三峡左岸电厂发电机励磁系统灭磁方案分析.docVIP

葛洲坝二江电厂机组交流电压灭磁可行性分析 葛洲坝电厂 何幼军 龚元生 （湖北 宜昌 443002） [摘要] 本文在概述葛洲坝电厂发电机组直流灭磁技术改造及存在的问题的基础上，着重分析交流电压灭磁的可行性。 [关键词] 葛洲坝二江电厂机组 直流灭磁 交流电压灭磁 可行性分析 1．前言 随着现代科技和人类生活质量的发展和提高，人们对电能的需求量越来越大，从而促进了电机制造技术的发展和电力电子元件的广泛应用。机组容量的增加，励磁功率也随之提高。在发电机发生内部或近端故障时，机组保护出口动作跳开出口断路器，并跳开灭磁开关，实现机组断路灭磁。 2．葛洲坝二江电厂机组灭磁回路改造回顾及存在的问题 2．1 葛洲坝二江电厂灭磁回路技术改造回顾 葛洲坝电厂灭磁系统自1981年机组投产发电以来，进行了两次技术革新改造工作。第一次技术革新改造工作是针对当时DM2型灭磁开关烧毁事故和转子同期保护电阻的参数优化进行的。在二江电厂投产不到3年的时间内，烧毁13台开关，葛洲坝电厂联合哈尔滨电机厂、东方电机厂、水科院和中科院合肥等离子所分析原因后并联合攻关，灭磁方式由耗能型灭磁改为移能型灭磁，即灭磁开关跳开建立弧压与整流装置输出电压的代数和大于ZnO的残压值时，ZnO导通，转子剩余能量耗散在ZnO阀片上；转子同期电阻由原来的3Ω减小为1Ω，从而减小机组过电压水平。在随后的几年中，逐步采用DM4型磁场断路器代替DM2型灭磁开关。第一次改造后的灭磁回路如图1所示。 FMK Uk1 D YM1 YM2 ZTC U0 Rf L SCR URf Uk1 R 图1：葛洲坝二江电厂机组第一次改造后灭磁回路原理图 SCR—可控硅整流装置 U0—可控硅直流侧电压 FMK—灭磁开关 Uk1、Uk2—灭磁开关压降 Rf—非线性电阻 URf—非线性电阻残压 D—正向阻断二极管 L—发电机励磁绕组 YM1—整流侧过压保护 YM2—转子侧过压保护 R—转子同期保护电阻 ZTC—转子同期电阻投入接触器 进入20世纪90年代后期，针对机组励磁系统改造后带来的一些新问题，如可控硅阻容吸收回路电容频繁击穿、因温度升高电容内介质泄露和电阻烧毁，同时考虑电力系统非全相和机组大滑差异步所造成的过电压等事故或障碍，葛洲坝二江电厂与合肥凯立公司又联合攻关，对机组整流侧过压保护和转子侧过压保护进行了技术改造[1]。该改造方案的接线详见下标文献[1]。 2．2 葛洲坝二江电厂6F机组灭磁回路烧毁过程概述 1999年4月底、2000年5月中旬和下旬，葛洲坝二江电厂6F机组出现3次烧毁灭磁开关事故，烧毁灭磁开关的根本原因是误强励造成的，其中2000年5月下旬烧毁灭磁开关是空载误强励。由于当时事故发生时，试验人员都在现场，事故发生后，立即实施消防措施，限制了事故范围， 并检查ZnO阀片，温度与当时环境温度一致， 这说明当时灭磁开关跳开后，移能失败，转子励磁绕组所储存的能量全部耗散在灭磁开关断口间，导致灭磁开关烧毁。 2．3 葛洲坝二江电厂6F灭磁过程定量分析及存在的问题 发电机断路灭磁的条件是： （Uk1+ Uk2）—U0≥URf 即在发电机发生内部故障或空载误强励时，保护出口联跳发电机灭磁开关。该公式的物理意义是当灭磁开关拉弧后所建立的弧压与可控硅输出电压之差不小于非线性电阻的残压时，则非线性电阻导通，闭合转子回路，使转子励磁绕组的剩余能量耗散在非线性电阻上，葛洲坝二江电厂6F机组与灭磁相关参数如下： 表1：葛洲坝二江电厂6F机组与灭磁相关参数 序号 参数名称 数值 1 灭磁开关型号 DM4-800/1600 2 空载励磁电压 190V 3 空载励磁电流 850A 4 强励顶值电压 483V 5 强励顶值电流(1.5倍强励倍数) 2476.5A 6 励磁变压器二次侧电压 780V 7 直流灭磁开关最大分断电流 5000A 8 直流灭磁开关单极最大分断电压 1500V 9 非线性电阻残压 1792V 葛洲坝电厂机组在负载时的电压运行范围为0.