冲击发电机励磁系统预强励技术应用.doc

冲击发电机励磁系统预强励技术的应用 　　摘 要：文章简单介绍了冲击发电机励磁系统的特点，并提出了一种可以在短路期间维持短路电流不衰减的技术-预强励技术，并给出了对比波形。对冲击发电机进行短路试验具有参考意义 关键词：冲击发电机；励磁系统；预强励 1 概述 随着国内电力系统不断增大和日益广泛的联网，需要研制开发更大型的高压大电流断路器，而在开关试验室直接进行产品的强电流冲击试验，是开发这种产品的必要手段。试验所需的强电流是由冲击发电机在短路瞬间产生的，所以这种电机也称为短路试验发电机，又称冲击发电机。顾名思义，这是一种十分特殊的发电机，常规的发电机一旦出现短路会被视为严重事故，因为巨大的电流往往会不同程度地损伤发电机，但这种发电机正常运行的方式就是频繁的短路，并且要竭力产生尽可能大的电流 冲击发电机除了对发电机结构采取了特殊加固外，其转子也进行了优化，增加了阻尼绕组以提高短路电流，通常冲击发电机的超瞬变电抗比同样尺寸的汽轮发电机要小一半以上[1-3] 冲击发电机短路电流对称分量有效值的数学表达式为： 式中：U0为空载电压；Xd″为超瞬变电抗；Xd′为瞬变电抗；Td′为超瞬变时间常数；Td″为瞬变时间常数 由上式可以看出，其电流对称分量是不断衰减的。然而考核高压断路器的开断性能主要取决于开断时刻的短路电流。因此减少短路电流交流分量的衰减十分重要 2 冲击发电机励磁特点 根据冲击发电机励磁系统的原理分析，在冲击瞬间时由于发电机机端电压短路，励磁调节装置基于机端电压的闭环调节作用会自动强励。发电机在短路时的电磁作用下会引起电流的自然衰减，短路瞬时结束后，机端电压由于励磁调节装置的控制会升高。这就与试品的要求产生了矛盾。试品要求在短路持续的时间内短路电流必须保持恒定，另外在试品开断的前后，也就是短路的前后，发电机的机端电压也必须保持恒定 由于冲击发电机在短路时的自然衰减特性引起的与试品开关试验要求的矛盾只能通过励磁调节装置来解决 目前国内外冲击发电机采用的励磁调节装置多为静态励磁[4]，将常规发电机的励磁调节装置用于冲击发电机领域。并采用高强励倍数，使短路的瞬时电流可以到达需要的水平，却不能保证在整个短路期间电流都保持恒定。短路结束时机端电压也会提高很多 根据试品开关的电流要求，不同容量的冲击发电机多需要并联运行。这就要求冲击发电机的励磁调节装置可以灵活的进行强励倍数的调整，以满足并联运行短路时的电流和电压要求 因此冲击发电机的励磁系统需要采用专门的技术来控制其短路时的短路电流以及短路前后机端电压保持恒定。并且可以满足冲击发电机并联运行的要求 3 冲击发电机励磁系统预强励技术 为了补偿短路电流的衰减，国外曾经提出过“飞跃励磁”的方法[1]。即用强力的励磁发电机，突然给冲击发电机的励磁绕组，施加高倍数的励磁电压，在冲击发电机定子电压上升到试品所需电压时，进行突然短路。由于在短路前，定子电压上升过程中，阻尼绕组已起作用，因而在短路时，阻尼绕组阻止补偿的作用已减弱，补偿效果就较大 目前的试验方法是冲击发电机定子先建压在进行短路试验，因此“飞跃励磁”的方法已不适用。但其让短路前阻尼绕组起作用的思想可以借鉴 文章提出了一种预强励技术来控制冲击发电机的电压及电流。预强励技术是在短路发生的30ms前，冲击发电机励磁调节装置根据设定的“预强励倍数”先行强励，由于发电机的转子时间常数比较大，等短路的瞬间，第一个周波时的发电机短路电流的超瞬态分量的衰减就可以很好的得到补偿。如果没有预强励功能，励磁调节装置检测机端电压短路的时间常数为20ms，调节控制输出的时间为5ms，第一个周波时的发电机短路电流的超瞬态分量的衰减就无法得到补偿，就不能满足短路电流恒定的要求 在试验过程中根据试品的电流大小和试品的持续短路时间来自动的改变短路时的强励倍数。通过强励倍数的自动改变就可以在短路时补偿发电机短路电流瞬态分量的衰减。并且在短路结束时快速的提高发电机的机端电压，使恢复电压满足要求 使用预强励技术还可以很容易实现不同容量的冲击发电机并联运行 具体的技术方案为：发电机短路前，励磁调节装置首先设置预置强励电压，进行预强励，然后短路时，励磁调节装置动态的调整强励倍数，继而调节励磁电压，以便使短路电流不衰减。在短路试验电流开断后，发电机电压（即试品的工频恢复电压）达到短路前的空载电压时自动取消强励，以使恢复电压在最短时间恢复到空载水平（在取消强励过程中发电机电压不能中断） 应用预强励技术进行冲击发电机短路试验的波形对比见图1 4 结束语 文章根据冲击发电机对励磁系统的特殊要求，采用了预强励的技术，通过灵活地调整控制参数，可以保证冲击发电机短路时产生的电流以及短路前后机端电压恒