320MW发电机组灭磁及转子过电压保护装置设计.docVIP

龙羊峡320MW发电机组 灭磁及转子过电压保护工业试验装置 朱仲彦 方 斌 摘要 本文通过龙羊峡水电厂320MW发电机组的灭磁及过电压保护工业试验装置,介绍采用高能PTCZnO组件用来解决大型发电机组的灭磁的基本原理及方法. 关键词 电子换流器DHQ 移能器YNQ 高能PTC 1 发电机及励磁系统的主要参数 额定功率：Pn 320MW 功率因数：cos 0.9 额定发电机电压：Un 15.75KV 额定发电机电流：In 13035A 额定励磁电压：Ufn 475V 额定励磁电流：Ifn 1623A 空载励磁电压：Uf0 180V 空载励磁电流：If0 875A 励磁绕组时间常数： Tdo′ 10.15S 励磁绕组电阻：Rf(75℃) 0.2559Ω 励磁变二次阳极电压：Ua 1000V 强励顶值倍数：Kc 2.5 2 励磁系统灭磁及转子过电压保护原理图 2.1 方案A 电子换流器DHQ和移能器YNQ与直流磁场断路器断口并联 灭磁主回路结线如下图： 正常运行时，电流Ik只经过直流磁场断路器闭合触头K(若为双断口,则可串接使用)，并接在L03、L01断口两端的电子换流器DHQ因K被短接而不工作（不承受电压），正常或事故停机跳开关触头K时，由于冷态的电子换流器DHQ为初始阻值（RT0）很小的高能PTC器件，磁场电流(即Ik = If )能很快换流至DHQ支路上，在RT0两端的电压可设计为IKRT0 200V，断口触头K在低场强下可以实现无电弧分断。在磁场电流的作用下，RT0作功发热，高能PTC的阻值急剧上升（热态时可以增大到106Ω），在DHQ两端（亦即开关断口）的电压UK随其阻值的增大而增高(UK=IKRT)，当UK超过移能器YNQ中的高能ZnO非线性电阻的阀值电压时，即能迅速转移磁场电流并消耗掉贮存在励磁绕组中的能量实现快速灭磁。其中二极管硅桥D1D2的作用：D1能保证励磁调节器正常的逆变功能；D2能避免因可控硅整流桥快速熔断器全部熔断造成转子回路开路引起的过电压。 电子换流器DHQ冷态时的低阻导通特性,能使直流磁场断路器的主触头K在跳闸过程中没有直流电弧的烧损;其电阻随温度而升高的高阻态特性，一方面能阻断磁场电流，在其两端能建立起足够高的断口电压UK，达到移能器YNQ中的高能ZnO非线性电阻所需的灭磁残压,实现快速灭磁；另一个突出的功能是PTC具有“有效限制”故障电流的作用，即能确保开关的安全跳闸，又能实现主回路电流的分断。 方案A为无电弧开断, 可对直流磁场断路器触头实现免维护运行,电流的转移及断口的建压容易, 缺点是：转子绕组与电源之间无明显的间断点。B 电子换流器DHQ和移能器YNQ与转子磁励绕组并联 灭磁主回路结线如下图: 直流磁场断路器触头K使转子绕组与电源之间有明显的断口，Kf，，Kf ，K。DHQ，Uk的要求，，：UK Uzmax + 100V=1350V+200V=1550V 其中： Uzmax=1.35Ua=V Ua------整流变压器二次电压 200V----DHQ换流导通电压 电路的灭磁过程是：，Kf ，V时，DHQ上，K断流，DHQ，DHQ两端的电压达到YNQ所需的灭磁残压时即能实现快速灭磁。：，，，. 3 灭磁及过电压保护装置参数设计 3.1 磁场断路器选型 选用电厂现有的ABB磁场断路器 3.2 灭磁容量的计算： 技术要求按2.5倍额定励磁电流的强励灭磁工况进行计算，则： 转子储能 计及定子漏抗及磁路饱和的影响 计及转子绕组本身电阻的耗能 再计及阻尼绕组的耗能 实际的灭磁容量为： 3.3 灭磁残压VDE的计算 －残压比 取1.2~1.3 －电源波动系数 取1.15~1.3 开关换流及移能的计算及设计 选用电子换流器DHQ--800A/1860V 7只并联，换流残压200V。移能器YNQ采用高能低场强ZnO(28-30V/mm)5串 22并，其V10ma=1450V，每个支路中有一组ZnOPTC组件，能具有自动均流均能及过流保护的功能。 3.5 过压保护装置GB 用ZnOPTC组件制成的过电压保护装置GB，主要用于吸收正向过电压，。0.8，，(如异步过电压)时，PTC器件因发热阻断，ZnO阀片所吸收。YNQ除吸收灭磁过电压外，。GB过电压保护动作整定值（V10ma ）： 灭磁过电压:：Ud 1450V 异步过电压：Uns 2068V 4 灭磁试验 4.1 灭磁试验原理接线图 灭磁试验的负载采用1.96H不饱和空芯可调电感，在开关回路、移能换流回路、4.2.1 小电流灭磁试验 (在L=1H电感上)合磁场断路器K，经0.7S，使磁场电