CN201976059U - 保安自并励系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保安自并励系统，对化解近年来不断加剧的世界性电网大停电危机，具有重要作用。励磁主回路接线：励磁变压器4一次侧绕组，T接于发电机定子1和主变压器2之间；励磁变压器4二次侧绕组与可控硅组成三相整流器；整流器5输出正极与负极，直接与转子绕组3两端相连。保安运行机制接线：是由开关6一端与二极管8阳极连接；二极管8阴极与转子绕组一端相连；开关6另一端与转子绕组另一端相连。保安自并励系统灭磁机制接线：是在保安运行机制基础上，又在开关6触头两端与灭磁电阻7两端相连，建立了无源灭磁机制。保安自并励系统优点很多，对保障电网和发电厂的安全稳定运行，将起到关键作用。

Description

保安自并励系统

技术领域

本实用新型涉及一种保安自并励系统，属于电网的可控硅励磁技术领域。

背景技术

自并励系统，是随着可控硅（晶闸管）技术进步而发展起来的一种励磁系统，它是以发动机取代励磁机。自并励系统是由发动机的定子、励磁变压器、可控硅整流器和转子绕组四者组成。这种励磁系统，非常简单而又可靠，特别是简化了发电机组的轴系，因此，首先在水电机组上得到广泛应用。从20世纪中叶60年代末期，加拿大电力部门决定应用自并励励磁系统作为新机组及旧励磁系统更新，后来被世界各国电力部门效仿，1997年1月，我国电力部门也发出通知：“在新建或改建工程中，汽轮发电机励磁系统选型时，要积极采用自并励励磁系统”。到20世纪末，世界各国电网的励磁方式转变已基本完成。

随着电网自并励发电机数量比的不断增大，电网与自并励发电机之间的矛盾，也在加剧，影响也越来越大。主要是自并励系统的设计，有重大漏洞，没有保安运行机制。特别是近十多年，电网大停电事故次数猛增，影响之大，过程之复杂，都超过上世纪。现代化电网，竟然如此脆弱,人们正在深思一个难题，电网大停电是否与自并励发电机有关？如果是自并励的原因，又该怎么办？

自并励系统的励磁电源，虽说是发电机，在发电机并网发电时，实际上，其励磁电源已经联网：当电网突发性短路故障时，就会影响励磁电源交流侧电压对称性和数值；而可控硅整流器又最忌三相电压不对称，如果两相短路故障，可控硅换相就会失败，交流侧的50周波电压，就会直接通到发电机转子绕组上，如图1所示，可控硅整流器输出的是等副交变电压，转子铁芯无磁，发电机定子不能建立电压，如同感应发电机一样。

由此看来，系统故障时，自并励发电机不但不能给电网发送无功，反倒要向电网吸取无功。

这种情况与可控硅脉冲角为90度是的整流器输出交变电压波形基本相似（示于图2）。虽有等副交变电压加在转子绕组上，表面看来发电机并无失磁，其结果倒是使同步发电机变成了感应发电机。由于，现代电网自并励发电机数量占多数或绝大多数，全都要向电网吸取无功，再加上电动机负荷等因素，因而发生电网暂态电压崩溃现象而不留踪迹，就不足为奇了。

发明内容

本实用新型针对上述存在的技术问题而提供一种保安自并励系统，它的保安运行机制，是根据设立转子维持电流专用通道的原理（见图3），建立了正常运行方式与保安运行方式自动转换的机制，达到使整流器消去负半波电压，保留正半波电压的目的。

本实用新型的技术方案如下：

一种保安自并励系统，其特征在于它的保安与正常两种运行机制的具体接线方式包括：

励磁主回路的接线：励磁变压器的一次侧绕组，T接于发电机定子和主变压器之间；励磁变压器的二次侧绕组与可控硅组成三相全控桥整流器；整流器的输出正极与负极，直接与转子绕组的两端相连；

保安运行机制的接线：是由开关的一端与二极管的阳极连接；二极管的阴极与转子绕组的一端相连；开关的另一端与转子绕组的另一端相连；

保安自并励系统灭磁机制的接线：是在保安运行机制的基础上，又在开关触头两端与灭磁电阻两端相连，建立了无源灭磁机制。

本实用新型的优点如下：

本实用新型保安自并励励磁系统，是一项励磁创新研究成果。它与传统的自并励系统的主要区别是：建立了新的保安运行机制。这个保安运行机制，对内，可消除开关操作过电压、可控硅换相过电压、负阻尼等弊病，对外，可排除系统故障干扰，确保自并励发电机强励实力不受影响，提高保障电网暂态稳定水平，防止电压崩溃发生电网大停电，保障电网和发电厂安全稳定运行，都将起到关键作用。因此，希望本实用新保安自并励系统创新成果公开后，能成为防范电网大停电事故的关键保安项目，并得到组织实施。

无源灭磁优点很多，包括开关无过电压、无电弧，无噪声，成本低、易维护。

另外，保安自并励系统，其励磁主回路中不设开关，不言而喻，就不再有开关的操作过电压了，因此，可控硅整流器两侧的过电压保护，也不需要了，使励磁系统的结构和接线得到简化。

此外，主回路不设开关，还有较大的经济效益，如以600MW机组为例，每台进口高弧压强力开关，价格非常昂贵，可节省人民币400万元左右。

综上所述，保安自并励系统，这项创新成果，不仅在保障电网稳定，防止电网电压崩溃的大停电事故方面起到关键性的作用。而且在自并励系统的自我完善方面，特别是消除了开关操作和可控硅换相两项过电压。保安自并励系统的运行电压，比老的自并励系统至少会降低五分之三，保护了发电机转子绕组和励磁设备的安全，对发电厂的安全发电也有很大好处。

附图说明

图1-1是可控硅阳极电压缺相时的电路图。

图1-2是可控硅阳极电压缺相时的输出电压波形图。

图2是脉冲角90度时的整流器输出交变电压波形图。

图3-1是保安自并励系统可控硅阳极正半波时的电路图。

图3-2是保安自并励系统可控硅阳电压极负半波时的电路图。

图3-3是可控硅阳极电压缺相时，两种运行方式自动转换的整流电压波形图。

图4是本实用新型保安自并励系统接线图。

图5是正常运行方式的励磁电流流通图。

图6是保安运行方式的转子维持电流流通图。

图7是发电机转子无源灭磁电流流通图。

图中：1.发电机定子，2.主变压器，3.发电机转子，4.励磁变压器，5.可控硅整流器，6.转子维流开关，7.灭磁电阻，8.二极管，9.外接电源隔离开关，10.励磁电压调节器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细描述本实用新型。

实施例1

本实用新型保安与正常两种运行机制的具体接线方式示如图4所示，励磁主回路的接线：励磁变压器4的一次侧绕组，T接于发电机定子1和主变压器2之间；励磁变压器4的二次侧绕组与可控硅组成三相全控桥整流器；整流器5的输出正极与负极，直接与转子绕组3的两端相连。

图4中，保安运行机制的接线：是由开关6的一端与二极管8的阳极连接；二极管8的阴极与转子绕组的一端相连；开关6的另一端与转子绕组的另一端相连。

图4中，保安自并励系统的灭磁机制的接线：是在保安运行机制的基础上，又在开关6触头两端与灭磁电阻7两端相连，建立了无源灭磁机制。

有了保安运行机制后，励磁电流IL和维持电流Iw，就有了各自的通道，互不干扰。

正常运行方式时（可控硅阳极电压为正）：可控硅整流器的三相电流在连续不断换相，输入转子绕组的励磁电流IL，是连续不断的，转子维持电流回路无电流。如图5所示。

如遇异常情况，系统短路故障时，励磁电源三相电压不对称或脉冲控制不正常时，可控硅三相整流器换相失败，就会出现整流器输出50周波交流电压，而当50周波阳极电压过零变为负的瞬间，如图6所示，就出现转子绕组自感电势的维持电流Iw，而自动转为保安运行方式运行。这时，可控硅全截止，转子维持电流Iw，由转子绕组下端流出，流经开关6和二极管7流回到转子绕组上端。

上述两者运行方式互补、自动转换，就能确保发电厂和电网的安全稳定运行，杜绝电网大面积停电事故。

这种两者运行方式互补、自动转换，还适用于可控硅脉冲角大于60度—小于120度的控制范围，可消除整流器输出电压的负向分量。因而，从根本上消除了可控硅的换相过电压、负阻尼及换弧角等弊病。

保安自并励系统的灭磁机制，它是在开关的跳闸操作电路中，加入封锁可控硅脉冲发生器的继电器接点，不论手动操作、保护动作跳闸开关之前，必先启动封锁脉冲继电器，隔开励磁电源和转子维持电流通路导通的条件下，跳开开关，进行无源灭磁。开关跳闸后，无源灭磁的电流图示于图7，转子维持电流流经灭磁电阻8进行灭磁。

图7中示出：开关6跳闸后，维持电流Iw由转子绕组下端流经灭磁电阻8和二极管7，回到转子绕组的上端，整个灭磁过程，可控硅整流器5，一直处于截止状态，而把电源隔离，故称这种灭磁方式为无源灭磁。

Claims (1)

1.一种保安自并励系统，其特征在于它的保安与正常两种运行机制的具体接线方式包括：

励磁主回路的接线：励磁变压器（4）的一次侧绕组，T接于发电机定子（1）和主变压器（2）之间；励磁变压器（4）的二次侧绕组与可控硅组成三相全控桥整流器；整流器（5）的输出正极与负极，直接与转子绕组（3）的两端相连；

保安运行机制的接线：是由开关（6）的一端与二极管（8）的阳极连接；二极管（8）的阴极与转子绕组的一端相连；开关（6）的另一端与转子绕组的另一端相连；

保安自并励系统的灭磁机制的接线：是在保安运行机制的基础上，又在开关（6）触头两端与灭磁电阻（7）两端相连，建立了无源灭磁机制。

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