灯泡贯流式机组的电气制动.pdf

水利水电技木第32卷2001年第3期
灯泡贯流式机组的电气制动
刘树清
冰利部湖南水利水电勘测设计研究院,长沙市,410007)
关键词】电气制动;转速特性;灯泡鼓流式机;短路廾关;励磁
中图分类号:T"V734.4
文献标识码:B
文章号:1000-08602001)03-0036402
与频率成止比.在制动趋于结東时,制动力矩剧増,面
且在机组停转前达到峰,这是与机械制动不同之处,
泡贯流式机纽应用于低水头大流量的电站中,机械制动的制动力矩是·直保持恒定的.
为满足稳定运行的要求及其结构需要,机组的转动部件
很大,而且出于水头低,机组的额定转速较低,这些3电气制动中的转速特性
点对机组在停机过程中的轴承是枚为不利的.因此,
如果已知风阻、轴承、水的摩擦损失,它们机组
贯流式机组采取尚压油顶起主轴的特殊措施。以防止转速的关系,以及电气制动中的FR和附加的各种损
轴承油膜的破坏,同时尽量减少机组停机时间,对札机组失,则可以作出停机过程的转速特性出线.附图为湖
进行制动
南省马迹塘水电站灯泡贯流式机组的停机过程转速特
机组的制动有机械制动和电气制动两种方式.机性出线.
械制动是由压力控制的制动和制动环直接接触产生
摩探阻ノ,起到制动作用,但是制动闸对制动环熺损产
生的粉尘必然会导致对发电机的不良污染.电气制动
是利用发电机定子线圈短路后形成的短路电流在发电
机内产生个与原动力矩反向的电磁力矩,从而达到
机组制动的目的,这里?有定子绕组的温度升高而无
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其他污染
2短路制动的工作原理
当机组从电力系统解列,也就是发电机出11断路
附图马迹塘水电站灯泡式机组停机过程转速特性曲线
器跳闻、磁场灭磁后机组进入停机状态时,如果定子绕①一水轮机转轮在水中自山旋转的停机由线:2一加入电气制后的
组出线端被短接,同吋又给发电机转子提供励磁,那么
停机曲线;③一加入机械制动后的停机曲线
在发电机定了内就有·短路电流流过,根据电机学原
?中曲线①表示水轮机从运行状态到停机.水轮
理,电流损耗R)将声生?个强人的制动作用,直到机转轮在水巾旋转,水摩擦对转轮具有明显的制动作
机组停止转动=0)
用.在转速下降到15r/min以后,曲线变得很平缓,这
在停机过科95%以上的时段内,不管转速和频率是因为山水摩擦引起的制动功率是按转速的3次方下
如何降低,山于电流激起的阻抗电床和决定电流值的电降,以致于机组转速沿曲线①缓慢蠕降,此区间対推力
抗各白随转速和频率按比例变化,因此也流值以恒定值轴承的运行相当不利,必须尽量避开.曲线②描述的是
存在.当定子的电抗值随着唢率衰减而趋近于0时,定以1.3倍额定电流进行短路制动计让算的机绌组转速特性
子绕H的电H值在制动趋于结東时品得突出起米.曲线.曲线①和曲线②作比较可以看出,两条曲线在
制动力和制动功率与转速成正比,也就是FR45r/min以上时并没有多大差別,这是因为电气制动
Water Resources and Hydropower Engineering Tol. 32 No. 3
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刘树清∥灯泡贯流式机组的电气制动
投入并产生作用的过程中,短路开关、灭磁开关和制动
在停机动作开始吋,发电机仍然以额定转速或賂
电源丌关的投、切需要一阳有的时间,而在该时段水摩低于额定转速旋转,发电机定子统组出线端保持着发
擦产牛的制动山主要地位,故而两山线在该时段内几电机残压,根据触头闭合的不同程度,在合前产牛岭
乎接近,电气制动的作用在45r/min以ド才品现出来.越电弧击,残余短路电流会现,如果使用常规的隔
外,由于制动电流超过了定电流,发电机定子绕组离开关,就可能导致触头损坏.为避免触头被电流
的热储行容軍要有效地消耗掉也不容许电气制动过早烧似,将快速开关或少汕断路器装省用作短路开关.
投入,故制动投入削最时间为60%额定转速.曲线
③为在20%额定转速时加入机械制动的特性曲线
6电气制动与电气保护的关系
4电气制动常用的几种方式
在同步发电机的保护配置中,对发电机定子绕组
及其引出线的相间短路故障的保护是采用纵联差动保
制动励磁也源収白发也机线的也气制动系统.护,其保护动作的结果是停机断开发机断路并灭
这种方式下的励磁变応器为双卷变床器,出于変压器磁,在进行电气制动时励磁开关是闭个的,故这类保护
高压侧与发电机母线相迕,在父电札出1断路器断开对制动短路有直接的反应.此外,其他对频率反应灵
后进行短接时,励磁电源不受任何影响,在进行制动时敏的保护也会对制动短路产4影啊.
仍可向发电机转子提供励磁电流,从而使机组实现电
要顺利进行电气氖路制动,必夠对某些保抑装置
气制动而停机.湖南省南津渡、高滩、大源渡和近尾洲进行闭锁.闭锁可以从以下两方面入手:1)在制动起
水电站灯泡式机纽均采用这种方式.
动条件中加上机纽无电气事故的要求,以确保制动是
制动励磁电源取自厂用电系统的电气制动系统.这在机组无电气事故下进行,香则电气制动不能投入
利方式下采用的励磁变压器为三卷变压器,变压器高压?)道过有效地短接相应的电流互感器,确保在制动过
侧接在机端而另側与)用电系统连接,机端短路时高程中保扪继电器不能动作
压侧失去电源,但仍可由另一側从厂电系统获得制动
如果停机是山发电机外部故障引起的,电气制动
励磁电源实现电气制动.湖南省马迹塘、イ而、水兴可以顺利进行,即使是定子接地或过电压也不会闭锁
和潇湘水电站灯泡式机组均采用这种制动方式.电气制动.当绕维故障或励磁系统故障,则不宜进行
电气短路制动步骤如下:发电机从电?解列,磁场短路制动操作
火磁,札失去原动力矩停机;定子绕纯出线端短接
关闭合,转子进行励磁恒定励磁),定子绕内产生
7电气制动过程中发电机绕组的温升
短路电流(.1~1.3倍定电流),由此生:成对水轮发电
在短路制动时,由于采用了1.1~1.3倍额定电流,
机组的制动作用直至机组停转
定子绕组处于过负荷状态,由制动电流损耗会导致绕
随着机纽转速不断下降,频率会越米越低.电气组温升.在制动时,绕组靠自身冷却会受转速下降的
制动中,制动也流在接近主轴停转前其值在制动作用影响,但出于绕组在制造时考虑了很人的热储存容量,
减到最小,要想使发电机完全停转还须借助于机时制动的时间很短,?能产生儿度的温升,不会对发
械制动,再加上:贯流式水轮机导水机构一般白漏水,加电机造成损害.从投产运行的水电站来看也是如此
入机械制动是必不可少的.在低速40%额定转速)时投
入机械制动磨损很小,不会造成村发电机的不良污染.
灯泡贯流式机组采取电气制动方式,没有明品的
为了迅速有效地进行电气制动,制动投入前必须部件擦,故没有粉尘产生,是一种坏保型的制动方
满足下述条件:4)发电机必须从电网解列;2)磁场必式.电气制动能有效地缩短停机时间,避免了机纯在
须火镃,也就是发电机机端电压降到残压;3)机组不低速区长时间运行,为转动部件的润滑提供了良好的
再有原动力矩,即进水口闸门或导水机构必须关闭;条件,保持了灯泡体内的清洁.当机纯采用白并激可
4)发电机无内部电故障.