百万千瓦汽轮发电机灭磁兼过电压保护研究
李自淳1,刘明行2,夏维珞1,夏雪2
(1.中国科学院等离子体物理研究所科聚公司,安徽 合肥 230031;
2.上海汽轮发电机有限公司,上海 200240)
[摘要] 本文以一台典型的百万千瓦汽轮发电机为例,研究其灭磁兼转子回路过电压保护的主回路方案和主要元器件参数设计选型.其中灭磁电阻分别选用ZnO非线性电阻及线性电阻二种方案,并进行二者的分析比较,得出推荐性结论.
[关键词] 汽轮发电机;灭磁;过电压保护
[中图分类号] TM301.2 [文献标识码] A [文章编号] 1000-3983(2006)04-0056-04
Study on the De-excitation and Over-voltage Protection of Large Turbogenerators
LI Zi-chun1,LIU Ming-hang2, XIA Wei-luo1, XIA Xue2
(1.Institute of Plasma Physics, Academia Sinica, Ke Ju Co., Hefei 230031, China;
2. Shanghai Turbine Generator Co. Ltd, Shanghai 200240, China)
Abstract:This paper mainly studies the de-excitation and over-voltage protection of a large turbogenerator with capacity over a million kilowatts. The selection of the main circuit and parameters of key elements are presented. The two alternatives of de-excitation resistor, ZnO nonlinear resistor and linear resistor, are compared and recommendable conclusions are given.
Key words:turbogenerator;de-excitation;over-voltage protection
1 前言
随着我国电力事业的飞速发展,发电机的单机容量不断增大,目前国产汽轮发电机已经达到百万千瓦的水平.作为发电机主保护的灭磁兼转子过电压保护,一直是电机界特别是励磁界关注的要点.为了达到百万千瓦及以下容量的大型汽轮发电机灭磁兼转子过电压保护简单、安全、可靠的目的,本文对一台有代表性的百万千瓦自并励汽轮发电机进行分析研究,设计了两套不同的主回路方案,分别采用ZnO非线性电阻及线性电阻作灭磁电阻吸能元件,并对主要元器件进行参数设计及选型,最后进行两种方案的分析比较,得出推荐性的结论.
该发电机相关参数见表1.
2 主回路原理图
2.1 方案研究
ZnO非线性电阻作为灭磁电阻可以得到近似恒压灭磁的理想过程,最佳地解决了灭磁速度快和灭磁过电压高的矛盾.但是由于汽轮发电机转子的整锻铁心内涡流可以顺畅流通,相当于在电机磁路中交链了一个无形而巨大的阻尼绕组.灭磁时励磁绕组内的电流可以快速衰减,而铁心(阻尼绕组)内的感生电流却无法控制;整体铁心内电阻很小,使感生电流衰减缓慢,从而使电机内部磁场的衰减也缓慢.由此可见,汽轮发电机理想的快速灭磁是不可能达到的.电力行标DL/T 650-1998中第5.5.4条说明:"灭磁电阻一般采用线性电阻."同时5.5.1条又规定:"发电机灭磁应采用逆变和开关灭磁两种方式.灭磁装置应简单可靠."
线性电阻灭磁方式,是用线性电阻串联一个机械的常闭"放电触头"或用可控硅组成的电子开关,正常运行时断开,灭磁前1~3ms先接通线性电阻,然后换流灭磁.正是这个触头或电子开关降低了"简单可靠"性.ZnO电阻一般可以直接跨接,或串联一个反向二极管,省去机械触头或电子开关.又由于过电压保护中基本都用ZnO作吸能元件,可以设计成灭磁和过电压保护兼用,只需把过压保护用的ZnO能容量适当增大,就可以同时作为灭磁电阻用.这样既省去了另设线性电阻和触头开关,又增大了过电压保护的能容量,而成本和维护量增加并不多,一举两得,达到"简单可靠"的效果.
表1 典型发电机相关参数
序号 参数名称 单位 符号 数值 备注
1 发电机额定功率 MW PN 1000

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