一、概述

GDXZ-2系列发电机一体化控制设备屏系户内安装，为开启式双面维护的低压发电机控制、励磁装置，水机控制系统，适用于三相四线，电压为400/230伏，频率50周/秒，容量由125～800KW的水轮发电机。

本控制屏基本结构采用薄钢板及角钢焊接而成，表面采用焊干烤漆处理，屏前上方为可开启维护的小门，用于安装指示仪表及自动化控制的CPU可编程控制器。屏面中部装开关操作手柄、准同期装置、励磁调节装置、发电机保护装置、自动化控制操作触摸屏、自动化常规操作控制按钮、空气开关的分合闸按钮、分合闸指示灯和手动并网整步表、电压换相开关等。刀开关、空气开关、继电器、电流互感器、电度表等均装于屏内。本屏系屏前操作，电源由下方进线上方出线。

屏后骨架上方设有母线防护罩，以防止上方坠落金属物而使主母线短路的恶性事故。

本屏具有良好的保护接地系统，主接地点焊接在骨架的下方，仪表门也有接地点与壳体互连。

母线采用铜质母排，中性点接在屏下方的绝缘子上。

多屏并列时，始端屏与终端屏的左右两侧，可加装防护板。本屏的外形及安装尺寸见图一，其中屏宽分800、1000mm两种，具体按用户要求而定。

二、使用条件

1．海拔不超过1000米；对超过1000米的，应按有关标准采取相应措施；

2．本装置用于户内，环境空气温度为-5°C～+40°C；

3．空气相对湿度：使用地点最湿月的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于+25°C；

3．使用环境干净，无爆炸危险，并且周围空气中无足于腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。

三、功能说明

屏上装有如下测量仪表，用于指示发电机的运行状态：

l      交流电压表两个，分别指示发电机和电网电压；

l      频率表一个，指示发电机频率；

l      交流电流表一个，测量发电机的电流；

l      千瓦表一个，指示发电机有功功率；

l      功率因数表一个，测量发电机的功率因数；

l      直流电流表一个，指示发电机励磁电流；

l      电量采集仪一个，测量发电机的电压、电流、功率等。

l      转速信号装置一个，测量发电机的转速。

l      多功能电度表一个，分别记录发电机有功电度和无功电度。

自动化控制设备具有如下设备：

l      CPU可编程控制器。采用法国进口施耐德可编程控制器。

l      操作触摸屏。采用台湾进口的威纶通7英寸触摸屏。

自动化控制设备具有如下功能：

l      一键开机。自动开启进水主阀、水轮发电机组，冷却水系统、自动励磁建压、自动投入准同期装、自动并网、自动带负荷。

l      一键停机。自动减功率至空载、跳开发电机出口断路器、励磁灭磁、关闭水轮发电机组、投入水轮发电机的制动装置。

l      水位控制。如果电站具备有前池水位的测量系统（水位检测控制器）；可以根据前池水位变化自动进行开停机控制、自动调节功率变化。

励磁装置设备具有如下功能：

l      恒定功率因数。设定恒定功率因数的设置值后（出厂默认是COSΦ0.8）,励磁控制器会根据有功负荷的变化情况按设定的功率因数值自动控制励磁输出，不用人为调整功率因数。

l      低频逆变励磁。发电机跳开出口断路器后，转速低至频率值41.98HZ（出厂设定）时，励磁控制器会自动灭磁。

l      自动跟踪系统电压。励磁装置建压，达到发电机额定电压后，会根据当前的系统电压进行自动调节发电机的电压，使发电机电压与系统电压一致，不用人为调整电压。

发电机微机保护装置具有如下功能：

l      过流速断保护：过流速断保护是针对线路由于负荷过大，导致线路过热、绝缘降低而影响线路绝缘系数的一种保护功能。当三相的任一相电流超过设定值时，经设定延时，保护动作。

l      过流一段保护：过流一段保护是作为线路相间故障的主保护。可选择低电压闭锁，闭锁电压可设定。当三相电流的任一相超过设定值且满足低电压闭锁条件时，经设定延时，保护动作。

l       过流二段保护：过流二段保护是作为线路相间故障的二段保护。可选择低电压闭锁，闭锁电压可设定。当三相电流的任一相超过设定值且满足低电压闭锁条件时，经设定延时，保护动作。

l       反时限过负荷保护：

反时限过负荷保护针对过载发热实现保护。反时限过负荷保护提供2种反时限特性曲线供用户选择。当三相任一相电流超过设定值且满足动作曲线时间要求后，保护动作。

l                   GDB-788D可实现接地保护或漏电保护。

接地保护：接地保护为线路的接地故障提供保护，当零序电流3I0超过保护的设定值时，经设定延时，保护动作。

一般情况下,GDB-788D的零序电流是软件合成的（三相电流矢量和叠加计算得到），无须配置独立的外置零序CT。用户也可以选择采用外部零序CT实现接地保护。

漏电保护及漏电CT：漏电保护采用外接漏电电流互感器（信号灵敏度高），主要用于非直接接地的保护，以保证人身安全。

GDB-788D必须通过外置漏电流互感器接入漏电信号，以实现漏电保护，可从A+/A-端子接入漏电电流

l        后加速保护：后加速保护用于防止合闸于故障线路。当三相的任一相电流超过设定值时，经设定延时，保护动作。

l        电流不平衡保护：当任三相电流不平衡度大于保护整定值并达到延时后保护动作。

l        欠压保护：当系统故障时,电压降低，可配置欠压保护用来甩掉部分负荷。

当三相电压最大值小于低压保护整定值并达到所设定延时后欠压保护动作。

l                   过压保护：当任一相电压大于过压保护整定值并达到延时后过压保护动作。

l                   外部故障保护：外部故障保护用于连接现场事故按钮,以实现紧急情况的跳闸。

由用户提供给GDB-788D装置一对无源接点，接至“外部故障”开入（DI1）上，经设定的延时动作

发电机非电量保护具有如下功能

l      发电机温度升高。如果电站具备有发电机轴瓦及发电机定子线圈的测温系统（温度控制器）；当发电机的轴瓦温度升高到温度控制器的设定值后，温度控制器的继电器动作，保护装置采集到该信号，发出报警。

l      发电机温度过高。如果电站具备有发电机轴瓦及发电机定子线圈的测温系统（温度控制器）；当发电机的轴瓦温度过高到温度控制器的设定值后，温度控制器的继电器动作，保护装置采集到该信号，发出报警及跳开发电机断路器，并发出停机命令。

l      变压器瓦斯保护。当变压器的瓦斯继电器动作后，保护装置采集到该信号，发出报警及断开发电机断路器和变压器高压侧断路器，并发出停机命令。

l      变压器温度保护。当变压器的温度达到设定值后，发出信号，保护装置采集到该信号，发出报警及断开发电机断路器和变压器高压侧断路器，并发出停机命令。

控制屏的刀开关作隔离用，方便设备检修，其开断通过手动杠杆在屏前操作。

空气开关为智能型的，合闸为弹簧预储能合闸，通过失压脱扣器及分励脱扣器实现分闸。

大部分发电机都需并网或并列运行，因此本系列控制屏设有手动并网的整步表和自动并网装置。它们之间采用万能转换开关转换。手动并网即为整步表，自动并网装置是我厂生产的PTQ2000A1准同期装置。

四、安装注意事项和操作方法

(一) 安装注意事项

1．控制屏母线的相序已按有关标准由黄、绿、红三色标记标明（黄绿红代表ABC），安装时，要特别注意发电机的相序和电网的相序应与本控制屏的相序相符，否则会造成仪表指示不正确。

2．与本厂生产的GDX-1微机智能励磁控制器配套使用的。

3．控制屏的外壳应通过屏底的接地螺钉良好接地。

4．空气开关的灭弧罩应正确安装牢靠，如有损坏应及时更换。

(二) 操作方法

1．自动开机命令（触摸屏操作）

(1)选择开机至空转令；机组自动开启主阀，主阀全开后，自动开启调速器，待机组达到额定转速后，解除开机至空转令。

(2)选择开机至空载令；机组达到额定转速后，发出励磁建压令，待发电机电压达到额定电压后，解除开机至空载令。

(3)选择开机至并网令；发电机电压达到额定电压后，发出断路器储能命令，断路器储能完成后，发出投入同期命令，待发电机断路器合闸后，解除开机至并网令。

(3)选择开机至带负荷令；发电机电压达到额定电压后，发出断路器储能命令，断路器储能完成后，发出投入同期命令，待发电机断路器合闸后，解除开机至并网令。

2．自动停机命令（触摸屏操作）

(1)选择并网至空载令；机组自动减有功功率，待机组功率减值空载值后，自动断开发电机出口断路器，解除并网至空载令。

(2)选择并网至停机令；机组自动减有功功率，待机组功率减值空载值后，自动断开发电机出口断路器，励磁自动逆变灭磁，发停机令至调速器，等机组转速下降到额定转速的35%时，自动投入刹车制动；待机组完全停止运转后，解除并网至停机令。

3．手动开机并网操作

(1)在控制屏上按开机按钮2秒后；机组自动开启主阀，主阀全开后，自动开启调速器，待机组达到额定转速后，开机命令解除。

(2)机组转速达到额定转速后，按下励磁装置的起励按钮，待发电机电压建起后，松开按钮。

(3)发电机电压达到额定电压后，按下储能按钮，待断路器的储能信号灯亮起后，松开按钮。

(4)发电机断路器储能后，投入准同期装置,待同期合闸后，退出准同期装置。

(5)发电机并网后，应调节增功按钮使发电机带上有功负荷，值班人员应监视各个仪表，使发电机在额定工况下运行。

4．手动停机操作

(1)操作减功按钮，使发电机有功功率下降到为0，三相电流下降到为0，按下发电机分闸按钮，使发电机断开出口断路器；或者直接按住停机按钮2秒，机组会自动执行停机程序。

(2)断开出口断路器后，按住停机按钮2秒后，机组会自动发停机命令至调速器。

5．手动并网操作

如自动并网装置出现故障，可临时改用手动并网，其操作方法如下：

合上刀开关，将并网开关SY置于“手动同期投入”位，这时并网指示灯开始闪动（三个灯应同时亮同时暗，首次并网时发现三个灯不是同时亮和暗，说明发电机的相序与电网相序不符，应重新调整相序），仔细调整水轮机，使发电机周波与电网周波（50HZ）相等，待三个灯由亮变暗的速度变得缓慢，在三个灯同时熄灭的瞬间，按下空气开关合闸按钮1SB，空气开关储能指示灯熄灭，合闸指示灯亮，发电机并入电网，然后将并网开关SY置于“停止”位。

6．事故跳闸

如果水轮发电机组的励磁装置和调速装置没有实现自动调节，那么发电机在事故跳闸后会产生过电压和飞车等现象，造成设备损坏，为防止这种情况出现，可通过保护装置的空载过电压保护功能，启动断路器解列及停机，达到保护设备的目的。

7．特别注意事项

①严禁带负荷操作刀开关DK；

②空气开关的灭弧罩应保持完好，发现损坏应及时更换；

③运行中，如发现仪表指示不准确，应首先检查RD₁～RD₃和RD₄～RD₆是否完好，上述熔断器的电流为2A；

④如果空气开关无法合闸，应检查RD₇～RD₈是否完好，这两个熔断器的电流为4A；

⑤空载过电压保护装置要定期检查和维护，防止事故跳闸后烧毁控制屏和发电机。

五、执行标准

本产品执行如下标准

1．GB10585—89《中小型同步电机励磁系统基本技术要求》；

2．GB3797—89《电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备》。

3．JB/T56184－94《中小型水轮发电机励磁装置产品质量分等》。

4．GB3859－83《半导体电力变流器》。

六、基本性能

1．长期负载能力：

当同步发电机的励磁电压和励磁电流不超过其额定值的1.1倍时，本产品能长期连续运行；

2．强励倍数和允许强励时间：

当发电机端正序电压为额定值的80%时，励磁系统强励倍数不低于1.6倍；允许强励时间一般不小于10秒，但不大于50秒；

3．电压响应比³2/S；

4．稳态电压调整率£± 2.5%；

5．电压调差率³±10%；

6．频率特性：当发电机频率在±5%f_N范围内每变化1%f_N时，发电机定子电压变化率£±0.5%U_N（f_N为额定频率，即50Hz，U_N为发电机额定电压）；

7．发电机端电压调节范围：（自动）70～110%U_N，（手动）40～130%U_N。

七、安装调整方法

1．安装前的准备工作

首先熟悉说明书和图纸。

2．安装方法

(1) 发电机的相序应与电网一致。

(2) 励磁装置的输出端子+L1、-L2应与发电机转子(+)、(-)对应，接反时在起励时会抵消其剩磁，造成不能起励。

(3) 自动化控制的接线应按图纸接线。

3．试机

(1) 检查水轮机、发电机、控制屏，其联线正确无误后，可以进行试机。

(2) 将发电机开至额定转速附近，按下励磁起励按钮，待电压建立起来后再松开按钮，使机端电压为额定值，这时发电机即进入运行状态。