大型水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)設計新理念

大型水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)設計新理念批注與探討批注與探討葛洲壩電廠黃大可2006年8月20日—由三峽機組勵磁系統(tǒng)投運引起的思索清華高校電力系統(tǒng)國家重點試驗室兼職探究員三峽水電廠勵磁系統(tǒng)高級技術(shù)參謀李基成內(nèi)容摘要隨著三峽水電廠700MW水輪發(fā)電機組的批量投運，剛好總結(jié)、吸取和推廣三峽機組勵磁系統(tǒng)在調(diào)試及運行中取得的寶貴的實踐經(jīng)驗，并在今后幾年內(nèi)為即將接連投運的近200臺三峽機組容量級的水輪發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)的設計及選型供應有益的依據(jù)和借鑒。?關(guān)鍵詞：三峽機組，靜止自勵勵磁系統(tǒng)，勵磁變壓器，滅磁電力系統(tǒng)穩(wěn)定器AbstractAsTheThreeGorgesPowerStation’s700WHydro-Generator’soperating,tosummarythepracticalexperienceintimefromexcitationsystemregulatorandoperatingtestisbecameaveryimportantissue.Itcanbeuseforreferencetochoosethelarge-scaleHydro-Generator’sexcitationsystem.?ThispaperpresentsthedesignandthepracticalexperiencewiththeThreeGorgesExcitationSystem.AnalyzeandtestifythekeytechnologyproblemaboutStaticExcitationSystem.Thispaperprovidedareliableoptionforthelarge-scaleHydro-Generator’sexcitationsystemandconnectionstyle.Keywords:ThreeGorgesPowerStation,StaticExcitationSystem,Excitationtransformer,De-excitation,PowerSystemStabilizer.目錄?前言?勵磁變壓器二次額定電壓的選擇?諧波對勵磁變壓器運行的影響?功率整流柜設計的新理念?滅磁系統(tǒng)設計的新理念?水輪發(fā)電機非全相及失磁異步運行時勵磁系統(tǒng)的愛惜?結(jié)論與建議前言?近年來我國的水電建立事業(yè)得到了飛躍的開展，以三峽水電廠為特征的單機容量為700MW的左岸14臺水輪發(fā)電機組已全部投入運行，右岸12臺700MW水輪發(fā)電機組的裝機正在籌建中，預料在2008年前后將接連投入運行。?在第十一個五年準備期間，我國將又有一批容量在300MW～700MW之間的水輪發(fā)電機組將接連投入運行。為此，在當前剛好總結(jié)已投運的大型水電機組勵磁系統(tǒng)，在設計及運行中取得的寶貴經(jīng)驗，結(jié)合國際勵磁限制技術(shù)的最新進展，進一步探討大型水電機組勵磁系統(tǒng)在設計及選型方面存在的問題和經(jīng)驗，在當前已成為一項重要而迫切的課題。在本文中將從新的設計理念啟程，開拓新思維，擴大新視野，重點對大型水輪機組勵磁系統(tǒng)的設計及選型方面一些關(guān)鍵性技術(shù)問題進展分析與探討，并期望文中的結(jié)論和建議，在優(yōu)化勵磁系統(tǒng)性能及提高運行牢靠性方面有所裨益。1.勵磁變壓器二次額定電壓的選擇當前，在一些世界級的大型水電廠中，諸如巴西－巴拉圭的伊泰普、委內(nèi)瑞拉的古里〔Ⅱ〕、俄羅斯的薩彥－舒申斯克等的機組中以及我國已投運的三峽水電廠容量在700MW左右的主力水輪發(fā)電機組中，均接受了自勵勵磁方式。在大型水輪發(fā)電機組中，接受自勵勵磁系統(tǒng)已成為主流。下面就此勵磁方式選擇方面存在的一些關(guān)鍵性課題作一簡要的論述：?〔1〕阻容緩沖器的選擇?眾所周知，在自勵勵磁系統(tǒng)中，勵磁變壓器二次額定電壓〔以下簡稱陽極電壓〕的選擇取決于強勵頂值電壓的倍數(shù)，頂值電壓倍數(shù)越高，陽極電壓值也越高。另一方面，接在勵磁變壓器二次繞組側(cè)的功率整流橋中的可控硅元件，在換相中吸取的能量經(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，存儲與消耗能量之間應到達平衡并有必需的吸取容量貯存，否那么將導致吸取換相能量的阻容元件被燒毀，進而引起整流橋相間短路等緊要事故的發(fā)生，這類事故在國內(nèi)水、火電廠中曾屢次發(fā)生。由阻容阻尼器吸取的能量，依據(jù)美國西屋公司引薦的計算表達式為〔1.1〕〔1.1〕式中：c:阻尼器中電容值留意電容量C的大小對總能耗的影響，當F不行變，u2也確定以后，如何選擇C就是限制能耗的關(guān)鍵，應使R-C電路即可吸取掉換相過電壓，又不至于過載燒壞。其實真正的換相能量很小，幾十瓦而已，阻容燒壞并非由此而致?！睩〕,f-電源頻率〔Hz〕，u-勵磁變壓器二次額定線電壓〔V〕。由式〔1.1〕可看出，阻容阻尼器吸取的換相磁場能量與外加電壓的平方成正比，如取值為1000V及1243V〔三峽機組勵磁數(shù)據(jù)〕，此時由阻尼器吸取的能量比將為〔1243〕2/〔1000〕2＝1.545倍。留意電容量C的大小對總能耗的影響，當F不行變，u2也確定以后，如何選擇C就是限制能耗的關(guān)鍵，應使R-C電路即可吸取掉換相過電壓，又不至于過載燒壞。其實真正的換相能量很小，幾十瓦而已，阻容燒壞并非由此而致。由此可見，勵磁變壓器二次側(cè)的陽極電壓越高，與整流元件并聯(lián)的吸取換相能量阻尼器的容量也越大，而且其容量與勵磁變壓器二次額定電壓的平方成正比，一旦換相阻尼器吸取容量小于所產(chǎn)生的換相能量，將引起整流柜相間短路的緊要事故。在許多大型水電機組勵磁系統(tǒng)的標書中，時時多的是片面強調(diào)強勵頂值電壓倍數(shù)的高參數(shù)對強勵頂值的參數(shù)要求是發(fā)電機和系統(tǒng)的大局所確定，勵磁系統(tǒng)是為大局效勞的，不能因小而廢大，沒有發(fā)電機和系統(tǒng)的平安運行哪有勵磁的平安運行呢？，而很少相識到由此引起的危及到勵磁系統(tǒng)平安運行的后果，這類教訓，不乏其例。(完全同意李老師的看法，勵磁陽極電壓此時此刻對強勵頂值的參數(shù)要求是發(fā)電機和系統(tǒng)的大局所確定，勵磁系統(tǒng)是為大局效勞的，不能因小而廢大，沒有發(fā)電機和系統(tǒng)的平安運行哪有勵磁的平安運行呢？令人欣慰的是，此時此刻已經(jīng)有700MW機組的勵磁陽極電壓只有800V左右的好局面，西北勘測設計院在這方面作出突破性的變更。說到勵磁陽極電壓，李基成老師和我們，對于三峽右岸電廠12臺機接受一個廠家的勵磁設備，竟然設計三種勵磁陽極電壓感到大惑不解。李老師對于這個問題曾特地向有關(guān)方面置疑，并猛烈建議統(tǒng)一三峽電廠右岸電廠的勵磁陽極電壓。誠然，三峽右岸電廠12臺機組，由三個主機廠家設計制造，各個廠家的勵磁參數(shù)不一樣，但都是700MW機組，統(tǒng)一成一種陽極電壓沒有技術(shù)難題。一個電廠3種陽極電壓，會造成勵磁變不一樣、同步電壓變不一樣，備品備件更加多。假如說：三峽左岸電廠14臺機由于是兩家國外供應主機且供應勵磁參數(shù)，難以協(xié)調(diào)造成14臺機一種勵磁設備兩種陽極電壓，那么右岸的12臺主機主要由國內(nèi)供應，從協(xié)調(diào)上、技術(shù)上等各個方面，就沒有理由搞成3種陽極電壓。一個電廠一種勵磁裝置3種陽極電壓，真的有必要嗎？，假如有將創(chuàng)一種新的配置模式，但我擔憂會成為一個技術(shù)笑話。假如歷史證明這是一個錯誤選擇的話，管理者、設計者、制造者、運用者都有責任，但最大的責任是設計單位的不作為以及技術(shù)上的放任自流。強行統(tǒng)一陽極電壓，各機組的勵磁參數(shù)不變，只是強勵倍數(shù)有一點小變更，各臺機組的空載限制角不一樣而已，決不影響平安運行。假如搞勵磁設計連這么一點主見都不敢，那我們完全不須要設計院，干脆由勵磁廠家設計制造即可〕〔2〕整流橋尖峰過電壓的影響?整流陽極電壓，即勵磁變壓器的二次額定電壓取值越高，在額定狀態(tài)下整流器將處于限制角α值較大的深控狀態(tài)，由此引起危及整流元件平安運行的尖峰過電壓也越高。從運行角度啟程，期望對陽極電壓的選擇在滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求的同時，應兼顧到上面提及的影響和危及到勵磁系統(tǒng)平安運行的各種因素。從目前我國引進機組的勵磁設備運行來看，當整流橋陽極電壓超過1000V可認為已進入高參數(shù)范圍?！蔡厥饪鞓吠娎魍邉畲抨枠O電壓只有800V左右，曾經(jīng)多年呼吁降低勵磁陽極電壓的勵磁專家深感欣慰〕當前，就大功率可控硅中整流元件應用水平來看，用于三峽機組勵磁系統(tǒng)中的可控硅元件最高反向重復峰值電壓為5200V，可認為是可認為是-高參數(shù)元件。另按我國水電機組勵磁系統(tǒng)標書編制準那么，可控硅元件所能承受的反向重復峰值電壓應當不小于2.75倍勵磁變壓器二次側(cè)最大峰值電壓，依次可求出在接受上述反向峰值電壓為5200V元件條件下，允許的勵磁變壓器二次電壓有效值為:U=5200/(2.75X1.414)=1337V。對三峽右岸阿爾斯通機組而言，其勵磁變壓器二次額定電壓已應用到極限值?！踩龒{7F勵磁陽極過電壓波形實錄，過電壓的尖峰幾乎同陽極電壓的峰值一樣，這就是實例?！碁榇?，在選用勵磁系統(tǒng)強勵頂值電壓倍數(shù)時應兼顧考慮到功率整流元件承受的反電壓值這又是一個舍本逐末的“這又是一個舍本逐末的“新理念”〔3〕對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS參數(shù)的影響選用過高的強勵電壓倍數(shù)，還將引起由勵磁系統(tǒng)供應的負阻尼力矩的進一步增長，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)整定將帶來更多的困難。例如近年來由于全國聯(lián)網(wǎng)以及電力系統(tǒng)容量的增加，特殊是隨著三峽電廠左岸14臺700MW機組的批量投運，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的頻率響應范圍也提出了更高的要求，以三峽機組為例：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的高頻響應頻率為2Hz〔機群之間的振蕩頻率〕，單機對系統(tǒng)的響應頻率在〔1.0～1.2〕Hz之間，而區(qū)域間振蕩模式的頻率響應范圍，依據(jù)國調(diào)的下達的設定為0.13Hz，明顯在響應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)設定已特殊困難的條件下，假如勵磁系統(tǒng)再選用過高的頂值電壓倍數(shù)，必將進一步加重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)代勵磁所派生出來的，假如把勵磁調(diào)整器的參數(shù)調(diào)慢調(diào)小，回到電磁時代的特性，PSS也就沒有存在的必要了。。在國內(nèi)許多重點工程設計中，片面地強調(diào)高參數(shù)，而得到的卻是適得其反的后果，這種狀況不乏實例，得到的教訓值得深思。別忘了PSS正是由快速高頂值的現(xiàn)代勵磁所派生出來的，假如把勵磁調(diào)整器的參數(shù)調(diào)慢調(diào)小，回到電磁時代的特性，PSS也就沒有存在的必要了。對于PSS參數(shù)設定應當明確的一點是：對于機群振蕩，單機對系統(tǒng)的振蕩以及區(qū)域間振蕩等三種振蕩模式的參數(shù)設定如何側(cè)重是一個關(guān)鍵性課題同一時間、同一種運行方式，只可能有一種振蕩模式產(chǎn)生，不要眉毛胡子一起抓，去掉最不行能發(fā)生的，抓住最可能發(fā)生的再去設置就是了，再說系統(tǒng)已經(jīng)形成，只要借助工程手段測試一下就行了。。從三峽機組投運調(diào)試中體會到西門子公司對PSS參數(shù)的設定重點側(cè)重于機群以及單機對系統(tǒng)的振蕩模式，并兼顧到區(qū)域間振蕩模式，因為在水電廠投運發(fā)電后，機群之間以及單機對系統(tǒng)的外部,變更因素機群之間以及單機對系統(tǒng)的外部變更因素較少，保證這兩種振蕩模式下機組能穩(wěn)定是運行平安性的根本要求，而區(qū)域振蕩模式受電力系統(tǒng)網(wǎng)絡框架的變更影響因素較多，過分強求滿足于一種運行模式，而忽視了保證機組平安運行的根底，如何取舍，也值得深思。同一時間、同一種運行方式，只可能有一種振蕩模式產(chǎn)生，不要眉毛胡子一起抓，去掉最不行能發(fā)生的，抓住最可能發(fā)生的再去設置就是了，再說系統(tǒng)已經(jīng)形成，只要借助工程手段測試一下就行了。〔華中兩次系統(tǒng)振蕩，1次是0.77hz，另一次不祥。PSS參數(shù)應當總結(jié)這兩次振蕩的狀況加以修正。特殊是對于華中其次次振蕩，應當?shù)礁鱾€電廠去調(diào)查PSS的作用?！?.諧波對勵磁變壓器運行的影響精確的說，以整流器為負載的勵磁變壓器可能產(chǎn)生兩種諧波：電流諧波和電壓諧波。電流諧波來源于整流負載的非線性阻抗、鐵心的飽和以及換相過程中工作相的切換？？？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，它干脆導致發(fā)電機的高頻軸電壓、軸電流的增？？？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，它干脆導致發(fā)電機的高頻軸電壓、軸電流的增大，威逼發(fā)電機的軸承和授油器，以及轉(zhuǎn)子磁極的絕緣，勵磁變壓器的主絕緣也在其中電壓諧波來源于諧波電流在線路阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓降，并導致整流過程中電壓波形的畸變。又是一個互為因果的敷衍其詞，勵磁變壓器的確要承受較多的諧波作用，會造成局部的渦流發(fā)熱，特殊是在整流器掉相運行時更加緊要，根本的解決不是評估諧波畸變率，而是應在設計上幸免由于諧波造成的發(fā)熱和絕緣損壞的可能性。又是一個互為因果的敷衍其詞，勵磁變壓器的確要承受較多的諧波作用，會造成局部的渦流發(fā)熱，特殊是在整流器掉相運行時更加緊要，根本的解決不是評估諧波畸變率，而是應在設計上幸免由于諧波造成的發(fā)熱和絕緣損壞的可能性。此外，發(fā)電機電壓波形亦非完全的正弦電壓波形，亦存在非正弦諧波重量，諧波電壓的存在將導致勵磁變壓器空載損耗的增加及噪音的增大。為此對用于大型水電機組的勵磁變壓器，在確定其技術(shù)標準時，不僅應考慮到諧波電流的影響，同時亦應考慮到諧波電壓的影響，即應以綜合考慮了電壓諧波電流諧波總的諧波畸變率作為評估勵磁變壓器的準那么。3.功率整流柜設計新理念3．1冗余方式的選擇對于大型水電機組，為了保證勵磁系統(tǒng)牢靠地運行，通常要求功率整流有必需的容量冗余。對容量冗余的原那么，國內(nèi)、外各制造廠的理念不盡一樣。例如瑞士ABB公司通常接受N-m≥2，N為總柜數(shù)，m為允許退出并可保證強行勵磁的功率柜數(shù)，此時并聯(lián)總柜數(shù)N≥3〔事實上的狀況究竟怎樣？？〕。另一種冗余方式是N+1冗余方式，〔N+1的冗余方式根本為大家運用，所謂的N-m≥2方式是不是一種廠家傳播？？？對于冗余方式，今日N+1，明天N－1，后天N-m≥2，一塌糊涂〕當N=1，即2柜互為備用〔1柜運行，另1柜冷備用〕。后一種冗余方式是基于“在線修理”的根本理念，認為應盡可能削減并聯(lián)冗余整流柜數(shù)以提高運行的牢靠性。美國GE公司即按此理念考慮冗余原那么，其具體措施是接受φ100直徑大功率可控硅整流元件以削減并聯(lián)支路，當并聯(lián)整流柜中出現(xiàn)故障時，在切除整流柜觸發(fā)脈沖后，借助于可同時分斷溝通輸入端及直流輸出端的五極刀閘，將故障柜平安退出，在不帶電的狀況下，對故障元件進展更換和修理。〔此設備照舊視為帶電設備，更換和維護工作千萬要當心。五極刀閘故然很好，但好在可以有效隔離故障的功率柜，而不是在線修理。由于水電停機頻繁，一般不提倡帶電檢修功率柜，除非沒有方法?！成鲜龌跔顟B(tài)檢測,在線修理設計新理念,在于盡量削減并聯(lián)柜體的冗余數(shù)以削減故障的機率,同時利用在線修理的措施,經(jīng)短時間更換故障元器件投入后,又可以到達比按常規(guī)理念設計的整流柜具有更大的冗余。3．2功率整流柜的均流[2] 眾所周知,當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.理論分析說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)運行整流柜中,對于各一樣橋臂遵照門檻相近的原那么進展選配,以保證導通時通態(tài)電阻的相近.如通態(tài)電阻仍有差異,可進一步調(diào)整溝通側(cè)進線及直流側(cè)出線的長度以求得電阻的均衡.例如接受等進步線電纜對通態(tài)電阻進展均衡.假如溝通側(cè)進線接受銅排,可在銅排連接端接受鋸槽或鉆孔等機械手段亦可實現(xiàn)均流.〔這種方法萬不得已的方法，假如要接受這種方法，太落后，太原始。據(jù)我估計，沒有人敢用這種方法，用戶也不容許廠家接受這種方法。不易提倡〕美國GE公司及西屋公司接受在溝通側(cè)接入空心電抗器以實現(xiàn)均流〔最傳統(tǒng)，只有GE還在堅持，可敬可佩〕.作為數(shù)字均流是近年來推廣應用的一項新技術(shù).例如瑞士ABB公司在大功率整流器領先推廣數(shù)字均流方式。所謂數(shù)字均流方式系指借助于AVR對并聯(lián)同一相橋臂各支路可控硅元件觸發(fā)脈沖時間的限制到達均流的目的.數(shù)字均流的優(yōu)點是:對可控硅元件參數(shù)的差異,交直流進出線阻抗不均衡等差異的適應性較強,當更換新元器件后也易于實現(xiàn)均流.此外由于均流是通過對各支路元件電流測量并進展比擬的條件下進展的,為此比擬精確的反映出各元件的均流狀況。數(shù)字均流的缺點是由于增加數(shù)字限制局部而降低了勵磁設備運行的牢靠性.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通時間的不同到達數(shù)字均流的目的,勢必導致最先導通的并聯(lián)元件承受較大的電流沖擊值。應予以強調(diào)指出的是:在接受常規(guī)均流措施的并聯(lián)整流柜中多設置監(jiān)視均流狀態(tài)的整流柜輸出直流電流表,用以作為判定整流柜并聯(lián)支路的狀態(tài),事實上是即使接在整流柜正輸出端各直流電流表是均衡的,但這并不必需說明,整流柜負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定整流柜均流狀態(tài)是有局限性的。均流的概念就是對整流器某相各并聯(lián)支路的電流均衡度進展評價，而不是對整流柜與柜之間的電流作比擬的，此時此刻人們講的均流的概念就是對整流器某相各并聯(lián)支路的電流均衡度進展評價，而不是對整流柜與柜之間的電流作比擬的，此時此刻人們講的“均流”只是整流器正極輸出電流的比擬，即使加上負極也不能說明什么。〔對于數(shù)字均流，我有技術(shù)疑問：是實時檢測限制嗎？有死區(qū)嗎？對于限制環(huán)節(jié)有延時嗎？這個環(huán)節(jié)影響整個脈沖環(huán)節(jié)的牢靠性嗎？基于均流不是整流技術(shù)的大問題，基于整流柜不均流不影響運行，基于牢靠性的要求，平凡均流就夠了，除非你不接受任何措施?！?.滅磁系統(tǒng)設計新理念[3]4．1滅磁方式的選擇目前國內(nèi)應用較為廣泛的滅磁方式有以下幾種:〔1〕直流磁場斷路器滅磁〔2〕溝通斷路器滅磁〔3〕溝通斷路器接在整流器溝通側(cè)或勵磁回路直流側(cè)構(gòu)成的溝通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開斷/軟開斷滅磁方式，可以獨立滅磁，但在大參數(shù)下滅磁實力有限，或滅磁時間較長。,其次種,利用接在溝通側(cè)的溝通斷路器滅磁方式是近年來在引進機組應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)電機組,即接受接在整流器溝通側(cè)的溝通斷路器進展滅磁.事故滅磁起先時首先進展逆變滅磁,到達設定的時間后在切除可控硅整流器脈沖同時跳溝通斷路器形成溝通電壓滅磁方式此方式并不是一種獨立執(zhí)行的滅磁，要依靠陽極電壓的負半周，假設發(fā)電機近端短路陽極電壓很低，那么溝通開關(guān)的負擔就很重，還能否保證換流就是問題？而陽極電壓的正半周期間對滅磁沒有一點好處。。第三種即所謂的溝通電壓滅磁方式與其次種滅磁方式無本質(zhì)不同,差異之點在于溝通斷路器可接在溝通或直流側(cè),這種滅磁方式的優(yōu)點是可利用溝通電源側(cè)的線電壓負半周作為溝通斷路器的斷口弧壓的補充,有利于滅磁能量的轉(zhuǎn)移。此外,在磁場斷路器的選擇上,溝通斷路器容量這個“即我們定義的強開斷/軟開斷滅磁方式，可以獨立滅磁，但在大參數(shù)下滅磁實力有限，或滅磁時間較長。此方式并不是一種獨立執(zhí)行的滅磁，要依靠陽極電壓的負半周，假設發(fā)電機近端短路陽極電壓很低，那么溝通開關(guān)的負擔就很重，還能否保證換流就是問題？而陽極電壓的正半周期間對滅磁沒有一點好處。這個“容量”應當是指通流容量，而不是遮斷容量，溝通斷路器在分斷直流勵磁電流時的實力遠低于直流開關(guān)，其大參數(shù)下滅磁的平安性更是問題。應予以說明的一點是:對于容量在700MW左右的大型水輪發(fā)電機組,其勵磁電流通常在4000A以上,此外考慮到滅磁對開關(guān)斷口電壓過高的要求,此時可接受由多個具有短弧直流接觸器組合的磁場斷路器。例如三峽電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的直流磁場斷路器即由8個斷口電壓為500V的直流接觸器串聯(lián)所組成，其型號為CEX-5500的組合直流磁場斷路器。但是過多的機械操作機構(gòu),從保證滅磁系統(tǒng)牢靠的角度來說是不期望的。因為,多個串聯(lián)的斷口在開斷,閉合時難以保證分斷的同步性,而且如彈簧壓力調(diào)整不當,還會引起接入滅磁電阻的觸頭發(fā)生反彈,瞬時閉合又斷開的狀況。在三峽水電廠的勵磁裝置的調(diào)試中就曾經(jīng)發(fā)生過弧觸頭閉合后又瞬時反彈(1-2)ms斷開的狀況?！策@種現(xiàn)象的記錄須要核實。確定有機械上的反彈，但是否真的斷開了回路還須要探究。的確，對于ABB型號AMF-CC-NOR-2000A有因弧觸頭閉合而損壞滅磁電阻的事情，但只是個例。三峽電廠CEX98滅磁開關(guān)運行中不存在弧觸頭閉合后又瞬時反彈的事情〕接受上述的直流磁場斷路器滅磁方式的優(yōu)點是:滅磁回路中具有接入滅磁電阻的常閉接點,直流勵磁回路兩極這些對滅磁過程和是否成功并無作用。分斷以及主、弧觸頭分開的連鎖機構(gòu)。中選擇直流斷路器的容量受到限制時,接受以溝通空氣斷路器為勵磁斷路器的溝通電壓滅磁方式是一種簡潔、牢靠和易于實現(xiàn)的方案。因為鎮(zhèn)靜量方面而言,接受標準溝通空氣斷路器的容量根本上不受限制,由于是成熟的系列產(chǎn)品,其價格也比擬低廉。至于對于滅磁時溝通斷路器斷口電壓的缺乏的問題(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后引入勵磁變壓器二次電壓負半周電壓的措施加以解決。這些對滅磁過程和是否成功并無作用。例如:假如滅磁時的滅磁殘壓為2000V計,假定將具有4斷口(A、B、C、D)溝通斷路器接在發(fā)電機勵磁回路直流正、負極側(cè),并且以每個斷口的電壓為500V計,那么總合成斷口電壓為4×500=2000V,假如在強行勵磁條件下進展滅磁,強勵電壓為1000V,那么須勵磁變壓器二次側(cè)供應的負半周電壓幅值為2000V-1000V=1000V,相應二次側(cè)電壓有效值為1000/11.414=580V,這是什么混亂的算法，強勵電壓是由誰供應的？切掉脈沖以后還有嗎？陽極電壓是不行能變來變?nèi)サ?，溝通假設有1000V負壓，應對殘壓2000V，那么斷口建壓只要1000V即可，這是對開關(guān)壓力的減輕措施，而不是降低陽極電壓的理由。亦即當勵磁變壓器二次電壓大于此值即可滿足建立相應滅磁殘壓的要求。對于大型機組，接受溝通電壓滅磁當前的一個制約因素是標準規(guī)格的溝通空氣斷路器的額定電壓最高為1000伏。為此當勵磁變壓器二次額定電壓大于1000伏時，所需的溝通空氣斷這是什么混亂的算法，強勵電壓是由誰供應的？切掉脈沖以后還有嗎？陽極電壓是不行能變來變?nèi)サ?，溝通假設有1000V負壓，應對殘壓2000V，那么斷口建壓只要1000V即可，這是對開關(guān)壓力的減輕措施，而不是降低陽極電壓的理由。另外，須要說明的是,將溝通斷路器接在直流側(cè)的優(yōu)點是可充分利用全部斷口所產(chǎn)生的斷口電壓,并且斷口電壓不受溝通電源側(cè)電壓下降的影響以及當整流器溝通側(cè)發(fā)生短路故障時仍可有效地進展滅磁.4．2滅磁電阻容量的選擇對于水輪發(fā)電機機組,一般認為:由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極具有凸極構(gòu)造,轉(zhuǎn)子繞阻回路阻尼效應較弱,在滅磁時大局部的磁場能量由滅磁回路吸取,為此對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常或故障運行方式予以確定,并選取最大值作為選定滅磁電阻容量的依據(jù)。通常,依以下幾種滅磁方式選擇滅磁電阻的容量滅磁電阻的選擇必需滿足最大的滅磁條件要求，而其它的狀況僅可作校核容量。:滅磁電阻的選擇必需滿足最大的滅磁條件要求，而其它的狀況僅可作校核容量?！?〕發(fā)電機空載滅磁〔2〕發(fā)電機額定滅磁〔3〕發(fā)電機強勵滅磁〔4〕發(fā)電機空載和負載失控誤強勵滅磁〔5〕發(fā)電機突然三相短路滅磁發(fā)電機及變壓器內(nèi)部故障時引起的滅磁能量小于上述5種滅磁方式之一的相應值。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)。下面講對按傳統(tǒng)的滅磁理念確定的滅磁電阻容量的思路予以說明。對于項(1)發(fā)電機空載、項(2)發(fā)電機額定以及項(3)強勵滅磁三種滅磁方式而言,在此三種滅磁方式中,以強勵狀態(tài)時的滅磁能量為最大,通常強勵電流為兩倍的額定勵磁電流,在勵磁繞組中存儲的能量遠大于額定及空載狀態(tài)的磁場能量。但是理論分析及運行實踐說明:強勵狀態(tài)時的滅磁容量和空載誤強勵以及發(fā)電機突然三相短路時引起的滅磁容量比擬仍是較小的.為此,滅磁容量的選擇取決于空載誤強勵和發(fā)電機突然三相短路時兩種主要滅磁方式滅磁容量的最大者，明顯依此選擇滅磁電阻容量將可完全滿足上述5種滅磁方式對滅磁容量的需求。下面分別對空載失控誤強勵和發(fā)電機突然三相短路時的滅磁電阻容量的選擇作進一步的分析：——發(fā)電機空載失控誤強勵滅磁狀態(tài)的分析首先探討發(fā)電機空載誤強勵的滅磁狀態(tài)，在此滅磁方式下，應留意到滅磁過程具有以下幾點明顯的特征：由于勵磁系統(tǒng)失控，導致可控硅整流器的限制角接近于最小設定值,為此勵磁系統(tǒng)全部的限制功能均處于失效狀態(tài)，因限制狀態(tài)是依據(jù)增大限制角以限制勵磁電流值，當可控硅元件限制角已處于接近完全開放狀態(tài)，后續(xù)較大的限制角已無法對已完全導通的可控硅元件實現(xiàn)限制勵磁的作用。對于發(fā)電機空載失控誤強勵狀態(tài)而言，勵磁電流的增長是伴同定子電壓的提升而增加的，同時隨勵磁電流的增加，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一步加快，直至發(fā)電機定子過電壓愛惜動作對發(fā)電機進展滅磁。此外還留意到在此過程中隨發(fā)電機電壓變更的勵磁電壓的增量變更是瞬時完成的，而轉(zhuǎn)子電流的增量變更，那么確定于對應的由轉(zhuǎn)子磁路的飽和程度所確定的發(fā)電機空載時間常數(shù)。總的來說這是一個勵磁電壓源的變更引起的轉(zhuǎn)子電流的變更過程，兩者之間受動態(tài)飽和的轉(zhuǎn)子勵磁繞組時間常數(shù)的影響。但是應強調(diào)的是：在勵磁電流增長過程中，任一瞬間的發(fā)電機的電壓值總是與發(fā)電機穩(wěn)態(tài)空載特性曲線確定的轉(zhuǎn)子電流對應的。例如當定子電壓為1.3倍額定值時此時的轉(zhuǎn)子電流大約與發(fā)電機額定勵磁電流相當，即使經(jīng)過0.3S過電壓愛惜延時動作后，勵磁電流仍處在稍高于額定勵磁電流的范圍內(nèi)變更事實上當發(fā)電機電壓超過1.1倍額定值以后，轉(zhuǎn)子磁路快速飽和，時間常數(shù)會大大減小，轉(zhuǎn)子電流的上升速率也大大加快，當定子電壓到達1.3倍，愛惜延時0.3秒出口時，轉(zhuǎn)子電流將大大超過額定電流值，可能到達額定電流的數(shù)倍，如2000年GZB6F錄波到達4倍6400A。為此以1.3倍定子過電壓愛惜經(jīng)0.3S動作啟動滅磁對轉(zhuǎn)子電流進展“截流”是限制轉(zhuǎn)子電流的增長的簡潔而有效的措施，為此，不必以空載誤強勵作為選擇最大滅磁容量的依據(jù)。〔這對于大多數(shù)設計者來說，可能須要再進展一些計算等工作，才可能承受〕事實上當發(fā)電機電壓超過1.1倍額定值以后，轉(zhuǎn)子磁路快速飽和，時間常數(shù)會大大減小，轉(zhuǎn)子電流的上升速率也大大加快，當定子電壓到達1.3倍，愛惜延時0.3秒出口時，轉(zhuǎn)子電流將大大超過額定電流值，可能到達額定電流的數(shù)倍，如2000年GZB6F錄波到達4倍6400A〔對于大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，有的工程已經(jīng)起先遵照1.3倍定子過電壓愛惜經(jīng)0.3S動作啟動滅磁對轉(zhuǎn)子電流進展“截流”來設計滅磁容量，對此李基成深感欣慰。遵照這個理念，目前有700MW機組的滅磁容量設計值只有12MJ左右〕而傳統(tǒng)滅磁理念選擇在空載誤強勵條件下確定滅磁電阻容量的依據(jù)是：在空載誤強勵條下，以與發(fā)電機1.3倍額定定子電壓對應的空載勵磁電壓,除以轉(zhuǎn)子勵磁繞組的直流電阻,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型機組為例，求得的相應轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)值高達19100A，以此電流選擇的滅磁電阻容量高達18MJ即運用19100A電流，也不應當有18MJ的能量，此時磁路早已飽和，估算頂多有12～13MJ，這是勵磁系統(tǒng)最大可能發(fā)生的滅磁值，當然由于愛惜動作靈敏快速，在誤強勵還未到達最大值之前就出口滅磁，對滅磁更有利些，但是系統(tǒng)容量的配置還應以最大值為準，假如過壓愛惜未動呢？要靠后備愛惜啟動滅磁，這個電流如何選？以上，明顯這一理念是不正確。為此，以發(fā)電機1.3倍額定定子電壓設定并經(jīng)0.35s延時后，啟動過電壓愛惜，滅磁開關(guān)跳閘；過壓愛惜動作后對增長的轉(zhuǎn)子電流進展截流，并以此時的轉(zhuǎn)子電流作為選擇滅磁電阻容量的依據(jù)是合理的?！沧裾者@個觀點，對于有些電廠的過電壓愛惜整定值為1.5倍，延時時間可能到達0.5秒，其滅磁電阻容量也應當作相應調(diào)整〕即運用19100A電流，也不應當有18MJ的能量，此時磁路早已飽和，估算頂多有12～13MJ，這是勵磁系統(tǒng)最大可能發(fā)生的滅磁值，當然由于愛惜動作靈敏快速，在誤強勵還未到達最大值之前就出口滅磁，對滅磁更有利些，但是系統(tǒng)容量的配置還應以最大值為準，假如過壓愛惜未動呢？要靠后備愛惜啟動滅磁，這個電流如何選？至于勵磁系統(tǒng)發(fā)生負載誤強勵時，發(fā)電機仍在電網(wǎng)中并聯(lián)運行，其端電壓仍為額定值，但是由于勵磁調(diào)整器處于誤強勵狀態(tài)，整流橋限制角為最小值，轉(zhuǎn)子電流將急劇增加。對三峽機組而言，此最終轉(zhuǎn)子電流值將到達2.5Ifn/0.8=3.125Ifn,將危及到發(fā)電機勵磁繞組回路的平安。對此應以發(fā)電機和勵磁變壓器的過流愛惜作為對轉(zhuǎn)子電流進展“截流”的主要措施。過流愛惜動作值以及延時設定值應以保證發(fā)電機定子及轉(zhuǎn)子繞組回路的平安運行為首要約束條件，并以此確定滅磁電阻容量勵磁過流愛惜的動作值和延時是可以整定的，而延時期間轉(zhuǎn)子電流的上升率是不由誰限制的，繼電操作執(zhí)行的時間