《600MW汽輪發(fā)電機(jī)靜止可控硅自并激勵(lì)磁系統(tǒng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《600MW汽輪發(fā)電機(jī)靜止可控硅自并激勵(lì)磁系統(tǒng)（25頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,用于大型同步發(fā)電機(jī)出口及廠用變和勵(lì)磁變分支的 大 容 量 快 速 開 斷 裝 置,1,FUR高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置和FSR大容量快速開斷裝置是由安徽凱立公司研制的專利技術(shù)，它具有斷流能力強(qiáng)，開斷速度快等特點(diǎn),是發(fā)電機(jī)出口廠用變、勵(lì)磁變分支回路等短路容量較大的場(chǎng)所的快速有效的保護(hù)裝置。,2,6.1、高壓限流熔斷器組合裝置作為勵(lì)磁系統(tǒng)的短路保護(hù)，主接線示意圖如下：,3,勵(lì)磁變或廠高變高壓側(cè)發(fā)生短路時(shí)的短路電流波形示意圖,4,使用FUR以后，當(dāng)出現(xiàn)勵(lì)磁變或廠高變一次側(cè)短路時(shí)，如上圖所示，熔斷器FU在t1時(shí)

2、間內(nèi)熔斷截流，并產(chǎn)生弧壓將電流迫入非線性電阻FR中快速衰減。此時(shí)短路電流只上升到Ip，僅為預(yù)期短路沖擊電流的1/51/10。FU的作用是限流截流，產(chǎn)生弧壓；FR的作用是限制弧壓，吸收磁場(chǎng)能量，減輕對(duì)FU的壓力，并快速將電流衰減至零。,5,由于FU的限流性和快速性，采用了FUR后原系統(tǒng)將具有如下的優(yōu)越性：,1)由于 FU 的快速性和限流性是由物理特性所決定，而無機(jī)械拒動(dòng)作的可能，所以可靠性高。,2)由于FU的限流性，主機(jī)、主變及真空斷路器不再受峰值電流沖擊，延長了使用壽命，大大提高了系統(tǒng)設(shè)備在動(dòng)、熱穩(wěn)定方面的平安裕度。,3）勵(lì)磁變高壓側(cè)加裝FUR裝置不但在勵(lì)磁變內(nèi)部匝間短路、勵(lì)磁變高壓側(cè)短路時(shí)能

3、快速有效保護(hù)。同時(shí)當(dāng)功率柜內(nèi)部出現(xiàn)短路、勵(lì)磁變低壓交流側(cè)短路時(shí)也能快速有效保護(hù)。,6,4)由于FU的快速性，使故障切除時(shí)間大大縮短，更能有效地保護(hù)主機(jī)和主變壓器。大量的研究結(jié)果說明，只有在20ms之內(nèi)切除故障，才能防止變壓器的損壞事故。,5)FR限制了FU的過電壓，使操作過電壓小于2.5倍相電壓。FR吸收了FU開斷過程中主機(jī)、主變及線路磁場(chǎng)能量和開斷過程中電源提供的能量。使FU開斷時(shí)的電弧能量降低至允許值以下，從而使開斷容量及可靠性大大提高。,7,高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置由安徽凱立科技股份有限公司研制，額定電流能做到400A，開斷電流高達(dá)160KA。該裝置于1997年11月獲得國家專利證書，

4、在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變，廠用電分支獲得大量應(yīng)用。,諸如：葛洲壩電廠、吉林白山電廠、四川寶珠寺電廠、貴州東風(fēng)電廠、烏江渡電廠、黃河萬家寨電廠、江西萬安電廠、新安江電廠、山西神頭火電廠等近300多家大中型電廠。,8,6.2、大容量高速開關(guān)裝置,大容量快速開斷裝置具有額定電流大（12KA）、斷流能力強(qiáng)（240KA），開斷速度快（3ms以內(nèi)切除故障）等特點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)方式來說，大容量快速開斷裝置在開斷技術(shù)上是一個(gè)重大突破。,9,1傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)方式存在的問題：,（1）,開斷的時(shí)間長、沖擊電流大；,10,如圖一所示短路故障后，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為3040ms,斷 路器固有分閘時(shí)間為4080ms，燃弧時(shí)

5、間要1020ms,故障切除時(shí)間長達(dá)80140ms。,對(duì)于50HZ的電網(wǎng)，短路后510ms之內(nèi)到達(dá)沖擊電流最大值。早在斷路器開斷之前，系統(tǒng)的設(shè)備就已經(jīng)受到了34次大電流的沖擊。,11,發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，短路電流達(dá)67Ie，沖擊電流高達(dá)15-18 Ie?；痣姀S廠用變分支短路（廠用電率10）時(shí)，短路電流達(dá)110-170Ie，沖擊電流高達(dá)280450Ie，水電廠廠用變（廠用電率1）或勵(lì)磁變分支短路時(shí)，短路電流達(dá)11001700Ie，沖擊電流高達(dá)28004500Ie。,（）由于沖擊大，時(shí)間長，使得在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就要對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器、互感器、母線、絕緣子、金屬構(gòu)架等設(shè)備在動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性方面要考慮留用足

6、夠的余度，這就必然要增加很多投資。,（）斷路器開斷能力缺乏（63KA，最大80KA）發(fā)電機(jī)、廠用電分支無保護(hù)。,12,目前，在系統(tǒng)中并網(wǎng)運(yùn)行的200MW及以上大型機(jī)組已經(jīng)很多，600MW及以上機(jī)組也已投產(chǎn)多年，這些大型機(jī)組發(fā)生出口短路時(shí)，電流超過80KA，廠用變或勵(lì)磁變分支短路時(shí)，電流將超過100KA，發(fā)電機(jī)出口或廠用分支無法選到適宜的斷路器，人們不得不消耗很多資金把發(fā)電機(jī)至變壓器之間設(shè)計(jì)成封閉母線，還有的廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器由三個(gè)單相變壓器組成，意在盡量防止出口短路，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)出口發(fā)生間歇性弧光接地時(shí)，非故障相避雷器動(dòng)作或絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿等等，都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出口相間短路的發(fā)生，后果不堪設(shè)

7、想。,13,大容量快速開斷裝置主要由橋體FS、熔斷器FU、非線性電阻FR及測(cè)控單元等組成，簡稱FSR。,14,測(cè)控單元定期檢測(cè)電流和電流變化率，短路時(shí)向橋體發(fā)出分?jǐn)嗝睢?正常時(shí)的工作電流經(jīng)橋體流過，接到測(cè)控單元的分?jǐn)嗝詈螅瑯蝮w在0.15ms之內(nèi)斷開，電流轉(zhuǎn)移到熔斷器。經(jīng)0.5ms熔斷器熔斷，產(chǎn)生的弧壓使非線性電阻導(dǎo)通。,非線性電阻導(dǎo)通后吸收磁能，并把過電壓限制在允許的2.5倍相電壓之內(nèi)。額定電流大（可做到12KA），開斷能力強(qiáng)（240KA），截流時(shí)間短。,與傳統(tǒng)的斷路器開斷方式相比具有以下顯著特點(diǎn)：,1）,速動(dòng)性提高20倍以上。短路電流在1ms以內(nèi)被截流，3ms之內(nèi)衰減到零，故障被完全切除

8、。傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)方式最快也要75ms，至少為FSR的25倍。,15,2）系統(tǒng)永遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期的沖擊電流，設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的余度不必設(shè)計(jì)得過大，可節(jié)省大量資金。截流值Ip僅為預(yù)期短路沖擊電流的1/71/6左右，系統(tǒng)承受的電動(dòng)力大大減少。所通過的I2t比斷路器開斷方式減少了至少500倍，可達(dá)上千倍。,3）開斷過程中無危害性過電壓；氧化鋅良好的非線性特性，可將開斷過電壓限制在2.5倍的額定相電壓以內(nèi),。,4）開斷容量可以足夠大。目前可以做到240KA，一般只需要160kA。只需要配置相應(yīng)的非線性電阻來吸收磁能，開斷容量就可以做得足夠大。此外由于本裝置引入電流變化率做判據(jù)，靈敏度更高。設(shè)計(jì)上采用三

9、個(gè)相同的獨(dú)立工作的測(cè)控部件，以“2/3表決方式判斷故障的發(fā)生，可靠性更高。,16,2大容量快速開斷裝置的應(yīng)用,1）大型發(fā)電機(jī)出口、廠用變分支或勵(lì)磁變分支能得到快速有效保護(hù)。以下圖中所示裝,置為FSR，具體采用何種裝置視額定電流而定。額定電流小于500A的場(chǎng)合可使用FUR裝置。,2）如圖六所示，發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，一般由系統(tǒng)提供的短路電流比發(fā)電機(jī)提供的短路,電流大。起始瞬間短路電流周期分量為67Ie，沖擊電流可達(dá)1518 Ie。例如300MW機(jī)組，IK=73.784.7KAIimp=198227.6KA,17,如圖七所示，廠用變壓器或發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變高壓端部附近短路時(shí)，短路電流是由發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)提供。對(duì)

10、于火電廠（廠用電率約為10），短路電流為廠用變壓器額定電流的110170倍。300MW機(jī)組I,K,=128.7194.7KA，沖擊電流高達(dá)345.8523.2KA，是額定電流的304.9439.3倍。,18,而對(duì)于廠用電率為1左右的水電廠廠用電分支或發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變分支，則短路電流為廠用變或勵(lì)磁變額定電流的11001700倍，沖擊電流達(dá)28004500倍。廠用變、勵(lì)磁變受到這樣大的短路電流的沖擊，必然會(huì)發(fā)生爆炸。只有FUR及FSR才能開斷，采用了FUR及FSR后，實(shí)際沖擊電流卻遠(yuǎn)沒有到達(dá)預(yù)期短路沖擊電流，發(fā)電機(jī)、變壓器、廠用變或勵(lì)磁變得到了快速有效的保護(hù)。,19,3）,采用FSR裝置,可大大減少了

11、系統(tǒng)擴(kuò)建或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行所需的投資。,無論系統(tǒng)擴(kuò)建或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，都涉及到圖八所示變壓器的并列運(yùn)行。它可以帶來如下好處:,a.,提高了供電可靠性；,b.,減少了正常運(yùn)行和大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓降；,c.,圖八,有利于根據(jù)負(fù)荷情況決定所投入的并列變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)以便實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如圖九所示，新投入的發(fā)電機(jī)與原有電網(wǎng)的并列運(yùn)行與上述情況類似。,20,對(duì)于圖八和圖九，如果用母聯(lián)斷路器并列運(yùn),行，則會(huì)使負(fù)荷出口短路時(shí)，短路電流由IK1增,加為IK=IK1+IK2,帶來如下麻煩：,a原有斷路器開斷能力缺乏,需要更換,須增,加投資;,b為與母聯(lián)斷路器繼電保護(hù)配合,原有負(fù)荷,的繼電保護(hù)須再延時(shí)0.5s;,c原有系統(tǒng)設(shè)

12、備需要重新檢驗(yàn)動(dòng)熱穩(wěn)定性。,如在圖八和圖九所示的系統(tǒng)中,用FSR取代并列運(yùn)行的聯(lián)絡(luò)斷路器,則上述麻煩都可防止,且可保存并列運(yùn)行帶來的好處。,21,4）FSR裝置與電抗器并聯(lián)是最經(jīng)濟(jì)有效的限流方案。,22,有些發(fā)電廠的機(jī)端母線上接有容量不大的廠用電負(fù)荷或直配線路(如圖十、圖十一),還有些變電所接有負(fù)荷不大的供電線路或所用電負(fù)荷。按照系統(tǒng)的實(shí)際短路電流來選擇這些負(fù)荷斷路器,往往很不經(jīng)濟(jì),為此需要采用電抗器限制短路電流。但串入電抗器后,卻存在如下問題：,23,a正常運(yùn)行時(shí)在電抗器上產(chǎn)生電壓降，而這個(gè)電壓降隨負(fù)荷變化，給調(diào)節(jié)供電電壓質(zhì)量造成困難；,b較大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電抗器上的電壓降會(huì)加劇，將影響其它

13、負(fù)荷的運(yùn)行；,c電抗器長期串聯(lián)在供電系統(tǒng)中，將產(chǎn)生巨大的電能損耗；,d電抗器強(qiáng)大的漏磁場(chǎng)，將使周圍的金屬構(gòu)架、鋼筋混凝土產(chǎn)生附加熱損耗和振動(dòng)，影響運(yùn)行壽命。,將FSR與電抗器并聯(lián)后，可解決上述問題，并保存電抗器的限制短路電流的功能。,24,3 結(jié)論,（1）,氧化鋅非線性電阻與熔斷器并聯(lián)，可使開斷能力大大提高，是開斷技術(shù)的一個(gè)重大突破。,（2）,大容量快速開斷裝置額定電流大，開斷能力強(qiáng)，截流小，速度快，是發(fā)電機(jī)出口、廠用變、勵(lì)磁變分支等短路容量較大的場(chǎng)所的快速有效的保護(hù)裝置。對(duì)于短路容量不同的場(chǎng)所，應(yīng)用FUR和FSR后，可使系統(tǒng)免受沖擊，對(duì)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要求大大降低，從而節(jié)省大量資金。,（3）采用FSR與電抗器串聯(lián)的限流方案，可提高供電可靠性，并可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如果考慮與FSR并聯(lián)后，電抗器可只按短時(shí)沖擊電流設(shè)計(jì)，從而電抗器造價(jià)大大降低。,這兩種裝置目前已在冶金、煤炭、石化及供電企業(yè)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。,25,