[發(fā)明專(zhuān)利]一種透平發(fā)電機(jī)組帶純阻負(fù)載的電氣制動(dòng)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110149503.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112952755B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉沖;郭沛;何信林;張文斌;王團(tuán)結(jié);楊世強(qiáng);倪繼文;辛志波;劉帥;宋曉輝;李昭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02H7/06
• 分類(lèi)號(hào): H02H7/06;H02P3/02;H02P9/00;H02P9/10;H02J9/06
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 王晶

一種新型透平發(fā)電機(jī)組帶純阻負(fù)載的電氣制動(dòng)系統(tǒng)及保護(hù)配合方法，包括備用勵(lì)磁電源、備用勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)、負(fù)載開(kāi)關(guān)、純阻負(fù)載箱、DCS控制系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置；所述備用勵(lì)磁電源用于提供帶載停機(jī)過(guò)程中勵(lì)磁電流，負(fù)載開(kāi)關(guān)用于判斷是否可以投入帶載停機(jī)，所述純阻負(fù)載箱既作為正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷，又用于帶載停機(jī)時(shí)提供制動(dòng)電流，DCS控制系統(tǒng)用于自動(dòng)控制與保護(hù)邏輯判斷和帶載停機(jī)功能的投入，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置用于保護(hù)動(dòng)作跳閘出口。本發(fā)明保證了帶載停機(jī)功能安全的實(shí)現(xiàn)，避免了透平超速及斷油燒瓦的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在不同工況下，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的配合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)與自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種透平發(fā)電機(jī)組帶純阻負(fù)載的電氣制動(dòng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

火力發(fā)電大多是以水蒸汽作為循環(huán)工質(zhì)，在透平及配套的發(fā)電機(jī)中完成內(nèi)能-機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)換。隨著以水蒸汽為工質(zhì)的朗肯循環(huán)受金屬材料、循環(huán)熱效率、一次能源靈活性利用及降低環(huán)境污染等因素影響的制約，火力發(fā)電發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入瓶頸期。近些年以二氧化碳工質(zhì)、空氣工質(zhì)等為基礎(chǔ)的新型工質(zhì)透平機(jī)組得到了廣泛的研究，如壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目以空氣透平作為氣-電轉(zhuǎn)換的核心主設(shè)備，另外二氧化碳作為一種無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味、不可燃及自然界極易獲取的工質(zhì)，二氧化碳透平機(jī)組的研究也備受青睞。

目前，新型透平機(jī)組在理論研究上已取得了豐碩的成果，但在工程應(yīng)用及示范項(xiàng)目上還存在較大的困難，主要體現(xiàn)在對(duì)于新型工質(zhì)物性轉(zhuǎn)變規(guī)律的認(rèn)識(shí)不足、新型透平調(diào)速系統(tǒng)控制精度不夠、各種自動(dòng)保護(hù)及控制策略設(shè)計(jì)不全等。一種新型透平發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行及停機(jī)過(guò)程中一般面臨著來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)，一個(gè)超速的風(fēng)險(xiǎn)，二是潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障造成斷油燒瓦的風(fēng)險(xiǎn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械一旦發(fā)生超速，輕則造成設(shè)備損壞、重則發(fā)生設(shè)備人身的重大損失；潤(rùn)滑油斷油燒瓦同超速均作為防止電力生產(chǎn)事故二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求的內(nèi)容。當(dāng)發(fā)生上述兩種危險(xiǎn)時(shí)，最好的處理方式是能夠快速停機(jī)，及時(shí)制止事故的發(fā)生或者避免事故的擴(kuò)大。而目前新型透平機(jī)組試驗(yàn)平臺(tái)中，大多數(shù)是參照常規(guī)火電機(jī)組的停機(jī)保護(hù)設(shè)置，甚至簡(jiǎn)配或者缺少某些保護(hù)項(xiàng)目。當(dāng)新型透平機(jī)組調(diào)速控制系統(tǒng)功能故障時(shí)，停機(jī)制動(dòng)中超速及斷油燒瓦的風(fēng)險(xiǎn)陡然提升。

電氣制動(dòng)一般在水輪機(jī)組停機(jī)過(guò)程中使用。采用發(fā)電機(jī)定子繞組三相短路，并通過(guò)對(duì)勵(lì)磁線(xiàn)圈通以適當(dāng)?shù)暮愣▌?lì)磁電流以產(chǎn)生制動(dòng)力矩的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電氣制動(dòng)的接線(xiàn)如圖1所示，用三相短路開(kāi)關(guān)將發(fā)電機(jī)定子短路，在轉(zhuǎn)子繞組中通以適當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)定子短路電流為額定電流的0.8～1.2倍，用定子繞組中的短路損耗實(shí)現(xiàn)機(jī)組制動(dòng)。該制動(dòng)方法是基于同步電機(jī)的電樞反應(yīng)原理。在機(jī)組與電網(wǎng)解列并將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁后，合上三相開(kāi)關(guān)短路開(kāi)關(guān)JDK將發(fā)電機(jī)定子短路，勵(lì)磁電流由廠(chǎng)用電系統(tǒng)經(jīng)整流后的外部電源供給。這樣在定子中就流過(guò)了短路電流，該電流在定子繞組中產(chǎn)生銅耗制動(dòng)力矩，其方向與機(jī)組的慣性力矩方向相反，電制動(dòng)力矩以及機(jī)組的其它阻力矩共同作用使機(jī)組快速停機(jī)，從而保證機(jī)組推力軸承的安全。

水電機(jī)組采用的電氣制動(dòng)方法，由同步電機(jī)理論可知，在定子三相短路電氣制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)電流為不變的一個(gè)恒定值，電氣制動(dòng)力矩是隨機(jī)組轉(zhuǎn)速下降而增大的，因此在轉(zhuǎn)速降低到0r/min時(shí)可能會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。

帶載停機(jī)功能的投入使得機(jī)組在正常停機(jī)、熱工故障條件下停機(jī)、電氣故障條件下停機(jī)的自動(dòng)控制以及保護(hù)邏輯發(fā)生改變，需要考慮帶載停機(jī)功能投入以后，一次系統(tǒng)的改變對(duì)于保護(hù)范圍和作用的影響，從而對(duì)保護(hù)配合以及出口矩陣進(jìn)行重新整定，以實(shí)現(xiàn)帶載停機(jī)功能的安全投入，以及各種工況下保護(hù)能可靠動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種透平發(fā)電機(jī)組帶純阻負(fù)載的電氣制動(dòng)系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了正常停機(jī)或透平故障停機(jī)時(shí)利用電氣制動(dòng)快速停機(jī)，通過(guò)電氣故障和非電氣故障將保護(hù)范圍及動(dòng)作邏輯進(jìn)行區(qū)分，保證了帶載停機(jī)功能安全的實(shí)現(xiàn)，避免了透平超速及斷油燒瓦的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在不同工況下，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的配合。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：