电气制动原理及其实际应用电气制动原理及其实际应用.pptVIP

电气制动及其在大型抽水蓄能机组中的应用 2002.11 西安 广州蓄能水电厂 郭海峰 水轮发电机组共同关键问题:制动停机 起动、停机频繁 较大转动惯量 短时间内不能自主停下 长时间处于低速运转状态,对机组的推力轴承极为不利 传统机械制动的缺点 金属粉尘污染机组 机械故障卡涩 其它安全运行隐患 电气制动的优点 安全 环保 简便 高效 基本工作原理 纯电感电枢反应 电流与转速的关系式 定子绕组中的短路电流是一恒定值 不随机组转速的降低而变化 各种制动力矩与转速的关系 电气制动力矩与转速的关系 高速区 水轮机转轮的水阻力矩起主要制动作用 转速相对较低区间内 定子绕组短路铜耗形成的电气制动力矩起主要作用 其他的制动力矩 随着转速的下降而急剧下降 只有电气制动功率与转速无关 广州抽水蓄能电厂的电气制动 广州抽水蓄能电厂 目前世界最大的抽水蓄能电厂 8台300MW的电动发电机组 A厂: 4 x 300MW ALSTOM B厂: 4 x 300MW SIEMENS 机组参数 额定功率：300 MW 定子额定电压：18 kV 定子额定电流：10.692 kA 额定励磁电压：330 V 额定励磁电流：1818 A 转动惯量：3300 tm2 制动励磁电流：1090 A 电气制动计算时间：153 s 广蓄电气制动的评价 运行近10年 可靠 稳定 制动过程中机组温升小于5℃ 广蓄电气制动刀的参数 型号：SB250 最大电压：24kV 额定电压：18kV 额定电流：12000A 关合容量：8000A（在6%额定电压下） 短时耐受电流：60kA (3秒) 广蓄电气制动的评价 运行近10年 可靠 稳定 制动过程中机组温升小于5℃ 多发问题: 位置接点 间接传动机构 快速刀闸缓冲块等 电气制动在实际应用中应注意的几个问题 短路制动刀的选型 控制回路的设计 停机命令 断路器在跳闸位置 转速 刀闸位置 励磁信息 机械闭锁 电气闭锁 制动电流的选择 调整励磁电流 制动电流增大 更好制动效果 一味追求缩短时间 安全风险 以额定定子电流为标准 适当追求时间时：1.1至1.3倍额定定子电流 结论 简单，可靠，良好制动效果，满足现代大型水电厂制动要求 无噪音、污染，是一种理想的环保技术 易自动控制，适合现代控制 电气制动与励磁统一规划设计，减少设备，节省投资 * * 电气制动＋机械制动 现代大型水电厂的制动要求 电气制动的原理 忽略定子直流电组 R 后 损耗产生的原因 制动功率 制动力矩 水轮机转轮水阻损耗 ∝ ∝ 发电机风摩擦损耗 ∝ ∝ 轴承摩擦损耗 ∝ ∝ 定子绕组铜损耗 常数 ∝ 励磁电流恒定不变的情况下 ： 电气制动力矩与转速之间成反比 过早地进行电气制动对缩短停机时间帮助不大 电气制动过程的持续时间计算微分方程 实现方式 定子三相短路制动 高压侧短路制动 逆变制动 ? ? 接线示意图 ? ? ? 优点 转动能量消耗在短路的发电机定子里，实现方便 变压器可提供附加制动损耗，制动效果甚佳 能量可以回馈到电网 缺点 ? 高压短路开关操作寿命要求高 容量受电力电子器件功率所限，不能太大 应用情况 世界范围内目前应用最广泛 国内：无；国外：应用较少，主要在前苏联地区 我国的潘家口抽水蓄能电站等 几种常用电气制动方式的比较 广蓄电气制动的构成 制动情况 （投入速度） 自然减速时间（s） 电气制动减速时间（s） 机械制动减速时间（s） 总时间（s） 正常（电：50%Vn；机：5%Vn） 180 100 5 285 仅机械制动（20%Vn） 186 / 56 242 故障情况（25%Vn） 143 / 71 214 广蓄机组在各种情况下制动过程时间统计表 广蓄电气制动运行控制流程图