基于FPGA技术的同步发电机励磁系统无弧灭磁装置的研制
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完成单位:中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-255
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
马明叶、陈玉皎、蒋冰芝、张 敬、程 建、孙晓波、白 松、蒋 伟
1、经济社会效益、推动行业进步等方面进行表述,不超过800个汉字)
励磁系统在发电厂中承担着建立转子磁场、维持机端电压稳定、参与AVC控制等重要作用,励磁设备的可靠性对于同步发电机的运行起着重要作用。
同步发电机正常停机过程中,采用逆变灭磁,可控硅整流桥处于逆变状态(触发角强置为150°)。
发电机事故停机时,长期以来都是采用灭磁开关配合灭磁电阻移能灭磁技术,即通过开关拉弧建压,将转子能量快速转移到灭磁电阻中消耗,从而避免电气事故扩大。但这种灭磁技术存在缺陷,主要表现在:
该技术设计,常采用:灭磁电阻与灭磁开关的常闭节点串联后并接于转子回路中,电气事故时,收到保护跳闸信号后灭磁开关动作,常闭触头动作将灭磁电阻并接到转子两端,常开触头开断并拉弧建压,灭磁电阻导通,转子能量流入灭磁电阻中消耗,灭磁开关常开触头熄弧开断。如果常开触头开断过程中不能满足弧压要求,转子能量无法流入灭磁电阻中,则移能灭磁失败,常开触头持续拉弧且不能完全分断,转子能量只能在灭磁开关常开触头中消耗,最终导致灭磁开关烧毁。
该灭磁技术中,对灭磁开关常开触头断开时产生的弧压有严格的要求,为建立更高的断口电压,以满足事故灭磁时转子能量能正常转移到灭磁电阻中的要求,这就对灭磁开关的结构、工艺、可靠性等要求很高。在发电机单机容量不断增加的当下,励磁参数随之增大,对灭磁开关拉弧建压能力的要求也越来越高,在某些情况下,要求开关具有两个或多个触头串联,此类开关价格较高,市场小,对开关的研发和生产均带来不利影响,以致开关的选型越来越困难,同时灭磁系统的可靠裕度也不断减小,不利于事故条件下励磁系统的可靠运行。
葛洲坝6F曾因灭磁开关弧压不满足误强励时灭磁要求连烧多台灭磁开关,随着机组容量增大和参数提高,对灭磁开关弧压要求越来越高。三峡为满足灭磁弧压要求采用了两台CEX开关串联,结构复杂,维护难度高,价格昂贵。
本项目计划研制的无弧灭磁装置能够实现灭磁开关零弧压灭磁,解决了该难题,最大程度上保障同步发电机事故灭磁时励磁系统设备的可靠性。本项目成果可以广泛运用于发电厂,具有良好的应用前景。