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1、第30卷第4期Vol.30No.42009年11月Nov.2009电气制动系统在水轮发电机组中的应用李建善(浙江华电乌溪江水力发电厂,浙江省衢州市324000)摘要:文中简要介绍了电气制动的原理、主要参数的设计及相关的软件控制流程图,通过在乌溪江水电厂湖站四号机515MW水轮发电机组的实际应用,取得了良好的效果。关键词:水轮发电机;电气制动;控制流程图1概述水轮发电机组由于启动、停机方便迅速,因而在电网系统中常肩负起调峰、调频及事故备用的重大责任。大、中型水轮发电机组在停机过程中,为了缩短机组的惰性时间,防止在转速逐渐下降过程中推力轴
2、承的油膜减薄、变干、发生硬碰硬的摩擦而烧坏推力轴瓦的现象,水轮发电机组在低转速区必须进行连续的强制刹车。尤其是机组被迫在高转速下投入机械制动时,由于机组转动惯量巨大,制动闸块和制动盘间将产生强烈的摩擦和扭曲应力,造成制动图1电气制动原理图盘变形、龟裂甚至折断损坏。乌溪江水力发电厂湖南镇五号机电气制动技术应用已经很成熟,所以在此基础上设计开发出湖南3发电机参数及二极管三相整流桥介绍镇四号机电气制动系统。发电机参数如下。2湖南镇四号机电气制动方案主接线方式发电机额定功率:Pe=51500kW。发电机额定电压:Ufe=105kV。本设计方案
3、为一套完全独立的电气制动系统,发电机额定电流:Ife=3055A。系统设备包括:制动电源输入电动开关1台,制动电发电机额定功率因数:cos=09(滞后)。源输出电动开关1台,电制动变压器1台,定子短路发电机额定转速:Ne=250r/min。刀闸(配电机操作机构)1台,二极管整流装置1套,发电机额定励磁电流ILC=1009A。PLC和一些外部控制回路。发电机额定励磁电压:ULC=140V。此方案优点在于电气制动系统完全独立,不需发电机额定空载励磁电流:IL0=581A。更改现有的励磁系统设备;系统原理简单,运行可发电机额定空载励磁电压:UL
4、0=55V。靠。缺点是由于设计时主回路采用二极管元件,制发电机定子电阻:RD(750C)=00048。动电流不可控,因此要求在设计制动变压器时设计发电机转子电阻:RZ(750C)=008879。几个挡位,以便试验时调整;由于电气制动完成转子机组转速惯量:(G22D)=2000tm。中仍有制动电流存在,因此分断制动电源输入输出图2是电气制动功率部分一次回路原理图。开关都是带负荷操作,为了保证开关可控分断,开关31主回路容量应适当放大,PLC流程应保证开关动作严格按图2中KP1~KP6构成了三相二极管整流桥顺序操作,系统原理图见图1
5、。式电路,三相交流电源通过QS刀闸输入。32保护回路收稿日期:20090928。整流元件承受过电流及过电压的能力较差,为492009,30(4)水电厂自动化了使元件及设备安全运行,必须采取一定的保护措60%Ne;机组机端电压小于10%U0(U0为空载励磁施。电压)。52电气制动系统执行元件动作顺序电气制动条件满足后执行元件动作顺序:投短路开关;投直流开关;投交流开关。在机组转速降到零后,电气制动退出顺序:分交流开关;分直流开关;分短路开关。电气制动过程在设定的时间内(可设定)或由于其他设备原因不能正常完成,则送出电气制动失败信
6、号,如果电气制动失效则在25%Ne时投机械图2电气制动一次回路原理图制动。53电气制动系统设置的信号1)过电流保护:短路保护装置,采用快速熔断电气制动系统能接受计算机监控系统的机组现器,如图2中的RD1~RD6。快速熔断器还配置有地控制单元(LCU)的指令,完成机组制动过程。为快速熔断指示器,当熔体熔断时,可以发出熔断指示此,电气制动系统与机组现地控制单元及其他元件并点亮相应的信号灯。传输下列输入、输出信号(以I/O接口形式),以满2)过电压保护:如图2所示,YMA,YMB,YMC足控制要求,包括电气制动启动信号、机组无事故信及YMR主
7、要用于吸收交流侧及直流侧的过电压。号、机组油开关信号、导叶全关信号、机组转速(R1,C1)~(R6,C6)构成了元件上的过电压吸收电80%Ne、机组转速60%Ne、机组转速10%Ne、机组路。转速小于5%Ne、机组停机信号、短路开关位置(合、33信号回路分)信号、直流开关位置(合、分)信号、交流开关位置交流侧开关和直流侧开关断开时,装置现地指(合、分)信号、电气制动失败信号、保护闭锁信号、控示并同时将信号发至中控室及相关控制系统。制方式信号。当熔断器熔断时,现地指示并同时将!熔断∀信电气制动系统所有输入信号是以硬接线的方式号发至中控室及相
8、关控制系统。引到电气制动控制盘接线端子排上,比串口数据通4自动化主要电器元件选型信可靠性高。电气制动装置采用以下主要元器件:PLC采用6电气制动系统软件流程说明
