机1和永磁机2连接，该发电机励磁调节装置3用于提供并调节输出至发电机转子绕组的励磁电流，其中：永磁机2位于发电机1的机头部分，与发电机1同轴同步旋转，用于提供交流电源给发电机励磁调节装置3。

上述发电机励磁调节装置3包括均与永磁机2连接的第一自动电压调节单元201UC、冗余设置的第二自动电压调节单元202UC及备用的励磁电流调节单元203UC，即将该发电机励磁调节装置3配置为三通道，第一自动电压调节单元201UC及冗余设置的第二自动电压调节单元202UC均包括功率部分和控制部分(图未示)，功率部分包括整流器，用于向发电机转子绕组提供励磁电流，控制部分则根据输入信号和给定的基准电压控制功率部分输出的励磁电流。励磁电流调节单元203UC也同样包括功率部分和控制部分(图未示)，功率部分包括整流器，用于向发电机转子绕组提供励磁电流，而控制部分以励磁电流为参考从而控制功率部分输出的励磁电流。上述发电机励磁调节装置3中的整流器的交流侧电源均由永磁机2提供。

特别地，上述发电机励磁调节装置3还包括分别与第一自动电压调节单元201UC、第二自动电压调节单元202UC及励磁电流调节单元203UC中的整流器直流输出端对应连接的第一隔离开关012JA、第二隔离开关022JA及第三隔离开关032JA，第一隔离开关012JA、第二隔离开关022JA及第三隔离开关032JA均为刀闸(可以手动控制其合闸、分闸)，当该发电机励磁调节装置3当前运行通道出现故障时，自动切换至备用通道，由备用通道为发电机转子绕组提供励磁电流，同时，断开与故障通道连接的隔离开关，故障通道此时完全被隔离，此时便可以对故障通道进行在线维护，保证了发电机励磁调节装置3可以继续运行。

上述发电机励磁调节装置3还包括连接在发电机转子绕组和第一隔离开关012JA、第二隔离开关022JA及第三隔离开关032JA的公共连接点之间的励磁开关201JA，连接发电机转子绕组和励磁开关201JA连接点的灭磁单元31以及分别与第一自动电压调节单元201UC、第二自动电压调节单元202UC和励磁电流调节单元203UC连接的电源单元32。其中，励磁开关201JA用于在发电机1因故障自动跳闸时切断励磁电流回路，灭磁单元31主要用于在发电机因故障需要灭磁(励磁开关201JA断开)时，快速消耗发电机转子中的能量，达到灭磁的目的。电源单元32用于将两路外部直流电源及永磁机2提供的交流电源转换成合适的直流电源为第一自动电压调节单元201UC、第二自动电压调节单元202UC和励磁电流调节单元203UC提供工作电源。

具体地，如图2所示的具体结构示意图，本实施例中的发电机励磁调节装置3还包括分别对应连接第一自动电压调节单元201UC、第二自动电压调节单元202UC、励磁电流调节单元203UC的断路器010JA、断路器020JA及断路器030JA，只有在相应的断路器闭合时，永磁机2提供的交流电源才能传送给相应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元。电源单元32具体包括整流单元(图2所示为-A80)及两路外部直流电源110Vdc，这两路外部直流电源分别通过开关080JA和开关081JA连接至整流单元-A80，其中永磁机2提供的交流电源也经过熔断器060FU和降压变压器060TU传送给整流单元-A80并经整流之后给整个发电机励磁调节装置3提供工作电源，具体地，整流单元-A80将两部外部直流电源及永磁机2提供的交流电源转换为24V的直流电分别为201UC、202UC和203UC提供工作电源。此外，上述灭磁单元31包括电子联合触发跨接器，即快速切断晶闸管(图未示)，灭磁电阻(图未示)。其中，励磁开关201JA的辅助接点接入该灭磁单元31，在励磁开关201JA断开后，灭磁单元31可以通过其辅助接点检测到该励磁开关201JA的状态，从而当发电机出现故障需要灭磁时，可以切断励磁电流回路，并控制快速切断晶闸管导通，利用励磁开关201JA断开励磁绕组时产生的反电势，将励磁电流转换到灭磁电阻中，并通过灭磁电阻来吸收磁场能量。让励磁绕组和灭磁电阻形成回路以达到灭磁的目的。

结合图2和图3，上述第一隔离开关012JA包括常闭辅助接点，将该辅助接点接入第一自动电压调节单元201UC，该自动电压调节单元201UC便能够对隔离开关012JA的状态进行监测，如果该隔离开关012JA异常断开，自动电压调节单元201UC便自动判断为通道故障，可以迅速实现通道切换，以保证发电机励磁调节装置3可以继续运行。同样地，第二隔离开关022JA也包括常闭辅助接点，将该辅助接点接入第二自动电压调节单元202UC，该自动电压调节单元202UC便能够对隔离开关022JA的状态进行监测，如果该隔离开关022JA异常断开，自动电压调节单元202UC便自动判断为通道故障，可以迅速实现通道切换，以保证发电机励磁调节装置3可以继续运行。第三隔离开关032JA也包括常闭辅助接点，将该辅助接点接入励磁电流调节单元203UC，该励磁电流调节单元203UC便能够对隔离开关032JA的状态进行监测。

参见图2和图4，图4为图2中励磁开关201JA的内部结构示意图，其中，该励磁开关201JA包括常开接点Q/0、常开接点Q/02以及跳闸线圈Y0和跳闸线圈Y02(如图中的虚线框所示)，其中：串联连接的常开接点Q/0与跳闸线圈Y0与串联连接的常开接点Q/02与跳闸线圈Y02并联。即在本实施例中励磁开关201JA采用双分励跳闸线圈，即使在一个线圈或跳闸回路失效的情况下，当发电机发生故障时仍然可以保证励磁开关201JA可以可靠跳开，避免事故扩大而损坏发电机等主设备。此外，如图4所示，该励磁开关201JA还包括许多其它接点，其均为现有技术，在此不再赘述。

参见图2和图5，图5也为图2中励磁开关201JA内部结构示意图，其中，该励磁开关201JA包括第一跳闸回路和第二跳闸回路(见图中虚线框)，分别用于控制第一跳闸线圈Y0和第二跳闸线圈Y02工作，具体地，第一跳闸回路包括三个第一继电器，分别为继电器200XE、继电器291XE、继电器290XE，这三个第一继电器的常开接点均并联连接。同样地，第二跳闸回路包括三个第二继电器，分别为继电器300XE、继电器292XE、继电器290XE，这三个第二继电器的常开接点也均并联连接。因此只有当三个第一继电器或三个第二继电器动作或接触不良时，才会分别造成第一跳闸回路和第二跳闸回路断开，也保证了当一路跳闸回路失效时仍可保证励磁开关201JA在发电机系统出现故障的情况下可靠跳开。在图5中，该励磁开关201JA还包括许多其它接点，其均为现有技术，在此不再赘述。

参见图2和图6，图6为图2中电源单元32的具体结构示意图，其中，电源单元32包括整流单元(图2所示的-A80)、断路器060JA和断路器061JA，具体地，整流单元-A80包括两路整流模块，分别为080DY和081DY，整流模块080DY的输入端与一路外部直流电源连接，并在断路器060JA闭合时，同时与降压变压器060TU连接，整流模块080DY的输出端分别与第一自动电压调节单元201UC和励磁电流调节单元203UC连接，即相当于在断路器060JA闭合时，一路外部直流电源和永磁机2提供的交流电源经过整流模块080DY进行整流，给第一自动电压调节单元201UC和励磁电流调节单元203UC提供工作电源。同样地，整流模块081DY的输入端与另一路外部直流电源连接，并在断路器061JA闭合时，同时与降压变压器060TU连接，整流模块081DY的输出端与第二自动调节单元202UC连接，即相当于在断路器061JA闭合时，一路外部直流电源和永磁机2提供的交流电源经过整流模块081DY进行整流，并给第二自动电压调节单元202UC提供工作电源。

此外，在本实用新型中，还通过增加励磁开关机械锁，并同时增加一个钥匙交换盒将与励磁开关机械锁对应的励磁开关机械钥匙与全厂钥匙连锁系统挂接，保证在实施系统隔离时励磁开关可靠隔离，防止误合励磁开关的发生导致设备损坏和人员伤亡。

本实用新型还提供了一种发电机系统，包括发电机1、与发电机1连接的用于提供励磁电源的永磁机2及上述的发电机励磁调节装置3。

实施本实用新型的发电机励磁调节装置及发电机系统，通过在发电机励磁调节装置每个通道整流器直流输出侧增加隔离开关，当发电机励磁调节装置运行通道发生故障时，可以通过手动断开相应的隔离开关，对应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元完全被隔离，此时便可对故障通道进行在线维护。同时增加对每一隔离开关的监控回路，将每一隔离开关的辅助接点分别接入对应的自动电压调节单元或励磁电流调节单元，实时对隔离开关的状态进行监测，如隔离开关异常断开，也可自动判断为通道故障，从而迅速实现通道切换，保证发电机励磁调节装置可以继续运行。

且在现有的发电机系统中，发电机励磁调节装置3三个通道的跳闸命令和外部发变组保护两路跳闸命令都通过励磁开关单一跳闸线圈执行，且该线圈为失压脱扣线圈，跳闸线圈长期带电，容易引起励磁开关老化，如果该跳闸线圈失效后，导致无法跳开励磁开关，造成严重后果。在本实用新型中，通过对现有的励磁开关进行改进，采用双分励跳闸线圈，分别为Y0和Y02(如图4所示)，在一个跳闸线圈或回路失效的情况下，发生故障时仍然可以保证励磁开关201JA可以可靠断开，避免事故的扩大，损坏发电机等主设备。此外，现有的励磁开关内部跳闸回路通过四个继电器常闭接点串联，有一个继电器动作或接点接触不良将造成跳闸回路断开，这样无论是开关跳闸命令、外部跳闸命令还是装置故障均无法跳开励磁开关，后果严重。而在本实用新型中对其跳闸回路也进行改进，在增加一个跳闸线圈的基础上，设计两路跳闸回路分别对应控制对应的跳闸线圈动作，且每路跳闸回路均包括三个继电器，且三个继电器的常开接点并联，从而保证了在一路跳闸回路失效时仍可保证励磁开关在机组故障的情况下可靠跳开。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种发电机励磁调节装置，分别与发电机(1)和永磁机(2)连接，所述发电机励磁调节装置(3)包括均与所述永磁机(2)连接，且用于提供并调节发电机转子绕组励磁电流的第一自动电压调节单元(201UC)、第二自动电压调节单元(202UC)及励磁电流调节单元(203UC)，其特征在于，所述发电机励磁调节装置(3)还包括分别对应连接在所述第一自动电压调节单元(201UC)、第二自动电压调节单元(202UC)及所述励磁电流调节单元(203UC)与所述发电机转子绕组之间的第一隔离开关(012JA)、第二隔离开关(022JA)及第三隔离开关(032JA)。

2.根据权利要求1所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述第一隔离开关(012JA)包括与所述第一自动电压调节单元(201UC)连接，且用于将所述第一隔离开关(012JA)的分闸和合闸状态传递给所述第一自动电压调节单元(201UC)的第一常闭辅助接点；所述第二隔离开关(022JA)包括与所述第二自动电压调节单元(202UC)连接，且用于将所述第二隔离开关(022JA)的分闸和合闸状态传递给所述第二自动电压调节单元(202UC)的第二常闭辅助接点；所述第三隔离开关(032JA)包括与所述励磁电流调节单元(203UC)连接，且用于将所述第三隔离开关(032JA)的分闸和合闸状态传递给所述励磁电流调节单元(203UC)的第三常闭辅助接点。

3.根据权利要求1所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述发电机励磁调节装置(3)还包括连接在所述发电机转子绕组和所述第一隔离开关(012JA)、第二隔离开关(022JA)及所述第三隔离开关(032JA)的公共连接点之间的励磁开关(201JA)。

4.根据权利要求3所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述励磁开关(201JA)包括第一常开接点、与所述第一常开接点串联连接的第一跳闸线圈、第二常开接点、与所述第二常开接点串联连接的第二跳闸线圈，串联连接的所述第一常开接点和所述第一跳闸线圈与串联连接的所述第二常开接点和所述第二跳闸线圈并联。

5.根据权利要求4所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述励磁开关(201JA)还包括分别用于对应控制所述第一跳闸线圈和所述第二跳闸线圈工作的第一跳闸回路和第二跳闸回路，所述第一跳闸回路包括三个常开接点均并联连接的第一继电器，所述第二跳闸回路包括三个常开接点均并联连接的第二继电器。

6.根据权利要求3所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述发电机励磁调节装置(3)还包括连接所述发电机转子绕组与所述励磁开关(201JA)连接点的灭磁单元(31)，所述灭磁单元(31)包括用于在发电机因故障需灭磁时，快速消耗发电机转子能量的灭磁电阻。

7.根据权利要求1所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述发电机励磁调节装置(3)还包括分别与所述第一自动电压调节单元(201UC)、第二自动电压调节单元(202UC)及所述励磁电流调节单元(203UC)连接，且用于提供直流电源的电源单元(32)。

8.根据权利要求7所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述电源单元(32)包括两路外部直流电源、连接在一路直流电源和所述第一自动电压调节单元(201UC)之间的第一整流模块及连接在另一路直流电源和所述第二自动电压调节单元(202UC)之间的第二整流模块。

9.根据权利要求8所述的发电机励磁调节装置，其特征在于，所述电源单元(32)还包括熔断器、降压变压器、第一断路器及第二断路器，所述熔断器、降压变压器及所述第一断路器依次串联连接在所述永磁机(2)和所述第一整流模块之间，所述熔断器、降压变压器及所述第二断路器依次串联连接在所述永磁机(2)和所述第二整流模块之间。

10.一种发电机系统，其特征在于，包括发电机(1)、与所述发电机(1)连接的用于提供励磁电源的永磁机(2)及如权利要求1-权利要求9任一项所述的发电机励磁调节装置(3)。