一種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法
2023-05-09 17:11:46 2
一種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法。目前，滅磁電阻是否符合要求都是簡單的以廠家出廠標識為準，無完善、科學的基於實際試驗數據的能容量評估方法。本發明採用單組件80%能量注入下的實測紅外成像溫度數據、多組件並聯情況下的單組件能量佔比、製造廠提供的理論設計參數，並通過定義「散熱反係數」的方法來考慮熱量傳導、熱量散失等不可測物理過程，綜合計算評估由多個單組件並聯組成的整套SiC滅磁電阻實際可用能容量。本發明解決了SiC非線性滅磁電阻整組能容量的計算問題，提高了計算的準確性，間接的提高了發電機、勵磁系統等電力系統設備的安全、可靠運行水平。
【專利說明】—種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發電機滅磁系統使用的滅磁電阻檢測、評估領域，具體地說是一種基於單組件80%標稱額定能量注入和測溫試驗、多組件並聯均能試驗數據的SiC非線性滅磁電阻多組件並聯後的實際可用能容量計算方法。
【背景技術】
[0002]發電機滅磁系統是發變組故障過程中最後一道防線，只有在發變組和其他相關系統故障過程中快速、可靠滅磁才能保證發變組等主設備的安全，目前在國內的大型發電機組靜態勵磁系統中廣泛使用的碳化矽SiC非線性滅磁電阻，對發電機的運行保護起到至關重要的作用。
[0003]但是國內目前缺乏可行的基於測試數據來全面、科學的計算SiC滅磁電阻並聯組合後實際可用能容量的方法。由於缺少準確計算方法，目前一般都通過經驗值估計或直接採用製造廠設計參數的做法。然而，製造廠的設計參數未仔細考慮各電阻組件本身製作過程中的參數分散性，未詳細考慮各電阻內部片間和片內由於材質不均勻等因素導致的溫度分布差異，也未精確的考慮不同SiC單組件並聯組合後其總能容量與單組件標稱能容量之間的關係，從而提供的能容量參數往往比受運行溫度限制的實際可用能容量要偏大。採用經驗值估算的方法只能反應一般規律，並不能精確的說明特定組件組成的整套滅磁電阻的實際可用能容量。因此，大型發電機組的滅磁系統在嚴重故障工況下滅磁時，由於滅磁電阻實際能容量是否滿足要求這一問題的不確定性而面臨很大風險。
[0004]目前，滅磁電阻是否符合要求都是簡單的以廠家出廠標識為準，無完善、科學的基於實際試驗數據的能容量評估方法。使用方無法準確的核算滅磁電阻能容量是否滿足嚴重故障工況滅磁要求，容易導致滅磁系統不能起到全面的保護作用，從而在嚴重故障過程中因無法實現快速、可靠滅磁而導致勵磁系統和滅磁系統本身、發電機、主變壓器等主設備受損，甚至事故擴大的嚴重後果。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在缺陷，提供一種SiC非線性滅磁電阻多組件並聯後實際可用能容量的計算方法，以解決目前大型發電機組配套的多個SiC非線性滅磁電阻單組件並聯後實際可用能容量基於測試數據的計算問題。
[0006]為此，本發明採用如下的技術方案:一種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其步驟如下:1)選擇需要進行實際可用能容量計算的由多個單組件SiC滅磁電阻並聯組成的多組件，根據該類型單組件SiC滅磁電阻的設計參數，獲取所述單組件的標稱額定能容量、設計溫度上限值和給定注入能量下的理論溫升；
[0007]2)通過控制電壓和電流並實時計算功率積分的方式，向單組件注入80%標稱額定能容量，使其吸收能量後溫度上升；再使用紅外成像儀監測單組件表面溫度上升過程達到頂值時，進行三向紅外成像，保證單組件表面測溫的全面性和同時性，根據三向紅外成像數據和測試前的單組件初始表面溫度，計算單組件表面溫度的平均溫升、最高溫升和均溫係數；
[0008]3)根據單組件的設計參數、均溫係數和運行環境溫度計算單組件實際允許注入能
量限值；
[0009]4)多組件的能量注入均能試驗:多組件注入設定的能量，再基於多組件能量注入過程中各個單組件的電壓、電流計算相應單組件實際吸收的能量數據，計算各個單組件吸收的能量在多組件吸收的總能量中的佔比，即吸收能量佔比；
[0010]5)根據單組件的實際允許注入能量限值和該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量佔比，來計算由該單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值，再取各單組件決定的整組總允許吸收能量值的最小值作為多組件可用能容量；
[0011]6)根據單組件80%能量注入試驗的實際溫升、實際注入能量和標註額定能容量下理論溫升計算散熱反係數，並採用散熱反係數對多組件可用能容量進行修正，得到多組件實際可用能容量；所述的散熱反係數=單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比/多組件理論溫升能量比，多組件實際可用能容量=多組件可用能容量X散熱反係數。
[0012]由於單組件滅磁電阻在80%額定能量注入後，至電阻表面溫度達到最高值的約1-2分鐘時間期間，熱量存在由內向外、由高溫點向低溫點的傳遞過程，由電阻表面向環境空氣的熱傳導、輻射等散熱過程；而上述物理過程是難以測量的，因此定義「散熱反係數」參數，通過理論設計參數與實際試驗數據對比計算的方式來綜合考慮其散熱和熱傳導等過程，用於修正未考慮散熱的計算結果，以提高計算的科學性和準確性。
[0013]進一步，步驟2)中，所述單組件表面溫度的均溫係數的計算公式如下:
[0014]
【權利要求】
1.一種多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其步驟如下:1)選擇需要進行實際可用能容量計算的由多個單組件SiC滅磁電阻並聯組成的多組件，根據該類型單組件SiC滅磁電阻的設計參數，獲取所述單組件的標稱額定能容量、設計溫度上限值和給定注入能容量下的理論溫升； 2)通過控制電壓和電流並實時計算功率積分的方式，向單組件注入80%標稱額定能容量，使其吸收能量後溫度上升；再使用紅外成像儀監測單組件表面溫度上升過程達到頂值時，進行三向紅外成像，保證單組件表面測溫的全面性和同時性，根據三向紅外成像數據和測試前的單組件初始表面溫度，計算單組件表面溫度的平均溫升、最高溫升和均溫係數； 3)根據單組件的設計參數、均溫係數和運行環境溫度計算單組件實際允許注入能量限值； 4)多組件的能量注入均能試驗:多組件注入設定的能量，再基於各個單組件能量注入過程中的電壓、電流計算相應單組件實際吸收的能量數據，計算各個單組件吸收的能量在多組件吸收的總能量中的佔比，即吸收能量佔比； 5)根據單組件的實際允許注入能量限值和該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量佔比，來計算由該單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值，再取各單組件決定的整組總允許吸收能量值的最小值作為多組件可用能容量； 6)根據單組件80%能量注入試驗的實際溫升、實際注入能量和標註額定能容量下理論溫升計算散熱反係數，並採用散熱反係數對多組件可用能容量進行修正，得到多組件實際可用能容量；所述的散熱反係數=單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比/多組件理論溫升能量比，多組件實際可用能容量=多組件可用能容量X散熱反係數。
2.根據權利要求1所述的多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其特徵在於，步驟2)中，所述單組件表面溫度的均溫係數的計算公式如下:
3.根據權利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其特徵在於，步驟3)中，單組件實際允許注入能量限值的具體計算步驟如下: a)根據單組件的設計參數，計算單組件理論溫升能量比=給定注入能量下的理論溫升/給定注入能量； b)根據單組件設計溫度上限值與單組件運行環境溫度，求取單組件允許溫升=單組件設計溫度上限值-單組件運行環境溫度； c)根據均溫係數求取單組件實際允許注入能量限值=單組件允許溫升X均溫係數/單組件理論溫升能量比。
4.根據權利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其特徵在於，步驟5)中，單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值=單組件的實際允許注入能量限值/該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量佔比。
5.根據權利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻並聯後能容量計算方法，其特徵在於， 步驟6)中，根據單組件80%能量注入試驗計算試驗實際溫升能量比，該單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比=試驗實際平均溫升/試驗實際注入能量值。
【文檔編號】G01R31/00GK103616593SQ201310625964
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】吳跨宇, 盧嘉華, 陳新琪, 黃曉明, 陸承宇, 樓伯良, 熊鴻韜, 盧岑岑, 沈軼君, 華文 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司電力科學研究院