大型水輪發電機柔性電氣制動方法
2023-09-23 23:54:30 1
專利名稱：大型水輪發電機柔性電氣制動方法
技術領域：
本發明涉及大型水輪發電機柔性電氣制動技術，屬於發電機電氣制動技術領域。
背景技術：
對於大型水輪發電機組來說，巨大的轉動慣量使得機組停機時間過長。為了防止 長時間低轉速造成機組推力軸承受到損壞，以及減少機械制動所引起的摩擦煙霧汙染，近 年來國內外大型水電機組採用機械和電氣聯合制動系統即在機組停機過程中，當轉速降 到額定轉速的50%時進行電氣制動；當轉速降到額定轉速的15%或10%時，退出電氣制動 投入機械摩擦制動。 發電機電氣制動原理是在發電機出口設立三相短路開關，在機組已經解列和滅磁 完成(發電機機端電壓小於5%)的前提下，合上這個短路開關，並且給轉子再施加一個恆 定的直流電流，使發電機定子穩態短路電流達到某一定值(額定或l. 15倍額定值)，利用定 子繞組的電阻損耗來吸收轉子動能，減速旋轉中的發電機組。如果採用發電機的可控勵磁 裝置給發電機轉子提供制動的直流電源，我們稱為柔性電氣制動。 發電機柔性電氣制動，調節器恆電流閉環，多櫃並聯的整流櫃他勵接線，即斷開整 流櫃正常勵磁運行的交流輸入開關，合上整流櫃制動運行的交流輸入開關。由於轉子電感 的滯後效應以及晶閘管擎住電流效應，採用多個可控整流橋並聯運行時，常常出現在晶閘 管觸發脈衝消失前，流過晶閘管的電流仍然沒有達到它的掣住電流，而導致脈衝消失後可 控整流橋仍然沒有輸出的現象，進而導致機組電氣制動失敗，危害機組推力軸承安全。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有發電機柔性電氣制動方法容易造成制動 失敗的不足，提供一種電氣制動成功率高的大型水輪發電機柔性電氣制動方法，解決多個 可控整流橋並聯投入制動時產生的制動失敗難題。 為了解決以上技術問題，本發明的大型水輪發電機柔性電氣制動方法，其步驟如 下 a、勵磁調節器進入電制動模式後，調節器恆勵磁電流閉環運行，且置勵磁電流設 定值等於短路試驗時，額定定子電流對應的勵磁電流值； b、合上整流器制動運行時的交流輸入、直流輸出開關以及發電機滅磁開關；
c、給n個整流橋觸發脈衝，使這n個整流橋出力，即閉鎖其餘N_n個整流橋的觸發 脈衝，其中N為整流橋總數，n滿足公式(1)， —(1) 式中，I為電氣制動時的轉子電流，i為單個整流橋額定電流； d、當機組滿足退出制動運行條件時，調節器退出制動模式。 因為勵磁整流橋的總數量N櫃並聯運行，是為了保證勵磁系統的強勵能力，而電氣制動運行處於恆轉子電流閉環，不需要考慮勵磁強勵。當勵磁裝置進入制動工作狀態時， 只給一部分(n個，n參見公式1)整流橋觸發脈衝，即閉鎖其餘整流橋(N-n個)的觸發脈 衝，不讓其參與制動控制，這樣就增大了投入運行的n個可控整流橋的晶閘管電流上升率， 使得在晶閘管觸發脈衝消失以前，流過晶閘管的電流超過它的擎住電流，保證了可控整流 橋能夠成功輸出穩定製動勵磁電流。 可見，本發明的核心是將現有整流橋全部投入改進為部分投入，由於減少了制動 時運行投入的整流橋數量，也就相應增加了運行投入的整流橋中流過晶閘管的電流的上升 率，使得可控整流橋中的晶閘管在觸發脈衝消失前超過它的掣住電流，從而解決了因轉子 電感的滯後效應以及晶閘管擎住電流效應造成的制動失敗難題，保證了水輪發電機組的安 全運行。 本發明的有益效果是，克服了多橋並聯的勵磁可控整流橋制動失敗缺陷，增加了 勵磁調節器制動啟動新功能，提高了發電機柔性電氣制動的可靠性。本發明，已經在某大型 機組的勵磁裝置上實施，解決了現場制動失敗難題，方法簡單，效果明顯。
具體實施例方式
本發明已在某大型水電機組上實施，解決了部分機組長期制動失敗難題。 例某大型水電機組，額定勵磁電流4000A，勵磁設計採用5整流橋並聯，單橋額
定出力1800A。電制動時，勵磁電流設定值為1900A，電制動時，可選擇投入整流橋個數為
^S"〈W，代入數值，得出n = 2、3、4，參與出力的整流橋數量越少，其晶閘管電流上升率越
高，制動成功率也就越高，本例中，n取2(公式1的最小整數解，也可直接採用工^"<工+ 1
求解最小整數解)，因此制動時，可通過切除另外3橋脈衝的方式實現2櫃運行，採用此方案 後，電制動成功率提高到100%。
其具體步驟如下 當同時滿足以下條件，勵磁調節器進入電制動模式 1、發電機轉速< 50%額定轉速，發電機監控系統發出發電機出口三相短路開關命 令合閘和投制動命令； 2、整流器勵磁運行交流輸入開關已斷開；
3、勵磁裝置沒有任何故障；
4、發電機沒有電氣事故跳閘信號；
5 、發電機機端電壓< 5 %額定電壓；
6、發電機出口三相短路開關已經合上。
進入電制動後，勵磁開始執行 a、勵磁調節器進入電制動模式後，調節器恆勵磁電流閉環運行，且置勵磁電流設 定值等於短路試驗時，額定定子電流對應的勵磁電流值； b、合上整流器制動運行時的交流輸入、直流輸出開關以及發電機滅磁開關；
c、給任意2個整流橋觸發脈衝，使這2個整流橋出力，即閉鎖其餘3個整流橋的觸 發脈衝，其中出力整流橋的數目可以根據公式(1)求解獲得，
—《/7<iV (1) / 式中，n為處理整流橋數目，N為整流橋總數，I為電氣制動時的轉子電流，i為單 個整流橋額定電流； d、當機組滿足退出制動運行條件時，調節器退出制動模式。 退出制動運行條件如下(下面五項中有一項成立，即退出制動運行條件滿足) 1、發電機出現事故跳閘信號； 2、發電機非空載狀態； 3、發電機轉速< 15%額定轉速； 4、電氣制動超時運行； 5、接收到計算機監控系統退制動命令。 —旦調節器退出制動模式，立即解除對前述3個整流橋觸發脈衝的閉鎖。 除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形
成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
大型水輪發電機柔性電氣制動方法，其步驟如下a、勵磁調節器進入電制動模式後，調節器恆勵磁電流閉環運行，且置勵磁電流設定值等於短路試驗時，額定定子電流對應的勵磁電流值；b、合上整流器制動運行時的交流輸入、直流輸出開關以及發電機滅磁開關；c、給n個整流橋觸發脈衝，使這n個整流橋出力，即閉鎖其餘N-n個整流橋的觸發脈衝，其中N為整流橋總數，n滿足公式(1)， I inN--- ( 1 ) 式中，I為電氣制動時的轉子電流，i為單個整流橋額定電流；d、當機組滿足退出制動運行條件時，調節器退出制動模式。
2. 根據權利要求1所述大型水輪發電機柔性電氣制動方法，其特徵在於所述的n滿足公式(2)formula see original document page 2
3. 根據權利要求2所述大型水輪發電機柔性電氣制動方法，其特徵在於步驟d中，調節器退出制動模式後，立即解除對所述N-n個整流橋觸發脈衝的閉鎖。
全文摘要
本發明涉及一種大型水輪發電機柔性電氣制動方法，適用於為滿足勵磁強勵能力而採用多個勵磁整流橋並聯運行的可控整流勵磁系統，其核心是將現有整流橋全部投入改進為部分投入，由於減少了並聯的整流橋數量，也就相應增加了運行投入的整流橋中流過晶閘管的電流的上升率，使得可控整流橋中的晶閘管在觸發脈衝消失前超過它的掣住電流，從而解決了因轉子電感的滯後效應以及晶閘管擎住電流效應造成的制動失敗難題，保證了水輪發電機組的安全運行。
文檔編號H02P9/08GK101707467SQ20091023277
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者萬和勇, 孫素娟, 程小勇, 胡先洪, 許其品, 陳小明 申請人:國電南瑞科技股份有限公司