[發明專利]一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯后能容量計算方法

有效

• 申請號: 201310625964.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103616593A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 吳跨宇;盧嘉華;陳新琪;黃曉明;陸承宇;樓伯良;熊鴻韜;盧岑岑;沈軼君;華文
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網浙江省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

技術領域

本發明涉及發電機滅磁系統使用的滅磁電阻檢測、評估領域，具體地說是一種基于單組件80%標稱額定能量注入和測溫試驗、多組件并聯均能試驗數據的SiC非線性滅磁電阻多組件并聯后的實際可用能容量計算方法。

背景技術

發電機滅磁系統是發變組故障過程中最后一道防線，只有在發變組和其他相關系統故障過程中快速、可靠滅磁才能保證發變組等主設備的安全，目前在國內的大型發電機組靜態勵磁系統中廣泛使用的碳化硅SiC非線性滅磁電阻，對發電機的運行保護起到至關重要的作用。

但是國內目前缺乏可行的基于測試數據來全面、科學的計算SiC滅磁電阻并聯組合后實際可用能容量的方法。由于缺少準確計算方法，目前一般都通過經驗值估計或直接采用制造廠設計參數的做法。然而，制造廠的設計參數未仔細考慮各電阻組件本身制作過程中的參數分散性，未詳細考慮各電阻內部片間和片內由于材質不均勻等因素導致的溫度分布差異，也未精確的考慮不同SiC單組件并聯組合后其總能容量與單組件標稱能容量之間的關系，從而提供的能容量參數往往比受運行溫度限制的實際可用能容量要偏大。采用經驗值估算的方法只能反應一般規律，并不能精確的說明特定組件組成的整套滅磁電阻的實際可用能容量。因此，大型發電機組的滅磁系統在嚴重故障工況下滅磁時，由于滅磁電阻實際能容量是否滿足要求這一問題的不確定性而面臨很大風險。

目前，滅磁電阻是否符合要求都是簡單的以廠家出廠標識為準，無完善、科學的基于實際試驗數據的能容量評估方法。使用方無法準確的核算滅磁電阻能容量是否滿足嚴重故障工況滅磁要求，容易導致滅磁系統不能起到全面的保護作用，從而在嚴重故障過程中因無法實現快速、可靠滅磁而導致勵磁系統和滅磁系統本身、發電機、主變壓器等主設備受損，甚至事故擴大的嚴重后果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在缺陷，提供一種SiC非線性滅磁電阻多組件并聯后實際可用能容量的計算方法，以解決目前大型發電機組配套的多個SiC非線性滅磁電阻單組件并聯后實際可用能容量基于測試數據的計算問題。

為此，本發明采用如下的技術方案：一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯后能容量計算方法，其步驟如下：1)選擇需要進行實際可用能容量計算的由多個單組件SiC滅磁電阻并聯組成的多組件，根據該類型單組件SiC滅磁電阻的設計參數，獲取所述單組件的標稱額定能容量、設計溫度上限值和給定注入能量下的理論溫升；

2)通過控制電壓和電流并實時計算功率積分的方式，向單組件注入80%標稱額定能容量，使其吸收能量后溫度上升；再使用紅外成像儀監測單組件表面溫度上升過程達到頂值時，進行三向紅外成像，保證單組件表面測溫的全面性和同時性，根據三向紅外成像數據和測試前的單組件初始表面溫度，計算單組件表面溫度的平均溫升、最高溫升和均溫系數；

3)根據單組件的設計參數、均溫系數和運行環境溫度計算單組件實際允許注入能量限值；

4)多組件的能量注入均能試驗：多組件注入設定的能量，再基于多組件能量注入過程中各個單組件的電壓、電流計算相應單組件實際吸收的能量數據，計算各個單組件吸收的能量在多組件吸收的總能量中的占比，即吸收能量占比；

5)根據單組件的實際允許注入能量限值和該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量占比，來計算由該單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值，再取各單組件決定的整組總允許吸收能量值的最小值作為多組件可用能容量；

6)根據單組件80%能量注入試驗的實際溫升、實際注入能量和標注額定能容量下理論溫升計算散熱反系數，并采用散熱反系數對多組件可用能容量進行修正，得到多組件實際可用能容量；所述的散熱反系數=單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比/多組件理論溫升能量比，多組件實際可用能容量=多組件可用能容量×散熱反系數。

由于單組件滅磁電阻在80%額定能量注入后，至電阻表面溫度達到最高值的約1-2分鐘時間期間，熱量存在由內向外、由高溫點向低溫點的傳遞過程，由電阻表面向環境空氣的熱傳導、輻射等散熱過程；而上述物理過程是難以測量的，因此定義“散熱反系數”參數，通過理論設計參數與實際試驗數據對比計算的方式來綜合考慮其散熱和熱傳導等過程，用于修正未考慮散熱的計算結果，以提高計算的科學性和準確性。

進一步，步驟2)中，所述單組件表面溫度的均溫系數的計算公式如下：

其中T為i點的表面溫度，n為測試表面用于計算的溫度點數；在取溫度點時以取典型點為原則，取的點數越多均溫系數計算結果越準確。