CN219938230U - 一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头，温度监测探头经控制模块与各组冷却单元连接，每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块，辅助测温模块采用热电阻，辅助测温模块与辅助温度控制模块连接，辅助温度控制模块经接触器与电机连接。基于本实用新型的系统，提高了励磁功率柜的稳定性。

Description

一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统

技术领域

本实用新型涉及通风技术领域，尤其涉及一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统。

背景技术

水电站中的水轮发电机组转子通过励磁功率柜产生直流电来生成稳定的磁场，进而切割定子线圈发电，在励磁功率柜工作时，由于励磁电流能达到几千安，故而励磁功率柜在工作时会产生大量的废热，如不迅速的将励磁功率柜产生的废热排除，则会造成励磁功率柜高温报警，甚至导致过高温退柜，严重威胁水轮发电机组安全稳定运行，励磁功率柜采用双风机冗余设计，当励磁功率柜工作时，控制面板开出启动信号启动一台风机，另一台风机备用。

例如国内的某水电站励磁功率柜位于每台机组机旁盘室内，设有三个励磁功率柜，正常发电时，三个励磁功率柜均参与励磁，要求至少有一个励磁功率柜参与发电，当三个励磁功率柜故障或高温退柜时，将会电气事故停机。其励磁功率柜为下部自然进风，上部通过风机机械排风，因设计原因，励磁功率柜风机为双风机冗余设计，当励磁功率柜工作时只会启动一台风机工作，另一台风机作为冗余备用，备用风机仅在另一台风机故障后才会启动。该水电站每年从5月份开始机组运行时间逐渐增加，6月份-9月份为汛期大方式运行，机组多是满负荷运行，再加上环境温度逐渐升高，励磁功率柜存在单台风机运行期间散热不满足要求造成高温退柜的风险。

针对存在上述问题的励磁功率柜缺少一种更经济、更稳定的励磁功率柜风机控制技术。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，主要目的在于更好地提高励磁功率柜的稳定性。

为达上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头，所述温度监测探头经所述控制模块与各组冷却单元连接，每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接，所述新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块，所述辅助测温模块采用热电阻，所述辅助测温模块与所述辅助温度控制模块连接，所述辅助温度控制模块经所述接触器与电机连接。

本实用新型实施例的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其中水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头，温度监测探头经控制模块与各组冷却单元连接，每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块，辅助测温模块采用热电阻，辅助测温模块与辅助温度控制模块连接，辅助温度控制模块经接触器与电机连接。在这种情况下，在水轮发电机组励磁功率柜中原有温度监测探头的基础上增加辅助测温模块和辅助温度控制模块，辅助测温模块监视励磁功率柜运行温度，辅助测温模块与辅助温度控制模块连接，辅助温度控制模块与接触器连接，利用辅助温度控制模块控制接触器进而控制电机启动以使风机运行，由此，能够更好地避免了励磁功率柜单台风机运行期间散热不满足要求造成高温退柜，提高了励磁功率柜的稳定性。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述热电阻布置在所述温度监测探头旁并固定于励磁功率柜的晶闸管散热片外挡板上。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述热电阻为铂热电阻。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述铂热电阻采用型号为E52-P6DY 2M的铂热电阻。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述辅助测温模块与所述辅助温度控制模块通过信号线连接。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统还包括信号电缆，所述辅助温度控制模块与所述接触器通过所述信号电缆连接。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述辅助温度控制模块与所述接触器的线圈连接。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述辅助温度控制模块布置在励磁功率柜的背面端子排空余位置。

在本实用新型第一方面实施例的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统中，所述辅助温度控制模块采用型号为AI-516/L2/L0/S的温控器。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例所提供的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的应用场景示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的框图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的部分元件电气连接示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的冷却单元的部分元件电气连接示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本实用新型中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合具体的实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提出一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，主要目的在于更好地提高励磁功率柜的稳定性。本实用新型提出的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统可以简称为风机控制系统。

本实用新型提出的风机控制系统所适用的水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头。温度监测探头经控制模块与各组冷却单元连接。多组冷却单元包括主用冷却单元和备用冷却单元。日常功率柜正常运行的情况下，备用冷却单元仅在主用冷却单元故障后才会启动。每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接。

温度监测探头用于监测水轮发电机组励磁功率柜的温度，并将监测的温度送至控制模块，控制模块基于接收的温度监测探头监测的温度控制多组冷却单元中的主用冷却单元的工作状态。当主用冷却单元工作时，主用冷却单元的接触器的线圈通电，常开触点闭合，电机带动风机开始工作散热。

另外，每组冷却单元还包括断路器，断路器经接触器与电机连接，冷却单元正常运行时断路器处于闭合状态，若冷却单元的电路中电流超过额定电流断路器就会自动断开。

本实用新型的实施例在水轮发电机组励磁功率柜现有模块的基础增加风机控制系统，以便更好地提高励磁功率柜的稳定性。

图1为本实用新型实施例所提供的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的应用场景示意图。

以2组冷却单元为例，多组冷却单元包括第一冷却单元和第二冷却单元，其中，第一冷却单元为主用冷却单元，第二冷却单元为备用冷却单元。如图1所示，功率柜中布置有控制模块、温度监测探头、第一冷却单元和第二冷却单元。温度监测探头经控制模块分别与第一冷却单元和第二冷却单元连接。第一冷却单元包括第一接触器、第一电机和第一风机。第一接触器经第一电机与第一风机连接。第二冷却单元包括第二接触器、第二电机和第二风机。第二接触器经第二电机与第二风机连接。在功率柜正常运行的情况下，第一冷却单元作为主用冷却单元投入运行对功率柜进行冷却，第二冷却单元作为备用冷却单元不运行，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统用于辅助温度监测，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统分别与第一冷却单元和第二冷却单元连接。当新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统监测到温度大于温度阈值，则控制启动第二冷却单元。

图2为本实用新型实施例所提供的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的框图。图3为本实用新型实施例所提供的一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的部分元件电气连接示意图。图4为本实用新型实施例所提供的冷却单元的部分元件电气连接示意图。

如图2所示，本实用新型实施例提供的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块。辅助测温模块与辅助温度控制模块连接。

在本实用新型的实施例中，辅助测温模块用于辅助监测功率柜的温度。

在本实用新型的实施例中，辅助测温模块采用热电阻。

在本实用新型的实施例中，热电阻布置在温度监测探头旁并固定于励磁功率柜的晶闸管散热片外挡板上。

在本实用新型的实施例中，热电阻为铂热电阻。

在本实用新型的实施例中，铂热电阻采用型号为E52-P6DY 2M的铂热电阻。

在本实用新型的实施例中，辅助测温模块与辅助温度控制模块通过信号线连接。信号线可以是热电阻自带的信号线，热电阻利用自带的信号线将温度信号送至辅助温度控制模块的输入端。

在本实用新型的实施例中，辅助温度控制模块用于获取辅助测温模块采集的温度，并判断辅助测温模块采集的温度是否超过温度阈值。温度阈值例如为40℃。

在本实用新型的实施例中，辅助温度控制模块还用于在辅助测温模块采集的温度超过温度阈值时生成风机启动指令，并将风机启动指令送给各组冷却单元。

在本实用新型的实施例中，辅助温度控制模块布置在励磁功率柜的背面端子排空余位置。

在本实用新型的实施例中，辅助温度控制模块可以为温控器。

在本实用新型的实施例中，温控器可以是型号为AI-516/L2/L0/S的温控器。

如图3所示，铂热电阻RT23通过其三根信号线(即信号线1、信号线2和信号线3)与温控器WK1的三个输入端连接，其中端口9、端口10和端口11是温控器中用来与辅助测温模块连接的端口。端口13、端口14是温控器的指令输出端口。温控器WK1通过端口9、端口10和端口11接收来自铂热电阻RT23的温度信号并判断该温度是否超过温度阈值，若超过则通过端口13、端口14输出风机启动指令。

在本实用新型的实施例中，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统还包括信号电缆，辅助温度控制模块与各组冷却单元通过信号电缆连接。辅助温度控制模块通过信号电缆将风机启动指令送给各组冷却单元。

在本实用新型的实施例中，辅助温度控制模块与各组冷却单元中的接触器连接，即辅助温度控制模块与各组冷却单元中的接触器通过信号电缆连接。此时辅助温度控制模块通过信号电缆接入励磁功率柜出厂自带的风机控制回路，在一定程度上简化了系统线路。

接触器包括线圈和常开触点(R、S、T、U、V、W三组常开触点)，冷却单元中的接触器的线圈与功率柜中原有的控制模块连接。常开触点与电机连接。功率柜正常运行时，主用冷却单元中的接触器的线圈在控制模块的控制下通电，常开触点闭合，然后电机带动风机运行。备用冷却单元的接触器的线圈没有通电。辅助温度控制模块与接触器的线圈连接。

以2组冷却单元为例，图3和图4中的QC21为第一冷却单元的第一接触器，QC22为第二冷却单元的第二接触器。如图3所示，温控器WK1的端口13通过信号电缆与第二接触器QC22的线圈的负极连接，温控器WK1的端口14通过信号电缆与第一接触器QC21的线圈的负极连接。温控器WK1在超过则通过端口13、端口14经对应的信号电缆输出风机启动指令，由于在功率柜运行时第一接触器QC21的线圈就处于通电状态，第一接触器QC21的三组常开触点就处于闭合状态，第一电机M1处于运行状态，因此该风机启动指令不对第一接触器QC21的线圈有影响，第二接触器QC22的线圈则在接收到风机启动指令时通电，图4中的第二接触器QC22的R、S、T、U、V、W三组常开触点闭合，与第二接触器QC22的常开触点连接的第二电机M2运行，带动第二风机工作。

在本实用新型的实施例中，断路器有三个开关，分别与接触器的三组常开触点连接。如图4所示，第一接触器QC21的三组常开触点与第一断路器QF21三个开关连接，第二接触器QC22的三组常开触点与第二断路器QF22三个开关连接，其中第一断路器QF21的端点1和端点2构成的开关与第一接触器QC21的触点R和触点U这组常开触点连接，第一断路器QF21的端点3和端点4构成的开关与第一接触器QC21的触点S和触点V这组常开触点连接，第一断路器QF21的端点5和端点6构成的开关与第一接触器QC21的触点T和触点W这组常开触点连接，第二接触器QC22的三组常开触点与第二断路器QF22三个开关的连接关系可以参照第一接触器QC21的三组常开触点与第一断路器QF21三个开关的连接关系。两组冷却单元正常运行时两个断路器处于闭合状态，若冷却单元的电路中电流超过额定电流对应的断路器就会自动断开以保护电路。

在本实用新型的实施例中，在第一风机处设置第一风机开关量监测设备m21，在第二风机处设置第二风机开关量监测设备m22，第一风机开关量监测设备m21用于检测第一风机的排风量，第二风机开关量监测设备m22用于检测第二风机的排风量，第一风机开关量监测设备m21和第二风机开关量监测设备m22分别与控制模块连接，若风机的排风量正常，则不进行任何操作，若不正常，则控制功率柜退柜。

在一些实施例中，基于本实施例的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统的安装实验过程如下：

在机组检修期间，将励磁系统电源断开，励磁系统停运，将PT100热电阻安装于功率柜原有的温度监测探头(温度范围检测至功率柜显示屏)旁并固定于晶闸管散热片外挡板上；

在励磁功率柜背面端子排空余位置安装辅助温度控制模块并将通过信号电缆并入风机控制信号回路(即控制模块、冷却单元)中。

在辅助温度控制模块上设定好风机启动定值(即温度阈值)；

安装完后进行风机高温启动试验，并检查风机启动运行情况。

在风机高温启动试验中，PT100热电阻监测励磁功率柜运行温度，辅助温度控制模块仅接收温度信号，在温度达到40℃时，辅助温度控制模块开出风机启动命令，备用冷却单元启动，备用冷却单元的风机对励磁功率柜进行通风散热。

本实用新型的实施例提出的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其中水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头，温度监测探头经控制模块与各组冷却单元连接，每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接，新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块，辅助测温模块采用热电阻，辅助测温模块与辅助温度控制模块连接。在这种情况下，在水轮发电机组励磁功率柜中原有温度监测探头的基础上增加辅助测温模块和辅助温度控制模块，辅助测温模块监视励磁功率柜运行温度，辅助测温模块与辅助温度控制模块连接，辅助温度控制模块与接触器连接，利用辅助温度控制模块控制接触器进而控制电机启动以使风机运行，由此，能够更好地避免了励磁功率柜单台风机运行期间散热不满足要求造成高温退柜，提高了励磁功率柜的稳定性。本实用新型的实施例提出的风机控制系统利用辅助测温模块如Pt100热电阻做控制信号源，辅助温度控制模块开出指令的方式补充控制风机启停，弥补励磁功率柜双风机不能同时启动增大励磁功率柜散热效率的问题，达到了高温启动备用风机通风的目的，使运行中的励磁功率柜内两台风机均启动运行，增大了励磁功率柜散热排风量，避免了励磁功率柜单台风机运行期间散热不满足要求造成高温退柜，提高了励磁功率柜的稳定性。本实用新型的实施例提出的风机控制系统，零部件少，稳定性高，控制逻辑简单，即使出现励磁功率柜单风机故障，也能在温度达到设定值时自动启动备用风机，提高了励磁功率柜稳定运行的可靠性。

本实用新型的实施例提出的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，具有如下效果：

通过新增辅助测温模块如PT100热电阻监测励磁功率柜温度，辅助测温模块和辅助温度控制模块组成的监测回路独立于励磁功率柜出厂自带的温度监测回路，能与原厂测温形成互补，增加励磁功率柜温度监视的可靠性；

新增的辅助温度控制模块及热电阻采购成本较低，风机控制回路充分利用励磁功率柜自带的控制回路，后期检修维护方便，在降低机组投资成本的同时，大大减少检修和维护成本；

经试验励磁功率柜新增风机控制系统功能在励磁功率柜温度达到40℃时稳定开出启动命令，且该命令独立于励磁功率柜原控制系统，单独控制备用风机，与原系统形成冗余，增加了系统稳定性。

应该理解，本实用新型所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本实用新型中描述的和/或者要求的本实用新型的实现。可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型公开的技术方案所期望的结果，本实用新型在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于，水轮发电机组励磁功率柜中布置有多组冷却单元、控制模块和温度监测探头，所述温度监测探头经所述控制模块与各组冷却单元连接，每组冷却单元包括接触器、电机和风机，每个接触器经电机与风机连接，所述新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统包括辅助测温模块和辅助温度控制模块，所述辅助测温模块采用热电阻，所述辅助测温模块与所述辅助温度控制模块连接，所述辅助温度控制模块经所述接触器与电机连接。

2.如权利要求1所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述热电阻布置在所述温度监测探头旁并固定于励磁功率柜的晶闸管散热片外挡板上。

3.如权利要求2所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述热电阻为铂热电阻。

4.如权利要求3所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述铂热电阻采用型号为E52-P6DY 2M的铂热电阻。

5.如权利要求1所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述辅助测温模块与所述辅助温度控制模块通过信号线连接。

6.如权利要求1所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统还包括信号电缆，所述辅助温度控制模块与所述接触器通过所述信号电缆连接。

7.如权利要求6所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述辅助温度控制模块与所述接触器的线圈连接。

8.如权利要求1所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述辅助温度控制模块布置在励磁功率柜的背面端子排空余位置。

9.如权利要求1所述的新型的水轮发电机组励磁功率柜风机控制系统，其特征在于：所述辅助温度控制模块采用型号为AI-516/L2/L0/S的温控器。