發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明有關(guān)發(fā)電機(jī)，特別是一種發(fā)電機(jī)的快速滅磁結(jié)構(gòu)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，各種汽輪發(fā)電機(jī)以及各種水輪發(fā)電機(jī)多采用它勵(lì)或自并勵(lì)方式勵(lì)磁，一般都采用非線性電阻滅磁或線性電阻滅磁。采用非線性電阻滅磁的優(yōu)點(diǎn)是:在滅磁時(shí)如果非線性電阻能夠?qū)ǖ脑?，其滅磁速度將可能比線性電阻更快，但問(wèn)題是非線性電阻的導(dǎo)通是需要一個(gè)比較高的電壓將其“擊穿”才能導(dǎo)通，由于發(fā)電機(jī)的滅磁工況千變?nèi)f化，實(shí)際運(yùn)行中并不能保證每次都能提供足夠高的電壓去“擊穿”非線性電阻，因此，有時(shí)即使電流很大，也不能保證非線性電阻一定能導(dǎo)通，岱海電廠2006年1月1日的事故就說(shuō)明了這一點(diǎn)。線性電阻滅磁滅磁的優(yōu)點(diǎn)是在任何工況時(shí)都能導(dǎo)通，但滅磁速度比非線性電阻慢(假定在線性電阻投入滅磁時(shí)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組兩端的電壓與采用非線性電阻時(shí)相同)，因此，仍可能對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞，潮州電廠2012年3月28日的事故就說(shuō)明了這一點(diǎn)。
[0003]圖1為現(xiàn)有的非線性電阻滅磁結(jié)構(gòu)，圖2為現(xiàn)有的線性非線性電阻滅磁結(jié)構(gòu)。其包含勵(lì)磁整流器1，勵(lì)磁整流器1連接勵(lì)磁繞組2，勵(lì)磁繞組對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)5，勵(lì)磁整流器1和勵(lì)磁繞組2之間設(shè)有滅磁開(kāi)關(guān)3及滅磁電阻4，滅磁開(kāi)關(guān)3與滅磁電阻4相連接，需要滅磁時(shí)，打開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)3即可。圖1的滅磁電阻為非線性電阻，圖2的滅磁電阻為線性電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)及方法，既確?？焖賹?dǎo)通，又保障滅磁速度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)，其包含勵(lì)磁整流器，勵(lì)磁整流器連接勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁整流器和勵(lì)磁繞組之間設(shè)有滅磁開(kāi)關(guān)及滅磁電阻，該滅磁電阻全部為線性電阻，該滅磁電阻分段設(shè)置，其至少由兩組線性電阻串聯(lián)，其中一個(gè)線性電阻為固定段電阻，其他電阻為變化段電阻，每一變化段電阻兩端連接投退開(kāi)關(guān)，相鄰的投退開(kāi)關(guān)相連接。
[0006]該變化段電阻為兩組以上，各個(gè)變化段電阻的阻值不相同。
[0007]變化段電阻的阻值為固定段電阻阻值的倍數(shù)。
[0008]該投退開(kāi)關(guān)為斷路器、接觸器或IGBT。
[0009]一種發(fā)電機(jī)快速滅磁方法，使用一種發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)，其包含勵(lì)磁整流器，勵(lì)磁整流器連接勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁整流器和勵(lì)磁繞組之間設(shè)有滅磁開(kāi)關(guān)及滅磁電阻，該滅磁電阻全部為線性電阻，該滅磁電阻分段設(shè)置，其至少有兩組線性電阻串聯(lián)，其中一個(gè)線性電阻為固定段電阻，其他電阻為變化段電阻，每一變化段電阻兩端連接投退開(kāi)關(guān)，相鄰的投退開(kāi)關(guān)相連接。
[0010]當(dāng)需要發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)依據(jù)需求投入任意段的滅磁電阻。
[0011]在回路電流見(jiàn)效后，可以退出已經(jīng)投入的滅磁電阻，并投入其他滅磁電阻，直至全部滅磁電阻全部投入。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:充分利用了線性電阻確?？煽繉?dǎo)通的優(yōu)點(diǎn)，避免了非線性電阻不能可靠導(dǎo)通的缺點(diǎn)，同時(shí)加快了滅磁的速度。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為現(xiàn)有的采用非線性電阻的滅磁結(jié)構(gòu)。
[0014]圖2為現(xiàn)有的采用線性電阻的滅磁結(jié)構(gòu)。
[0015]圖3為本發(fā)明的發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖3所示，一種發(fā)電機(jī)快速滅磁結(jié)構(gòu)，其包含勵(lì)磁整流器1，勵(lì)磁整流器1連接勵(lì)磁繞組2，勵(lì)磁繞組2對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)5，勵(lì)磁整流器1和勵(lì)磁繞組2之間設(shè)有滅磁開(kāi)關(guān)3及滅磁電阻4，其中，該滅磁電阻4全部為線性電阻，該滅磁電阻4分段設(shè)置，其至少由兩組線性電阻串聯(lián)，其中一個(gè)線性電阻為固定段電阻41，其他電阻為變化段電阻42，每一變化段電阻42兩端連接投退開(kāi)關(guān)6，相鄰的投退開(kāi)關(guān)6相連接。該變化段電阻為兩組以上，各個(gè)變化段電阻的阻值可以不相同。變化段電阻的阻值可以為固定段電阻阻值的倍數(shù)。該投退開(kāi)關(guān)為斷路器、接觸器或IGBT。
[0017]本發(fā)明將線性滅磁電阻分成若干段，當(dāng)需要發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)，僅投入其中的一部分，在滅磁過(guò)程中，連續(xù)監(jiān)測(cè)滅磁電阻中的電流，當(dāng)電流減小到一定程度后，再串入另一部分滅磁電阻(以勵(lì)磁繞組電壓不超過(guò)預(yù)期值為準(zhǔn)，下同)，當(dāng)電流進(jìn)一步減小后，再串入一部分滅磁電阻，直至串入全部滅磁電阻。為保證陸續(xù)串入滅磁電阻后不致使轉(zhuǎn)子電壓超過(guò)預(yù)期值，應(yīng)該先退出(短接)部分滅磁電阻，然后再串入新的電阻。
[0018]滅磁電阻全部采用線性電阻，線性電阻可分為若干段，每段阻值可以不相等，以便控制系統(tǒng)可以選擇任何一段或幾段同時(shí)投入/退出，必要時(shí)，還可在投入某段或某幾段時(shí)退出已投入的另一段或另幾段，從而保證在滅磁過(guò)程中勵(lì)磁繞組的電壓始終保持在略低于最高允許值的條件下，這樣就加快了滅磁的速度。
[0019]滅磁電阻的投入、退出及間隔時(shí)間由勵(lì)磁系統(tǒng)AVR根據(jù)滅磁電流及勵(lì)磁繞組兩端的電壓計(jì)算并確定。其計(jì)算依據(jù)勵(lì)磁繞組內(nèi)的電流、勵(lì)磁繞組兩端電壓及投入新的滅磁電阻后的預(yù)期電壓確定。在滅磁時(shí)，由于電流在滅磁電阻上的不斷消耗，其值是逐漸減小的。當(dāng)計(jì)算顯示若再加入一段滅磁電阻后勵(lì)磁繞組兩端電壓仍在允許范圍內(nèi)則通過(guò)控制開(kāi)關(guān)再投入1個(gè)基準(zhǔn)單位的滅磁電阻，若電流下降速度較快，則也可能直接投入2個(gè)基準(zhǔn)單位或更多的滅磁電阻。
[0020]滅磁電阻基準(zhǔn)單位的確定可以根據(jù)發(fā)電機(jī)組的技術(shù)條件確定。例如，某發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用條件是，允許最大強(qiáng)勵(lì)電流為額定勵(lì)磁電流的2倍，此電流就是確定滅磁電阻基準(zhǔn)單位的依據(jù)。假定強(qiáng)勵(lì)不成功后滅磁時(shí)本機(jī)組具有最大滅磁電流，根據(jù)有關(guān)的制造標(biāo)準(zhǔn)，勵(lì)磁繞組出廠后的最高試驗(yàn)電壓不超過(guò)額定電壓的7倍，則選定強(qiáng)勵(lì)后滅磁時(shí)的最高電壓為額定勵(lì)磁電壓的6倍，由此可得下式:
[0021]6 (倍額走勵(lì)磁電壓)/ (R滅磁電阻最小值+R勵(lì)磁繞組)=2 (倍額走勵(lì)磁電流)
[0022]由此得，
[0023]3(名頁(yè)走勵(lì)磁電壓/名頁(yè)走勵(lì)磁電流)=R 3??電阻最小值+R勵(lì)磁繞組
[0024]由于
[0025]額定勵(lì)磁電壓/額定勵(lì)磁電流=Rmmm
[0026]所以，
[o〇27] R滅磁幅最小值=2XR勵(lì)磁繞組
[0028]這就是1個(gè)基準(zhǔn)單位的滅磁電阻值，它近似等于2倍發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻(熱態(tài)值)，即2倍勵(lì)磁繞組的熱態(tài)電阻值。
[0029]當(dāng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)不是2倍時(shí)，可按上述方法計(jì)算出其基準(zhǔn)值。
[0030]下面確定滅磁電阻的最大值。
[0031]一般認(rèn)為當(dāng)勵(lì)磁繞組中的電流衰減到額定電流的5%或更小時(shí)即可認(rèn)為滅磁過(guò)程結(jié)束。為加快滅磁速度，通常都希望在可能的條件下盡量加大滅磁電阻的阻值，但滅磁電阻的阻值過(guò)大將可能使勵(lì)磁繞組上的電壓過(guò)高，因此，在有條件時(shí)，既應(yīng)該使滅磁電阻的阻值盡量大，同時(shí)還要控制勵(lì)磁繞組上的電壓不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的允許值。假定在滅磁即將結(jié)束時(shí)(即勵(lì)磁繞組內(nèi)的電流略大于5%額定勵(lì)磁電流)，勵(lì)磁繞組的端電壓仍為6倍額定勵(lì)磁電壓，并且在滅磁過(guò)程中始終保持在這一水平附近，則這時(shí)的滅磁速度是最快的。
[0032]由此可得滅磁電阻的最大值:
[0033]6 (倍額走勵(lì)磁電壓)/ (R滅磁電阻最大值+R勵(lì)磁繞組)=0.05 (倍額走勵(lì)磁電流)
[0034]6 (倍額走勵(lì)磁電壓)/0.05 (倍額走勵(lì)磁電流)=(R滅磁電阻最大值+R勵(lì)磁繞組)
[0035]磁電阻最大值+R勵(lì)磁繞組=120 (額走勵(lì)磁電壓/額走勵(lì)磁電流)
[0036]同樣由于
[0037]額走勵(lì)磁電壓/額走勵(lì)磁電流=RniidiMiR
[0038]R滅磁幅最大值=119XR勵(lì)磁繞組
[0039]而
[0040]R滅磁電阻最大值=R滅磁幅最小值+nXR滅磁電阻最小值=119XR勵(lì)磁繞組[ο。41]R滅磁幅最大值=(n+!) XR滅磁電阻最小值
[0042]= (n+1) X2XR勵(lì)磁繞組=119XR勵(lì)磁繞組
[0〇43]= (n+1) XR勵(lì)磁繞組=59.5XR勵(lì)磁繞組
[0044]ΜβΟΧΙ?勵(lì)磁繞組
[0045]由此可得
[o〇46] R滅磁幅最小值=2XR勵(lì)磁繞組[0〇47] R滅磁幅最大值=60 XR勵(lì)磁繞組
[0048]為了獲得較大的滅磁電阻變化范圍，同時(shí)減少滅磁電阻的分段數(shù)量，設(shè)計(jì)的滅磁電阻各段并不相等，但在使用時(shí)通過(guò)控制各段不同阻值滅磁電阻的投、退，可獲得以1個(gè)基準(zhǔn)單位為步長(zhǎng)的細(xì)微變化，從而獲得近似連續(xù)的變化，避免由于階躍式變化產(chǎn)生的不安全以及滅磁速度過(guò)慢的問(wèn)題。
[0049]為了確保發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的安全，滅磁電阻有一段是固定接入的，以防止由于各段滅磁電阻的投、退開(kāi)關(guān)失靈危及勵(lì)磁繞組的安全。這段固定滅磁電阻的選擇按照強(qiáng)勵(lì)時(shí)的最大電流和勵(lì)磁繞組允許的最高電壓確定的，其它段電阻的阻值都是這段電阻阻值的倍數(shù)。
[0050]滅磁電阻的投、退控制原則:由于開(kāi)始滅磁時(shí)的電流是最大的，因此投入的滅磁電阻阻值是最小值或較小值；隨著滅磁的不斷進(jìn)行，一部分能量被消耗，回路中的電流越來(lái)越小，允許投入的電阻值也越來(lái)越高。投入的時(shí)機(jī)可以由控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的電流隨時(shí)計(jì)算出來(lái)。
[0051]舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)電流為2.0時(shí)若滅磁電阻為1.0，且此時(shí)的電壓就是允許值2.0X 1.0=2.0，則當(dāng)電流衰減到1.0時(shí)就可以投入第2段也為1.0的電阻，此時(shí)的電壓仍為1.0X2.0 = 2.0，在允許的范圍內(nèi)；當(dāng)電流為0.5時(shí)，允許投入的電阻為4.0，此時(shí)的電壓為
0.5X4.0 = 2.0，仍在允許的范圍內(nèi)。
[0052]由于可以控制滅磁時(shí)的電阻最佳投入值及投入時(shí)間，因此滅磁可以在可控范圍內(nèi)以最快速度、最安全的方式進(jìn)行滅磁。
[0053]滅磁電阻的投、退開(kāi)關(guān)可以采用接觸器，也可采用斷路器，在某些場(chǎng)合(例如電流較小時(shí))甚至也可以采用諸如IGBT等電力電子器件。當(dāng)投、退開(kāi)關(guān)接通時(shí)，滅磁電阻被退出；當(dāng)投、退開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，滅磁電阻被投入。為了安全起見(jiàn)，每次動(dòng)作時(shí)應(yīng)該先退出部分滅磁電阻，然后接入新的滅磁電阻，以防止新的滅磁電阻投入后產(chǎn)生的電壓過(guò)高。
[0054]以滅磁電阻劃分為7段為例，各段滅磁電阻的阻值關(guān)系為:
[0055]固定段電阻為1.0，第1段為1.0，第2段為2.0，第3段為4.0，第4段為8.0，第5段為16.0，第6段為28.0。
[0056]如果希望滅磁電阻有更大的變化范圍，第6段電阻也可改為32.0。
[0057]為敘述方便起見(jiàn)，滅磁電阻值均以標(biāo)么值表示而不是以實(shí)際值表示。
[0058]在以2倍額定勵(lì)磁電流進(jìn)行滅磁且要求始終將電壓控制在接近6倍的工況下:
[0059]第1次僅投入固定段，此時(shí)滅磁電阻阻值為1.0 ；
[0060]第2次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為2.0 ；
[0061]第3次退出第1段投入第2段，此時(shí)滅磁電阻阻值為3.0 ；
[0062]第4次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為4.0 ；
[0063]第5次退出第1、2段投入第3段，此時(shí)滅磁電阻阻值為5.0 ；
[0064]第6次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為6.0 ；
[0065]第7次退出第1段投入第2段，此時(shí)滅磁電阻阻值為7.0 ；
[0066]第8次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為8.0。
[0067]第9次退出第1、2、3段投入第4段，此時(shí)滅磁電阻阻值為9.0 ；
[0068]第10次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為10.0。
[0069]第11次退出第1段投入第2段，此時(shí)滅磁電阻阻值為11.0。
[0070]第12次投入第1段，此時(shí)滅磁電阻阻值為12.0。
[0071]第13次退出第1、2段