大型水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)新理念

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大型水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)新理念批注與討論葛洲壩電廠 黃大可2006年8月20日 由三峽機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投運(yùn)引起的思考清華大學(xué)電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兼職研究員三峽水電廠勵(lì)磁系統(tǒng)高級(jí)技術(shù)顧問(wèn)李基成內(nèi)容摘要隨著三峽水電廠700MW水輪發(fā)電機(jī)組的批量投運(yùn)，及時(shí)總結(jié)、吸收和推廣三峽機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)在調(diào)試及運(yùn)行中取得的寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并在今后幾年內(nèi)為即將陸續(xù)投運(yùn)的近200臺(tái)三峽機(jī)組容量級(jí)的水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型提供有益的依據(jù)和借鑒。 關(guān)鍵詞：三峽機(jī)組，靜止自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁變壓器，滅磁電力系統(tǒng)穩(wěn)定器AbstractAs The Three Gorges Power Stat

2、ions 700W Hydro-Generators operating, to summary the practical experience in time from excitation system regulator and operating test is became a very important issue. It can be use for reference to choose the large-scale Hydro-Generators excitation system. This paper presents the design and the pra

3、ctical experience with the Three Gorges Excitation System. Analyze and testify the key technology problem about Static Excitation System. This paper provided a reliable option for the large-scale Hydro-Generators excitation system and connection style.Key words: Three Gorges Power Station, Static Ex

4、citation System, Excitation transformer, De-excitation, Power System Stabilizer.目 錄前言勵(lì)磁變壓器二次額定電壓的選擇諧波對(duì)勵(lì)磁變壓器運(yùn)行的影響功率整流柜設(shè)計(jì)的新理念滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新理念水輪發(fā)電機(jī)非全相及失磁異步運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)的保護(hù)結(jié)論與建議前 言近年來(lái)我國(guó)的水電建設(shè)事業(yè)得到了飛躍的發(fā)展，以三峽水電廠為特征的單機(jī)容量為700MW的左岸14臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組已全部投入運(yùn)行，右岸12臺(tái)700MW水輪發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)正在籌建中，預(yù)計(jì)在2008年前后將陸續(xù)投入運(yùn)行。在第十一個(gè)五年計(jì)劃期間，我國(guó)將又有一批容量在300MW700MW

5、之間的水輪發(fā)電機(jī)組將陸續(xù)投入運(yùn)行。為此，在當(dāng)前及時(shí)總結(jié)已投運(yùn)的大型水電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)及運(yùn)行中取得的寶貴經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)際勵(lì)磁控制技術(shù)的最新進(jìn)展，進(jìn)一步探討大型水電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及選型方面存在的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)前已成為一項(xiàng)重要而迫切的課題。在本文中將從新的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，開(kāi)拓新思維，擴(kuò)大新視野，重點(diǎn)對(duì)大型水輪機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及選型方面一些關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行 分析與探討，并期望文中的結(jié)論和建議，在優(yōu)化勵(lì)磁系統(tǒng)性能及提高運(yùn)行可靠性方面有所裨益。1. 勵(lì)磁變壓器二次額定電壓的選擇當(dāng)前，在一些世界級(jí)的大型水電廠中，諸如巴西巴拉圭的伊泰普、委內(nèi)瑞拉的古里（）、俄羅斯的薩彥舒申斯克等的機(jī)組中以及我國(guó)已

6、投運(yùn)的三峽水電廠容量在700MW左右的主力水輪發(fā)電機(jī)組中，均采用了自勵(lì)勵(lì)磁方式。在大型水輪發(fā)電機(jī)組中，采用自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)已成為主流。下面就此勵(lì)磁方式選擇方面存在的一些關(guān)鍵性課題作一簡(jiǎn)要的論述：（1）阻容緩沖器的選擇眾所周知，在自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)中，勵(lì)磁變壓器二次額定電壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)極電壓）的選擇取決于強(qiáng)勵(lì)頂值電壓的倍數(shù)，頂值電壓倍數(shù)越高，陽(yáng)極電壓值也越高。另一方面，接在勵(lì)磁變壓器二次繞組側(cè)的功率整流橋中的可控硅元件，在換相中的能量經(jīng)由與整流元件并聯(lián)的R-C阻容緩沖器旁路并予以消耗，存儲(chǔ)與消耗能量之間應(yīng)達(dá)到平衡并有一定的吸收容量?jī)?chǔ)備，否則將導(dǎo)致吸收換相能量的阻容元件被燒毀，進(jìn)而引起整流橋相間短路等嚴(yán)重事

7、故的發(fā)生，這類(lèi)事故在國(guó)內(nèi)水、火電廠中曾多次發(fā)生。由阻容阻尼器吸收的能量，根據(jù)美國(guó)西屋公司推薦的計(jì)算表達(dá)式為（1.1） （1.1）式中：c :阻尼器中電容值注意電容量C的大小對(duì)總能耗的影響，當(dāng)F不可變，u2也確定以后，如何選擇C 就是控制能耗的關(guān)鍵，應(yīng)使R-C電路即可吸收掉換相過(guò)電壓，又不至于過(guò)載燒壞。其實(shí)真正的換相能量很小，幾十瓦而已，阻容燒壞并非由此而致。（F）,f-電源頻率（Hz）， u -勵(lì)磁變壓器二次額定線電壓（V） 。由式（1.1）可看出，阻容阻尼器吸收的換相磁場(chǎng)能量與外加電壓的平方成正比，如取值為1000V及1243V（三峽機(jī)組勵(lì)磁數(shù)據(jù)），此時(shí)由阻尼器吸收的能量比將為（1243）2

8、/（1000）21.545倍。 由此可見(jiàn)，勵(lì)磁變壓器二次側(cè)的陽(yáng)極電壓越高，與整流元件并聯(lián)的吸收換相能量阻尼器的容量也越大，而且其容量與勵(lì)磁變壓器二次額定電壓的平方成正比，一旦換相阻尼器吸收容量小于所產(chǎn)生的換相能量，將引起整流柜相間短路的嚴(yán)重事故。在許多大型水電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的標(biāo)書(shū)中，常常多的是片面強(qiáng)調(diào)強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)的高參數(shù)對(duì)強(qiáng)勵(lì)頂值的參數(shù)要求是發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的大局所決定，勵(lì)磁系統(tǒng)是為大局服務(wù)的，不能因小而廢大，沒(méi)有發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的安全運(yùn)行哪有勵(lì)磁的安全運(yùn)行呢？，而很少認(rèn)識(shí)到由此引起的危及到勵(lì)磁系統(tǒng)安全運(yùn)行的后果，這類(lèi)教訓(xùn)，不乏其例。(完全同意李老師的看法，勵(lì)磁陽(yáng)極電壓現(xiàn)在越來(lái)越高，其負(fù)面的影響也越

9、來(lái)越多。現(xiàn)場(chǎng)工作人員已經(jīng)都沒(méi)有儀器測(cè)陽(yáng)極電壓及其波形。令人欣慰的是，現(xiàn)在已經(jīng)有700MW機(jī)組的勵(lì)磁陽(yáng)極電壓只有800V左右的好局面，西北勘測(cè)設(shè)計(jì)院在這方面作出突破性的改變。說(shuō)到勵(lì)磁陽(yáng)極電壓，李基成老師和我們，對(duì)于三峽右岸電廠12臺(tái)機(jī)采用一個(gè)廠家的勵(lì)磁設(shè)備，竟然設(shè)計(jì)三種勵(lì)磁陽(yáng)極電壓感到大惑不解。李老師對(duì)于這個(gè)問(wèn)題曾專(zhuān)門(mén)向有關(guān)方面置疑，并強(qiáng)烈建議統(tǒng)一三峽電廠右岸電廠的勵(lì)磁陽(yáng)極電壓。誠(chéng)然，三峽右岸電廠12臺(tái)機(jī)組，由三個(gè)主機(jī)廠家設(shè)計(jì)制造，各個(gè)廠家的勵(lì)磁參數(shù)不一樣，但都是700MW機(jī)組，統(tǒng)一成一種陽(yáng)極電壓沒(méi)有技術(shù)難題。一個(gè)電廠3種陽(yáng)極電壓，會(huì)造成勵(lì)磁變不一樣、同步電壓變不一樣，備品備件更加多。如果說(shuō)：三

10、峽左岸電廠14臺(tái)機(jī)由于是兩家國(guó)外提供主機(jī)且提供勵(lì)磁參數(shù)，難以協(xié)調(diào)造成14臺(tái)機(jī)一種勵(lì)磁設(shè)備兩種陽(yáng)極電壓，那么右岸的12臺(tái)主機(jī)主要由國(guó)內(nèi)提供，從協(xié)調(diào)上、技術(shù)上等各個(gè)方面，就沒(méi)有理由搞成3種陽(yáng)極電壓。一個(gè)電廠一種勵(lì)磁裝置3種陽(yáng)極電壓，真的有必要嗎？，如果有將創(chuàng)一種新的配置模式，但我擔(dān)心會(huì)成為一個(gè)技術(shù)笑話。如果歷史證明這是一個(gè)錯(cuò)誤選擇的話，管理者、設(shè)計(jì)者、制造者、使用者都有責(zé)任，但最大的責(zé)任是設(shè)計(jì)單位的不作為以及技術(shù)上的放任自流。強(qiáng)行統(tǒng)一陽(yáng)極電壓，各機(jī)組的勵(lì)磁參數(shù)不變，只是強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)有一點(diǎn)小變化，各臺(tái)機(jī)組的空載控制角不一樣而已，決不影響安全運(yùn)行。如果搞勵(lì)磁設(shè)計(jì)連這么一點(diǎn)主張都不敢，那我們完全不需要設(shè)計(jì)院

11、，直接由勵(lì)磁廠家設(shè)計(jì)制造即可） （2）整流橋尖峰過(guò)電壓的影響整流陽(yáng)極電壓，即勵(lì)磁變壓器的二次額定電壓取值越高，在額定狀態(tài)下整流器將處于控制角值較大的深控狀態(tài)，由此引起危及整流元件安全運(yùn)行的尖峰過(guò)電壓也越高。從運(yùn)行角度出發(fā)，期望對(duì)陽(yáng)極電壓的選擇在滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求的同時(shí)，應(yīng)兼顧到上面提及的影響和危及到勵(lì)磁系統(tǒng)安全運(yùn)行的各種因素。從目前我國(guó)引進(jìn)機(jī)組的勵(lì)磁設(shè)備運(yùn)行來(lái)看，當(dāng)整流橋陽(yáng)極電壓超過(guò)1000V可認(rèn)為已進(jìn)入高參數(shù)范圍。（非常高興看見(jiàn)拉西瓦勵(lì)磁陽(yáng)極電壓只有800V左右，曾經(jīng)多年呼吁降低勵(lì)磁陽(yáng)極電壓的勵(lì)磁專(zhuān)家深感欣慰）當(dāng)前，就大功率可控硅中整流元件應(yīng)用水平來(lái)看，用于三峽機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)中的可控硅元件最

12、高反向重復(fù)峰值電壓為5200V，可認(rèn)為是-高參數(shù)元件。另按我國(guó)水電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)標(biāo)書(shū)編制準(zhǔn)則，可控硅元件所能承受的反向重復(fù)峰值電壓應(yīng)該不小于2.75倍勵(lì)磁變壓器二次側(cè)最大峰值電壓，依次可求出在采用上述反向峰值電壓為5200V元件條件下，允許的勵(lì)磁變壓器二次電壓有效值為:U=5200/(2.75X1.414)=1337V 。對(duì)三峽右岸阿爾斯通機(jī)組而言，其勵(lì)磁變壓器二次額定電壓已應(yīng)用到極限值。（三峽7F勵(lì)磁陽(yáng)極過(guò)電壓波形實(shí)錄，過(guò)電壓的尖峰幾乎同陽(yáng)極電壓的峰值一樣，這就是實(shí)例。）為此，在選用勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)時(shí)應(yīng)兼顧考慮到功率整流元件承受的反電壓值這又是一個(gè)本末倒置的“新理念”。（3）對(duì)電力系統(tǒng)

13、穩(wěn)定器PSS參數(shù)的影響 選用過(guò)高的強(qiáng)勵(lì)電壓倍數(shù)，還將引起由勵(lì)磁系統(tǒng)提供的負(fù)阻尼力矩的進(jìn)一步增長(zhǎng)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定將帶來(lái)更多的困難。例如近年來(lái)由于全國(guó)聯(lián)網(wǎng)以及電力系統(tǒng)容量的增加，特別是隨著三峽電廠左岸14臺(tái)700MW機(jī)組的批量投運(yùn)，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的頻率響應(yīng)范圍也提出了更高的要求，以三峽機(jī)組為例：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的高頻響應(yīng)頻率為2Hz（機(jī)群之間的振蕩頻率），單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)頻率在（1.01.2）Hz之間，而區(qū)域間振蕩模式的頻率響應(yīng)范圍，根據(jù)國(guó)調(diào)的下達(dá)的設(shè)定為0.13Hz，顯然在響應(yīng)頻率范圍如此之廣的條件下，為滿足各種振蕩模式的要求，PSS的參數(shù)設(shè)定已十分困難的條件下，如果勵(lì)磁系統(tǒng)再選用過(guò)

14、高的頂值電壓倍數(shù)，必將進(jìn)一步加重PSS拓展頻率范圍的困難別忘了PSS正是由快速高頂值的現(xiàn)代勵(lì)磁所派生出來(lái)的，如果把勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)慢調(diào)小，回到電磁時(shí)代的特性，PSS也就沒(méi)有存在的必要了。在國(guó)內(nèi)許多重點(diǎn)工程設(shè)計(jì)中，片面地強(qiáng)調(diào)高參數(shù)，而得到的卻是適得其反的后果，這種情況不乏實(shí)例，得到的教訓(xùn)值得深思。對(duì)于PSS參數(shù)設(shè)定應(yīng)當(dāng)明確的一點(diǎn)是：對(duì)于機(jī)群振蕩，單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的振蕩以及區(qū)域間振蕩等三種振蕩模式的參數(shù)設(shè)定如何側(cè)重是一個(gè)關(guān)鍵性課題同一時(shí)間、同一種運(yùn)行方式，只可能有一種振蕩模式產(chǎn)生，不要眉毛胡子一起抓，去掉最不可能發(fā)生的，抓住最可能發(fā)生的再去設(shè)置就是了，再說(shuō)系統(tǒng)已經(jīng)形成，只要借助工程手段測(cè)試一下就行了。

15、從三峽機(jī)組投運(yùn)調(diào)試中體會(huì)到西門(mén)子公司對(duì)PSS參數(shù)的設(shè)定重點(diǎn)側(cè)重于機(jī)群以及單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的振蕩模式，并兼顧到區(qū)域間振蕩模式，因?yàn)樵谒姀S投運(yùn)發(fā)電后，機(jī)群之間以及單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的外部,變化因素機(jī)群之間以及單機(jī)對(duì)系統(tǒng)的外部變化因素較少，保證這兩種振蕩模式下機(jī)組能穩(wěn)定是運(yùn)行安全性的基本要求，而區(qū)域振蕩模式受電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架的變化影響因素較多，過(guò)分強(qiáng)求滿足于一種運(yùn)行模式，而忽略了保證機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，如何取舍，也值得深思。 （華中兩次系統(tǒng)振蕩，1次是0.77hz，另一次不祥。PSS參數(shù)應(yīng)該總結(jié)這兩次振蕩的情況加以修正。特別是對(duì)于華中第二次振蕩，應(yīng)該到各個(gè)電廠去調(diào)查PSS的作用。）2. 諧波對(duì)勵(lì)磁變壓器運(yùn)行的影

16、響 確切的說(shuō)，以整流器為負(fù)載的勵(lì)磁變壓器可能產(chǎn)生兩種諧波：電流諧波和電壓諧波。電流諧波來(lái)源于整流負(fù)載的非線性阻抗、鐵心的飽和以及換相過(guò)程中工作相的切換？諧波電流還是由于電壓諧波造成的高頻諧波電容電流，它有它特定的通道和分布規(guī)率，它直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的高頻軸電壓、軸電流的增大，威脅發(fā)電機(jī)的軸承和授油器，以及轉(zhuǎn)子磁極的絕緣，勵(lì)磁變壓器的主絕緣也在其中。由于諧波電流的存在將引起附加損耗和不均勻分布的渦流損耗的增加，渦流損耗將引起銅線以及鐵心局部的過(guò)熱。 電壓諧波來(lái)源于諧波電流在線路阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓降，并導(dǎo)致整流過(guò)程中電壓波形的畸變。又是一個(gè)互為因果的含糊其詞，勵(lì)磁變壓器確實(shí)要承受較多的諧波作用，會(huì)造

17、成局部的渦流發(fā)熱，特別是在整流器掉相運(yùn)行時(shí)更加嚴(yán)重，根本的解決不是評(píng)估諧波畸變率，而是應(yīng)在設(shè)計(jì)上避免由于諧波造成的發(fā)熱和絕緣損壞的可能性。此外，發(fā)電機(jī)電壓波形亦非完全的正弦電壓波形，亦存在非正弦諧波分量，諧波電壓的存在將導(dǎo)致勵(lì)磁變壓器空載損耗的增加及噪音的增大。為此對(duì)用于大型水電機(jī)組的勵(lì)磁變壓器，在確定其技術(shù)規(guī)范時(shí)，不僅應(yīng)考慮到諧波電流的影響，同時(shí)亦應(yīng)考慮到諧波電壓的影響，即應(yīng)以綜合考慮了電壓諧波電流諧波總的諧波畸變率作為評(píng)估勵(lì)磁變壓器的準(zhǔn)則。3.功率整流柜設(shè)計(jì)新理念31 冗余方式的選擇 對(duì)于大型水電機(jī)組，為了保證勵(lì)磁系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，通常要求功率整流有一定的容量冗余。對(duì)容量冗余的原則，國(guó)內(nèi)、外

18、各制造廠的理念不盡相同。例如瑞士ABB公司通常采用N-m2，N為總柜數(shù)，m為允許退出并可保證強(qiáng)行勵(lì)磁的功率柜數(shù)，此時(shí)并聯(lián)總柜數(shù)N3（事實(shí)上的情況究竟怎樣？）。另一種冗余方式是N+1冗余方式，（N+1的冗余方式基本為大家使用，所謂的N-m2方式是不是一種廠家宣傳？對(duì)于冗余方式，今天N+1，明天N1，后天N-m2，亂七八糟）當(dāng)N=1，即2柜互為備用（1柜運(yùn)行，另1柜冷備用）。后一種冗余方式是基于“在線維修”的基本理念，認(rèn)為應(yīng)盡可能減少并聯(lián)冗余整流柜數(shù)以提高運(yùn)行的可靠性。美國(guó)GE公司即按此理念考慮冗余原則，其具體措施是采用100直徑大功率可控硅整流元件以減少并聯(lián)支路，當(dāng)并聯(lián)整流柜中出現(xiàn)故障時(shí)，在切除

19、整流柜觸發(fā)脈沖后，借助于可同時(shí)分?jǐn)嘟涣鬏斎攵思爸绷鬏敵龆说奈鍢O刀閘，將故障柜安全退出，在不帶電的情況下，對(duì)故障元件進(jìn)行更換和維修。 （此設(shè)備仍然視為帶電設(shè)備，更換和維護(hù)工作千萬(wàn)要小心。五極刀閘故然很好，但好在可以有效隔離故障的功率柜，而不是在線維修。由于水電停機(jī)頻繁，一般不提倡帶電檢修功率柜，除非沒(méi)有辦法。）上述基于狀態(tài)檢測(cè),在線維修設(shè)計(jì)新理念,在于盡量減少并聯(lián)柜體的冗余數(shù)以減少故障的機(jī)率,同時(shí)利用在線維修的措施,經(jīng)短時(shí)間更換故障元器件投入后,又可以達(dá)到比按常規(guī)理念設(shè)計(jì)的整流柜具有更大的冗余。32功率整流柜的均流2 眾所周知,當(dāng)前大功率整流柜的均流有兩種均流方式:常規(guī)均流及數(shù)字智能均流.理論分

20、析表明可控硅元件的通態(tài)電阻是影響元件均流的主要因素.在多支路并聯(lián)運(yùn)行整流柜中,對(duì)于各相同橋臂按照門(mén)檻相近的原則進(jìn)行選配,以保證導(dǎo)通時(shí)通態(tài)電阻的相近.如通態(tài)電阻仍有差異,可進(jìn)一步調(diào)整交流側(cè)進(jìn)線及直流側(cè)出線的長(zhǎng)度 以求得電阻的均衡.例如采用等長(zhǎng)進(jìn)線電纜對(duì)通態(tài)電阻進(jìn)行均衡.如果交流側(cè)進(jìn)線采用銅排,可在銅排連接端采用鋸槽或鉆孔等機(jī)械手段亦可實(shí)現(xiàn)均流.（這種方法萬(wàn)不得已的辦法，如果要采用這種方法，太落后，太原始。據(jù)我估計(jì)，沒(méi)有人敢用這種方法，用戶也不答應(yīng)廠家采用這種方法。不易提倡 ）美國(guó)GE公司及西屋公司采用在交流側(cè)接入空心電抗器以實(shí)現(xiàn)均流（最傳統(tǒng)，只有GE還在堅(jiān)持，可敬可佩）.作為數(shù)字均流是近年來(lái)推廣

21、應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù).例如瑞士ABB公司在大功率整流器率先推廣數(shù)字均流方式。所謂數(shù)字均流方式系指借助于AVR對(duì)并聯(lián)同一相橋臂各支路可控硅元件觸發(fā)脈沖時(shí)間的控制達(dá)到均流的目的.數(shù)字均流的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)可控硅元件參數(shù)的差異,交直流進(jìn)出線阻抗不均衡等差異的適應(yīng)性較強(qiáng),當(dāng)更換新元器件后也易于實(shí)現(xiàn)均流.此外由于均流是通過(guò)對(duì)各支路元件電流測(cè)量并進(jìn)行比較的條件下進(jìn)行的,為此比較準(zhǔn)確的反映出各元件的均流情況。 數(shù)字均流的缺點(diǎn)是由于增加數(shù)字控制部分而降低了勵(lì)磁設(shè)備運(yùn)行的可靠性.另外,由于數(shù)字均流是借助于調(diào)整同一相橋臂各元件導(dǎo)通時(shí)間的不同達(dá)到數(shù)字均流的目的,勢(shì)必導(dǎo)致最先導(dǎo)通的并聯(lián)元件承受較大的電流沖擊值。應(yīng)予以強(qiáng)調(diào)指出的

22、是:在采用常規(guī)均流措施的并聯(lián)整流柜中多設(shè)置監(jiān)視均流狀態(tài)的整流柜輸出直流電流表,用以作為判斷整流柜并聯(lián)支路的狀態(tài),實(shí)際上是即使接在整流柜正輸出端各直流電流表是均衡的,但這并不一定表明,整流柜負(fù)極端各支路電流也是均衡的。為此，以整流柜正輸出端各直流電流表作為判斷整流柜均流狀態(tài)是有局限性的。均流的概念就是對(duì)整流器某相各并聯(lián)支路的電流均衡度進(jìn)行評(píng)價(jià)，而不是對(duì)整流柜與柜之間的電流作比較的，現(xiàn)在人們講的“均流”只是整流器正極輸出電流的比較，即使加上負(fù)極也不能說(shuō)明什么。（對(duì)于數(shù)字均流，我有技術(shù)疑問(wèn)：是實(shí)時(shí)檢測(cè)控制嗎？有死區(qū)嗎？對(duì)于控制環(huán)節(jié)有延時(shí)嗎？這個(gè)環(huán)節(jié)影響整個(gè)脈沖環(huán)節(jié)的可靠性嗎？基于均流不是整流技術(shù)的大

23、問(wèn)題，基于整流柜不均流不影響運(yùn)行，基于可靠性的要求，普通均流就夠了，除非你不采取任何措施。）4.滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)新理念3 41滅磁方式的選擇目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的滅磁方式有以下幾種:（1） 直流磁場(chǎng)斷路器滅磁（2） 交流斷路器滅磁（3） 交流斷路器接在整流器交流側(cè)或勵(lì)磁回路直流側(cè)構(gòu)成的交流電壓滅磁 第一種直流斷路器滅磁 為傳統(tǒng)的滅磁方式即我們定義的強(qiáng)開(kāi)斷/軟開(kāi)斷滅磁方式，可以獨(dú)立滅磁，但在大參數(shù)下滅磁能力有限，或滅磁時(shí)間較長(zhǎng)。,第二種,利用接在交流側(cè)的交流斷路器滅磁方式是近年來(lái)在引進(jìn)機(jī)組應(yīng)用較廣泛的 滅磁方式.如廣州蓄能水電廠II期300MW抽水蓄能 水輪發(fā)電機(jī)組,即采用接在整流器交流側(cè)的交流斷路

24、器進(jìn)行滅磁.事故滅磁開(kāi)始時(shí)首先進(jìn)行逆變滅磁,達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后在切除可控硅整流器脈沖同時(shí)跳交流斷路器形成交流電壓滅磁方式此方式并不是一種獨(dú)立執(zhí)行的滅磁，要依賴陽(yáng)極電壓的負(fù)半周，若發(fā)電機(jī)近端短路陽(yáng)極電壓很低，則交流開(kāi)關(guān)的負(fù)擔(dān)就很重，還能否保證換流就是問(wèn)題？而陽(yáng)極電壓的正半周期間對(duì)滅磁沒(méi)有一點(diǎn)好處。第三種即所謂的交流電壓滅磁方式與第二種滅磁方式無(wú)本質(zhì)不同,差異之點(diǎn)在于交流斷路器可接在交流或直流側(cè),這種滅磁方式的優(yōu)點(diǎn)是可利用交流電源側(cè)的線電壓負(fù)半周作為交流斷路器的斷口弧壓的補(bǔ)充,有利于滅磁能量的轉(zhuǎn)移。此外,在磁場(chǎng)斷路器的選擇上,交流斷路器容量這個(gè)“容量”應(yīng)該是指通流容量，而不是遮斷容量，交流斷路器在分

25、斷直流勵(lì)磁電流時(shí)的能力遠(yuǎn)低于直流開(kāi)關(guān)，其大參數(shù)下滅磁的安全性更是問(wèn)題。比直流斷路器具有更大的選擇余地。 應(yīng)予以說(shuō)明的一點(diǎn)是 :對(duì)于容量在700MW左右的大型水輪發(fā)電機(jī)組,其勵(lì)磁電流通常在4000A以上,此外考慮到滅磁對(duì)開(kāi)關(guān)斷口電壓過(guò)高的要求,此時(shí)可采用由多個(gè)具有短弧直流接觸器組合的磁場(chǎng)斷路器。例如三峽電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的直流磁場(chǎng)斷路器即由8個(gè)斷口電壓為500V的直流接觸器串聯(lián)所組成，其型號(hào)為CEX-5500的組合直流磁場(chǎng)斷路器。但是過(guò)多的機(jī)械操作機(jī)構(gòu),從保證滅磁系統(tǒng)可靠的角度來(lái)說(shuō)是不期望的。因?yàn)?多個(gè)串聯(lián)的斷口在開(kāi)斷,閉合時(shí)難以保證分?jǐn)嗟耐叫?而且如彈簧壓力調(diào)整不當(dāng),還會(huì)引起接入滅磁電阻的

26、觸頭發(fā)生反彈,瞬時(shí)閉合又?jǐn)嚅_(kāi)的情況。 在三峽水電廠的勵(lì)磁裝置的調(diào)試中就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)弧觸頭閉合后又瞬時(shí)反彈(1-2)ms斷開(kāi)的情況。（這種現(xiàn)象的記錄需要核實(shí)?？隙ㄓ袡C(jī)械上的反彈，但是否真的斷開(kāi)了回路還需要研究。的確，對(duì)于ABB型號(hào) AMF-CC-NOR -2000A有因弧觸頭閉合而損壞滅磁電阻的事情，但只是個(gè)例。三峽電廠CEX98滅磁開(kāi)關(guān)運(yùn)行中不存在弧觸頭閉合后又瞬時(shí)反彈的事情）采用上述的直流磁場(chǎng)斷路器滅磁方式的優(yōu)點(diǎn)是:滅磁回路中具有接入滅磁電阻的常閉接點(diǎn),直流勵(lì)磁回路兩極這些對(duì)滅磁過(guò)程和是否成功并無(wú)作用。分?jǐn)嘁约爸鳌⒒∮|頭分開(kāi)的連鎖機(jī)構(gòu)。當(dāng)選擇直流斷路器的容量受到限制時(shí),采用以交流空氣斷路器為勵(lì)

27、磁斷路器的交流電壓滅磁方式是一種簡(jiǎn)單、可靠和易于實(shí)現(xiàn)的方案。因?yàn)閺娜萘糠矫娑?采用標(biāo)準(zhǔn)交流空氣斷路器的容量基本上不受限制,由于是成熟的系列產(chǎn)品,其價(jià)格也比較低廉。至于對(duì)于滅磁時(shí)交流斷路器斷口電壓的不足的問(wèn)題(通常每斷口電壓在600V左右),可借助于切功率整流柜脈沖信號(hào)后引入勵(lì)磁變壓器二次電壓負(fù)半周電壓的措施加以解決。 例如:如果滅磁時(shí)的滅磁殘壓為2000V計(jì),假定將具有4斷口(A、B、C、D)交流斷路器接在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路直流正、負(fù)極側(cè),并且以每個(gè)斷口的電壓為500V計(jì),則總合成斷口電壓為4×500=2000V,如果在強(qiáng)行勵(lì)磁條件下進(jìn)行滅磁,強(qiáng)勵(lì)電壓為1000V,則須勵(lì)磁變壓器二次側(cè)

28、提供的負(fù)半周電壓幅值為2000V-1000V=1000V,相應(yīng)二次側(cè)電壓有效值為1000/11.414=580V,這是什么混亂的算法，強(qiáng)勵(lì)電壓是由誰(shuí)提供的？切掉脈沖以后還有嗎？陽(yáng)極電壓是不可能變來(lái)變?nèi)サ模涣魅粲?000V負(fù)壓，對(duì)付殘壓2000V，則斷口建壓只要1000V即可，這是對(duì)開(kāi)關(guān)壓力的減輕措施，而不是降低陽(yáng)極電壓的理由。亦即當(dāng)勵(lì)磁變壓器二次電壓大于此值即可滿足建立相應(yīng)滅磁殘壓的要求。對(duì)于大型機(jī)組，采用交流電壓滅磁當(dāng)前的一個(gè)制約因素是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的交流空氣斷路器的額定電壓最高為1000伏。為此當(dāng)勵(lì)磁變壓器二次額定電壓大于1000伏時(shí)，所需的交流空氣斷路器生產(chǎn)廠家應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。另外，需要說(shuō)明

29、的是,將交流斷路器接在直流側(cè)的優(yōu)點(diǎn)是可充分利用 全部斷口所產(chǎn)生的斷口電壓,并且斷口電壓不受交流電源側(cè)電壓下降的影響以及當(dāng)整流器交流側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)仍可有效地進(jìn)行滅磁. 42滅磁電阻容量的選擇 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組,一般認(rèn)為:由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極具有凸極結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子繞阻回路阻尼效應(yīng)較弱,在滅磁時(shí)大部分的磁場(chǎng)能量由滅磁回路吸收,為此對(duì)滅磁電阻的容量提出了更加苛刻的要求,按傳統(tǒng)滅磁理念確定的滅磁電阻容量可由以下幾種正?；蚬收线\(yùn)行方式予以確定,并選取最大值作為選定滅磁電阻容量的依據(jù)。通常,依下列幾種滅磁方式選擇滅磁電阻的容量滅磁電阻的選擇必須滿足最大的滅磁條件要求，而其它的情況僅可作校核容量。: （1）發(fā)電

30、機(jī)空載滅磁 （2）發(fā)電機(jī)額定滅磁 （3）發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)滅磁 （4）發(fā)電機(jī)空載和負(fù)載失控誤強(qiáng)勵(lì)滅磁 （5）發(fā)電機(jī)突然三相短路滅磁 發(fā)電機(jī)及變壓器內(nèi)部故障時(shí)引起的滅磁能量小于上述5種滅磁方式之一的相應(yīng)值。為此以上述5種典型滅磁方式作為確定滅磁容量的依據(jù)。 下面講對(duì)按傳統(tǒng)的滅磁理念確定的滅磁電阻容量的思路予以說(shuō)明。 對(duì)于項(xiàng)(1)發(fā)電機(jī)空載、項(xiàng)(2)發(fā)電機(jī)額定以及項(xiàng)(3)強(qiáng)勵(lì)滅磁三種滅磁方式而言,在此三種滅磁方式中,以強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)時(shí)的滅磁能量為最大,通常強(qiáng)勵(lì)電流為兩倍的額定勵(lì)磁電流,在勵(lì)磁繞組中存儲(chǔ)的能量遠(yuǎn)大于額定及空載狀態(tài)的磁場(chǎng)能量。 但是理論分析及運(yùn)行實(shí)踐表明:強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)時(shí)的滅磁容量和空載誤強(qiáng)勵(lì)以及發(fā)電機(jī)突

31、然三相短路時(shí)引起的滅磁容量比較仍是較小的.為此,滅磁容量的選擇取決于空載誤強(qiáng)勵(lì)和發(fā)電機(jī)突然三相短路時(shí)兩種主要滅磁方式滅磁容量的，顯然依此選擇滅磁電阻容量將可完全滿足上述5種滅磁方式對(duì)滅磁容量的需求。下面分別對(duì)空載失控誤強(qiáng)勵(lì)和發(fā)電機(jī)突然三相短路時(shí)的滅磁電阻容量的選擇作進(jìn)一步的分析：發(fā)電機(jī)空載失控誤強(qiáng)勵(lì)滅磁狀態(tài)的分析 首先討論發(fā)電機(jī)空載誤強(qiáng)勵(lì)的滅磁狀態(tài)，在此滅磁方式下，應(yīng)注意到滅磁過(guò)程具有以下幾點(diǎn)明顯的特征：由于勵(lì)磁系統(tǒng)失控，導(dǎo)致可控硅整流器的控制角接近于最小值,為此勵(lì)磁系統(tǒng)所有的限制功能均處于失效狀態(tài)，因限制狀態(tài)是依據(jù)增大控制角以限制勵(lì)磁電流值，當(dāng)可控硅元件控制角已處于接近完全開(kāi)放狀態(tài)，后續(xù)較大

32、的控制角已無(wú)法對(duì)已完全導(dǎo)通的可控硅元件實(shí)現(xiàn)限制勵(lì)磁的作用。對(duì)于發(fā)電機(jī)空載失控誤強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)而言，勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)是隨同定子電壓的升高而增加的，同時(shí)隨勵(lì)磁電流的增加，轉(zhuǎn)子磁路飽和程度的加大，促使轉(zhuǎn)子電流的增加速度進(jìn)一步加快，直至發(fā)電機(jī)定子過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁。此外還注意到在此過(guò)程中隨發(fā)電機(jī)電壓變化的勵(lì)磁電壓的增量變化是瞬時(shí)完成的，而轉(zhuǎn)子電流的增量變化，則決定于對(duì)應(yīng)的由轉(zhuǎn)子磁路的飽和程度所決定的發(fā)電機(jī)空載時(shí)間常數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)這是一個(gè)勵(lì)磁電壓源的變化引起的轉(zhuǎn)子電流的變化過(guò)程，兩者之間受動(dòng)態(tài)飽和的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組時(shí)間常數(shù)的影響。但是應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是：在勵(lì)磁電流增長(zhǎng)過(guò)程中，任一瞬間的發(fā)電機(jī)的電壓值總是與發(fā)電機(jī)穩(wěn)

33、態(tài)空載特性曲線確定的轉(zhuǎn)子電流對(duì)應(yīng)的。例如當(dāng)定子電壓為1.3倍額定值時(shí)此時(shí)的轉(zhuǎn)子電流大約與發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電流相當(dāng)，即使經(jīng)過(guò)0.3S過(guò)電壓保護(hù)延時(shí)動(dòng)作后，勵(lì)磁電流仍處在稍高于額定勵(lì)磁電流的范圍內(nèi)變化實(shí)際上當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓超過(guò)1.1倍額定值以后，轉(zhuǎn)子磁路迅速飽和，時(shí)間常數(shù)會(huì)大大減小，轉(zhuǎn)子電流的上升速率也大大加快，當(dāng)定子電壓達(dá)到1.3倍，保護(hù)延時(shí)0.3秒出口時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將大大超過(guò)額定電流值，可能達(dá)到額定電流的數(shù)倍，如2000年GZB6F錄波達(dá)到4倍6400A。為此以1.3倍定子過(guò)電壓保護(hù)經(jīng)0.3S動(dòng)作啟動(dòng)滅磁對(duì)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行“截流”是限制轉(zhuǎn)子電流的增長(zhǎng)的簡(jiǎn)單而有效的措施，為此，不必以空載誤強(qiáng)勵(lì)作為選擇最大滅

34、磁容量的依據(jù)。（這對(duì)于大多數(shù)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，可能需要再進(jìn)行一些計(jì)算等工作，才可能接受）（對(duì)于大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，有的項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)始按照1.3倍定子過(guò)電壓保護(hù)經(jīng)0.3S動(dòng)作啟動(dòng)滅磁對(duì)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行“截流”來(lái)設(shè)計(jì)滅磁容量，對(duì)此李基成深感欣慰。按照這個(gè)理念，目前有700MW機(jī)組的滅磁容量設(shè)計(jì)值只有12MJ左右） 而傳統(tǒng)滅磁理念選擇在空載誤強(qiáng)勵(lì)條件下確定滅磁電阻容量的依據(jù)是：在空載誤強(qiáng)勵(lì)條下，以與發(fā)電機(jī)1.3倍額定定子電壓對(duì)應(yīng)的空載勵(lì)磁電壓,除以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的直流電阻,確定的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)子電流作為選擇滅磁電阻容量的依據(jù)，以三峽ABB型機(jī)組為例，求得的相應(yīng)轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)值高達(dá)19100A，以此電流選擇的滅磁電阻容量高達(dá)18

35、MJ即使用19100A電流，也不應(yīng)該有18MJ的能量，此時(shí)磁路早已飽和，估算頂多有1213MJ，這是勵(lì)磁系統(tǒng)最大可能發(fā)生的滅磁值，當(dāng)然由于保護(hù)動(dòng)作靈敏快速，在誤強(qiáng)勵(lì)還未達(dá)到最大值之前就出口滅磁，對(duì)滅磁更有利些，但是系統(tǒng)容量的配置還應(yīng)以最大值為準(zhǔn)，如果過(guò)壓保護(hù)未動(dòng)呢？要靠后備保護(hù)啟動(dòng)滅磁，這個(gè)電流如何選？以上，顯然這一理念是不正確。為此，以發(fā)電機(jī)1.3倍額定定子電壓設(shè)定并經(jīng)0.35s延時(shí)后，啟動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘；過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作后對(duì)增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行截流，并以此時(shí)的轉(zhuǎn)子電流作為選擇滅磁電阻容量的依據(jù)是合理的。（按照這個(gè)觀點(diǎn)，對(duì)于有些電廠的過(guò)電壓保護(hù)整定值為1.5倍，延時(shí)時(shí)間可能達(dá)到0.5秒，

36、其滅磁電阻容量也應(yīng)該作相應(yīng)調(diào)整） 至于勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生負(fù)載誤強(qiáng)勵(lì)時(shí)，發(fā)電機(jī)仍在電網(wǎng)中并聯(lián)運(yùn)行，其端電壓仍為額定值，但是由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器處于誤強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)，整流橋控制角為最小值，轉(zhuǎn)子電流將急劇增加。對(duì)三峽機(jī)組而言，此最終轉(zhuǎn)子電流值將達(dá)到2.5Ifn/0.8=3.125Ifn,將危及到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路的安全。對(duì)此應(yīng)以發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁變壓器的過(guò)流保護(hù)作為對(duì)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行“截流”的主要措施。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作值以及延時(shí)設(shè)定值應(yīng)以保證發(fā)電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子繞組回路的安全運(yùn)行為首要約束條件，并以此確定滅磁電阻容量勵(lì)磁過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作值和延時(shí)是可以整定的，而延時(shí)期間轉(zhuǎn)子電流的上升率是不由誰(shuí)控制的，繼電操作執(zhí)行的時(shí)間差也是不確定的，為了保險(xiǎn)還是按穩(wěn)態(tài)最大值選配為