大中型抽水蓄能电站励磁系统设计

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1、大中型抽水蓄能电站励磁系统设计郭春平许其品摘要：木文对大中型抽水蓄能电站典型配置的励磁系统设计进行了详细地说明，包括在设计选型吋应考虑的主要技术条件和一般计算方法。关键词：大中型抽水蓄能电站;励磁系统设计;技术条件;计算;作者简介：郭春平(1980-)，男，河南鹤壁人，硕士，高级工程师，从事同步发电机励磁系统相关工作。收稿日期：2016-10-25基金：基金项冃智能抽水蓄能电站技术体系和状态检修技术研究(SGKJ[2012]515号)Received：2016-10-250前言t2003年以来，国家电

2、网公司积极采取措施推进抽水蓄能电站设备自主化进程,在“十一五”科技发展规划中，就抽水蓄能电站控制和运行技术，明确提出“重点开展抽水蓄能电站机组控制系统设备的自主化研究与开发”。与常规水电站仅有发电运行工况相比，抽水蓄能电站励磁系统具有发电和电动两种运行工况，所以抽水蓄能电站的励磁系统设计具有一定的特殊性。本文对大屮型抽水蓄能电站励磁系统设计选型过程屮应考虑的主要技术条件和一般计算方法，进行详细地说明。1系统设计及选型计算大中型抽水蓄能电站励磁系统主接线多采用的连接方式如图1所示，该方式优点是接线简单、

3、设备少、启停和工况转换过程中不需切换励磁电源。电网图1励磁系统主接线下载原图大中型抽水蓄能电站励磁系统一般由励磁调节控制单元、整流单元、转子灭磁及过电压保护单元、黑启动单元和整流变压器等组成。其典型配置-•般包括励磁调节器屏、可控硅整流柜(3面)、灭磁及过电压保护柜、灭磁开关柜和交流进线柜等7面屏柜和1台三相整流变压器。1.1励磁调节器屏应采用具有嵌入式操作系统平台的励磁调节器，并应具有以下特点。(1)调节性能一般要求，应满足DL/T583和DL/T295等相关规定。(2)电力系统稳定器模型应符合IE

4、EE421.5规定，同时满足发电电动机的发电和抽水运行要求，且在0.2〜2.0Hz频率范围之内，均能够有效地抑制系统的低频振荡。(2)能够接受计算机监控系统机组现地控制单元(LCU)命令，并满足DL/T860.81通信协议要求，实现发电电动机的启停、工况选择以及无功功率调节等功能，并可实现励磁系统关键运行状态和电气量的实时上送。(3)人机操作界面应具有设置多级用户权限功能，便于管理。(4)具有与电站计算机监控系统的机组现地控制单元(LCU)、转速检测装置、SFC设备等直接连接的硬接线接口，协调完成发电

5、电动机的启动、工况转换控制以及单台或成组电机的无功功率调节。(5)具有GPS对时功能，支持1R1G-B、NTP或PPS等多种方式，误差最大值不高于1ms。(6)励磁系统状态记录、事件记录以及故障吋自动录波，波形格式宜符合IEEEStdC37.Ill推荐的标准格式。(7)支持1EC61850通信规约，符合DL/T860.81相关规定要求。(8)工况选择，可参照图2设计。励磁系统投入前，计算机监控系统首先给励磁系统发送运行模式控制指令，励磁系统收到该指令后，切换至需要的运行工况,进行相应的调节控制。►发电

6、模式+自动扌方］背靠背发电►机启动模式手Z/励磁调节器准备(R;dy)模式选择冃霏冃电动机启动模式手动控帝另式SFC启动亠手动控制模式方式方式图2励磁系统工况选择范例下载原图1.2励磁变压器1.2.1技术条件(至少应考虑以下几点)(1)二次侧额定电压;(2)二次额定电流；(3)额定容量；(4)短路阻抗；(5)联接组别;(6)电流互感器；⑺温升；(8)绝缘等级。其他技术要求应满足相关规范IZzM要求。1.2.2选型计算(1)二次侧额定电流5：可按式(1)计算。【2N二°・816&S(1)式屮5发电电动

7、机发电工况额定励磁电流，A;k,发电电动机长期连续运行额定励磁电流倍数，可取1.Io(2)二次侧额定电压Um可按式(2)计算。1・35A：2cos(amin)k3(2)式屮h励磁顶值电压倍数，可取2;k2强励时正序电压百分值，可取80%;k3晶闸管换相系数，可取0.95;aBin强励触发角度，可取10°;%•发电电动机发电工况额定励磁电压，Vo(1)励磁变压器容量S、:关于励磁变压器容量计算有多种方法，一般可按式(3)计算。式中k考虑谐波等附加损耗的系数，可暂取1.2。(2)励磁变压器短路阻抗、绕组联

8、接组别等参数确定，应满足标准DL/T583相关规定。(3)励磁CT的选型要考虑发电电动机2倍额定励磁电流运行工况和CT的线性度。1.3可控硅整流柜1.3.1技术参数(至少应考虑以下几点)(1)交流侧过电压保护；(2)可控硅换相阻容过电压抑制；(3)可控硅(包括额定电压和通态平均电流)；(4)快速熔断器(包括额定电压和额定电流)；(5)冷却系统。1.3.2选型计算(1)交流侧过电压保护(浪涌吸收)：交流侧过电压保护有多种保护元器件类型(如RC、非线性电阻等