CN205945578U - 一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置 - Google Patents
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Abstract
一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，包括电气制动回路和辅助起励回路，所述电气制动回路包括依次串联的三绕组变压器、第一三相交流断路器、第一三相二极管整流桥、第一直流接触器，所述辅助起励回路包括依次串联的三绕组变压器、第二三相交流断路器、第二三相二极管整流桥、第二直流接触器；所述电气制动回路与辅助起励回路并联，经三绕组变压器与第三三相交流断路器连接至厂用电400V系统提供交流输入电源，并联回路的另一端并联连接至水轮发电机转子回路。本实用新型提供一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，利用电气制动功能实现大型水轮机快速停止转动，利用辅助起励功能实现发电机可靠升压。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及电力系统发电机技术领域，具体是说一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置。
背景技术
近年来我国的水电建设事业得到了飞跃的发展，以三峡水电站单机容量为70万千瓦水电机组为代表的一批大容量水电机组已陆续投产发电，单机容量为100万千瓦的白鹤滩水电站机组已进入项目实施阶段。随着机组单机容量的不断增加，发电机励磁电压及励磁电流也达到新的水平，发电机的励磁电流与励磁电压也越来越高，而水轮发电机组的转动惯量也越来越大。当水轮发电机组与电网解列后，机组会逐步降低转速直至停止，但大型水轮发电机由于转动惯量很大，无法在短时间停止转动，而水轮发电机组轴承上油膜的形成与机组转速有着密切关系，如果水轮发电机组长时间保持低转速就会对油膜产生破坏，使得机组转动部件之间产生摩擦而损坏。因此，大型水轮发电机组一般不允许机组轴承在惯性作用下长时间低速运转。在发电机转子灭磁后使定子三相短路，同时利用电气制动装置给发电机转子提供励磁电流，利用同步电机的电枢作用，让其产生与水轮发电机惯性作用相反的制动力矩，迫使机组快速停止转动，这种技术被定义为电气制动技术，大型水轮发电机组正常条件下均要求配置独立的电气制动装置。
利用外部电源给发电机转子短时施加直流电源，帮助发电机快速建立电压过程称为起励。随着水轮发电机机组容量的不断提升，发电机励磁系统利用残压进行建压起励已越来越难实现，必须采用辅助起励装置帮助发电机完成起励升压。辅助起励装置的供电电源有交流和直流两种供电方式，大型水轮发电机对辅助起励装置输出容量要求较高，如采用直流220V供电将对电站直流系统造成短时冲击影响设备的安全运行，因此大型水轮发电机辅助起励装置一般采用交流电源供电。
将两种不同功能组合应用在一套装置中，使用一个三绕组变压器提供交流电源实现电气制动和辅助起励两种功能，部分回路共用减少所需器件，既节约了硬件成本，又提高了装置可靠性。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，利用电气制动功能实现大型水轮机快速停止转动，利用辅助起励功能实现发电机可靠升压，提供一种具备实现两种功能的大型水轮发电机电制动及辅助起励组合装置。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，包括电气制动回路和辅助起励回路，所述电气制动回路包括依次串联的三绕组变压器、第一三相交流断路器、第一三相二极管整流桥、第一直流接触器，所述辅助起励回路包括依次串联的三绕组变压器、第二三相交流断路器、第二三相二极管整流桥、第二直流接触器；所述电气制动回路与辅助起励回路并联，经三绕组变压器与第三三相交流断路器连接至厂用电400V系统提供交流输入电源，并联回路的另一端并联连接至水轮发电机转子回路。
优选的，还包括控制器，所述控制器包括开关量输入模块、开关量输出模块和模拟量输入模块，所述开关量输入模块与电站监控系统连接，用于接收电站监控系统发出的电气制动投入信号，所述开关量输出模块控制各断路器的开闭，所述电气制动回路与辅助起励回路的并联回路上设有电流传感器，电流传感器与模拟量输入模块连接。
优选的，所述控制器采用SIEMENS S7-200可编程控制器。
本实用新型是一种大型水轮发电机电制动及辅助起励组合装置。利用电气制动功能实现大型水轮机快速停止转动，利用辅助起励功能帮助发电机快速建压。使用一个三绕组变压器提供两种功能的交流供电电源，将两种功能合理的组合在一个装置中，既节约了硬件成本，又提高了装置可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的交流断流器与直流接触器投入动作时序图；
图3为本实用新型的交流断流器与直流接触器退出动作时序图。
具体实施方式
如图1-3所示，一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，包括电气制动回路和辅助起励回路，所述电气制动回路包括依次串联的三绕组变压器T1、第一三相交流断路器S1、第一三相二极管整流桥Z1、第一直流接触器S3，所述辅助起励回路包括依次串联的三绕组变压器T1、第二三相交流断路器S2、第二三相二极管整流桥Z2、第二直流接触器S4；所述电气制动回路与辅助起励回路并联，经三绕组变压器T1与第三三相交流断路器S5连接至厂用电400V系统提供交流输入电源，并联回路的另一端并联连接至水轮发电机转子回路。
优选的，还包括控制器，所述控制器包括开关量输入模块DI、开关量输出模块DO和模拟量输入模块AI，所述开关量输入模块DI与电站监控系统连接，用于接收电站监控系统发出的电气制动投入信号，所述开关量输出模块DO控制各断路器的开闭，所述电气制动回路与辅助起励回路的并联回路上设有电流传感器FL，电流传感器FL与模拟量输入模块AI连接。
优选的，所述控制器采用SIEMENS S7-200可编程控制器。
正常情况下，当装置投入运行时，第三三相交流断路器S5保持合闸状态，三绕组变压器T1处于空载运行状态，方便快速投入电气制动和辅助起励功能。
电气制动时，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到电站监控系统发出电气制动投入信号，并检测第三三相交流断路器S5合闸位置接点保持闭合状态，此时可编程控制器开关量输出模块DO输出第一三相交流断路器S1合闸信号， 操作第一三相交流断路器S1投入第一三相二极管整流桥Z1的三相交流制动电源，当S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到第一三相交流断路器S1已合闸信号，延时1S时间后S7-200可编程控制器开关量输出模块DO输出第一直流接触器S3合闸信号,操作第一直流接触器S3将整流电源输出至发电机转子进行电气制动；当电气制动完成时，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到电站监控系统发出的电气制动退出信号，可编程控制器开关量输出模块DO输出第一交流断路器S1分闸信号，切除第一交流断路器S1，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI检测到第一交流断路器S1已分闸时，可编程控制器开关量输出模块DO延时1S时间后输出第一直流接触器S3分闸信号，切除第一直流接触器S3完成电气制动功能。
辅助起励时，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到电站励磁系统发出辅助起励投入信号，并检测交流断路器S5合闸位置接点保持闭合状态，此时可编程控制器开关量输出模块DO输出第二三相交流断路器S2合闸信号， 操作第二三相交流断路器S2投入第一三相二极管整流桥Z1的三相交流起励电源，当S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到第二交流断路器S2已合闸信号，延时1S时间后S7-200可编程控制器开关量输出模块DO输出第二直流接触器S4合闸信号,操作第二直流接触器S4将整流电源输出至发电机转子进行辅助起励；当辅助起励完成时，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI接收到电站励磁系统发出的辅助起励退出信号，可编程控制器开关量输出模块DO输出第二三相交流断路器S2分闸信号切除交流断路器S2，S7-200可编程控制器开关量输入模块DI检测到第二三相交流断路器S2已分闸时，可编程控制器开关量输出模块DO延时1S时间后输出第二直流接触器S4分闸信号，切除第二直流接触器S4完成辅助起励功能。
使用三绕组变压器提供电气制动和辅助启励交流输入用电源，应保证接入电气制动回路的三绕组变压器T1副边绕组的变比和容量的选择需满足发电机电气制动时，使其定子短路电流值达到90%及以上定子电流额定值；接入辅助起励回路的三绕组变压器T1副边绕组的变比和容量选择需满足施加到转子短时直流电源时，帮助定子建压达到10%及以上定子电压额定值。
为了提高组合装置的可靠性，避免直流接触器带负荷分断造成触头烧毁，应保证确认分断交流断路器S1、S3并延时1S时间后进行直流接触器S2、S4分断操作，其具体动作时序图如图3所示。投入交流断路器S1、S3和直流接触器S2、S4的动作时序图如2所示。
为保证电气制动和辅助起励功能的正确使用，S7-200可编程控制器通过模拟量输入模块AI监视装置输出电流并进行智能分析和故障识别，当S7-200可编程控制器监视到电流传感器FL测量值小于不同功能下的设定值时，S7-200可编程控制器可以当前的数据分析装置的运行状态并进行故障报警。
本实用新型使用一个三绕组变压器分别提供满足电气制动和辅助起励使用的交流电源，并且将电气制动和辅助起励两种不同功能合理组合应用在一套装置中，实现部分回路共用减少各自独立时所需器件，既节约了硬件成本，又提高了装置可靠性。本实用新型提供了一种大型水轮发电机组同时实现电气制动和辅助起励的解决方案。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，其特征在于：包括电气制动回路和辅助起励回路，所述电气制动回路包括依次串联的三绕组变压器（T1）、第一三相交流断路器（S1）、第一三相二极管整流桥（Z1）、第一直流接触器（S3），所述辅助起励回路包括依次串联的三绕组变压器（T1）、第二三相交流断路器（S2）、第二三相二极管整流桥（Z2）、第二直流接触器（S4）；所述电气制动回路与辅助起励回路并联，经三绕组变压器（T1）与第三三相交流断路器（S5）连接至厂用电400V系统提供交流输入电源，并联回路的另一端并联连接至水轮发电机转子回路。
2.根据权利要求1所述一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器包括开关量输入模块（DI）、开关量输出模块（DO）和模拟量输入模块（AI），所述开关量输入模块（DI）与电站监控系统连接，用于接收电站监控系统发出的电气制动投入信号，所述开关量输出模块（DO）控制各断路器的开闭，所述电气制动回路与辅助起励回路的并联回路上设有电流传感器（FL），电流传感器（FL）与模拟量输入模块（AI）连接。
3.根据权利要求2所述一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置，其特征在于：所述控制器采用SIEMENS S7-200可编程控制器。
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| CN201620949793.6U CN205945578U (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种大型水轮发电机电气制动及辅助起励组合装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110771032A (zh) * | 2017-04-20 | 2020-02-07 | Abb瑞士股份有限公司 | 发电系统 |
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- 2016-08-26 CN CN201620949793.6U patent/CN205945578U/zh active Active
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