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1、第31卷第15期Vol.31No.15702007年8月10日Aug.10,2007大型发电机组合灭磁方式许其品,孙素娟,程小勇(国网南京自动化研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市210003)摘要:在广泛研究现有发电机灭磁方案的基础上,提出一种新型灭磁方案,即线性电阻加非线性电阻组合灭磁。仿真结果表明,该方案克服了线性灭磁速度慢的缺点,同时提高了使用纯非线性ZnO电阻灭磁的可靠性并因此减少了维护工作量。该灭磁方案已被采用到600MW火电机组中。关键词:发电机灭磁;线性电阻;非线性电阻;组合灭磁;MATLAB仿真中图分类号:T
2、M312;TM760引言值增大到发电机转子电阻的5倍甚至5倍以上,以满足发电机快速灭磁的需要;对于有较强阻尼作用近年来我国电源建设突飞猛进,在建发电机机的汽轮发电机转子,由于阻尼绕组中的电流不能迅组的单机容量迅速提高,发电机的额定励磁电压、励速衰减,即使励磁绕组电流迅速衰减也不能使得发磁电流越来越大,对发电机的灭磁也相应提出了越[6]电机机端电压迅速下降,所以取灭磁电阻为转子来越高的要求。同时,为了提高效率、降低发电成电阻的2倍～3倍也是合理的。本,电厂少人甚至无人值班正成为一种趋势,这就对对于大多数机组,为保证在最严重工况下灭
3、磁电厂的各种设备,特别是对诸如励磁这类实时控制时不产生威胁发电机转子的过电压,线性电阻阻值设备的可靠性以及灭磁装置的少维护甚至免维护提不能选择得太大,通常在发电机转子电阻的2倍～出了越来越高的要求。对于发电机灭磁装置而言,3倍之间,特别是对于大型乃至巨型发电机组,甚至既要求其能够在各种工况下可靠灭磁(特别是在空只能取发电机转子电阻的1倍左右。显然,这样小载误强励和负载机端三相短路2种工况下),又要求的电阻很难满足发电机快速灭磁的需要,所以在大其使用简单、维护方便。因此,对现有灭磁方案进行型水轮发电机这类阻尼作用弱、额定励磁电压高
4、的对比研究并探寻更好的灭磁方案非常必要,对电力发电机组灭磁中,一般很少采用纯线性电阻灭磁方系统的安全稳定运行具有重大意义。案。1各种灭磁方式的主要优缺点非线性灭磁具有灭磁速度快的优点[2],特别是目前,大型发电机的主要灭磁方式是利用灭磁广泛采用的高能低场强ZnO非线性电阻灭磁,由于开关的分断特性,使流过灭磁开关的电流转移到其其残压比一般都在115以内,在整个灭磁过程中可他耗能/储能器件中去[1]。主要灭磁方式有移能型近似看成恒压灭磁,大大加快了发电机的灭磁速度。灭磁开关加线性电阻灭磁与非线性电阻灭磁2种,但高能低场强ZnO非线性
5、电阻一方面有老化问[6]可简单称为线性灭磁和非线性灭磁。其中,非线性题(其寿命一般在10年左右),另一方面在受潮及灭磁所采用的材料又分为SiC和ZnO这2类。久置后其特性容易发生改变。特别是随着灭磁次数线性与非线性灭磁各有优缺点[225]。线性灭磁的增加和使用年限的加长,不同并联支路ZnO阀片简单可靠,使用维护都非常容易,缺点是灭磁速度的特性将发生变化,其均流/均能特性将越来越差,慢、灭磁拖尾严重,而且当考虑最严重工况下灭磁如果不定期检查,将给发电机在较恶劣工况下的灭时,有可能产生威胁发电机转子绝缘的过电压,严重磁留下隐患,从而
6、大大增加了维护工作量。影响灭磁开关的顺利换流。它只适用于中小型发电SiC非线性灭磁是介于线性灭磁和ZnO非线机以及有较强阻尼作用的汽轮发电机灭磁。由于在性灭磁之间的一种灭磁形式,虽然它没有老化问题,中小型发电机的灭磁过程中,发电机的转子电压本但由于SiC电阻的残压会随着流经电流的上升而上身较低,而发电机的转子耐压最小也在1.5kV以升,在较严重的工况下灭磁时,可能会因为灭磁初始上,故在采用线性电阻灭磁时,可以把灭磁电阻的阻电流太大而在发电机转子上产生威胁发电机转子绝缘的过电压,同时也给灭磁开关的换流带来困难。收稿日期:20072
7、02205;修回日期:2007204206。为避免产生这样危险的过电压,一般都以牺牲快速·研制与开发·许其品,等大型发电机组合灭磁方式71灭磁性能为代价,即将发电机额定工况时灭磁的残性电阻。这样,在灭磁初始电流小于111倍发电机压整定得很低,如二滩等大型水电厂发电机的灭磁。额定励磁电流时,灭磁任务完全由线性电阻承担;而并且,中国没有生产用于发电机灭磁的SiC阀片的当灭磁初始电流大于1.1倍发电机额定励磁电流厂家,其采购极其不便,而且价格较高,备品也缺乏时,发电机励磁电流中比1.1倍额定励磁电流稍大保证。因此,在中国不适宜采用Si
8、C非线性电阻灭的部分通过线性电阻,其余部分的电流由非线性电磁。阻承担。发电机灭磁过程中线性、非线性电阻电流的变化过程如图3所示。2线性电阻加非线性电阻组合灭磁如前所述,虽然线性灭磁容易甚至不需要维护,使用方便,但大容量发电机转子额定励磁电流和电压一般都比较高,考
