发电机励磁系统不均流现象分析

2010-07-30毛立森何靖

综合智慧能源 2010年3期

毛立森,何靖

(国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京 210061)

0 引言

随着电力系统的飞速发展以及单机容量的增加,大型同步发电机所需的励磁功率亦有了明显的上升。目前,励磁系统的功率整流装置通常采用多路并连结构,这就要求多柜并联运行的大功率整流柜间应具有良好的均流系数,以便设备的容量得到充分和合理的应用。为此,在相关行业标准中,对功率整流装置的均流系数做了不小于 0.85的规定。

1 问题的提出

河北国华沧东黄骅电厂(以下简称黄骅电厂)#3机组是 1台 660MW的汽轮发电机组,励磁方式为自并励,额定励磁电流为 4563A。励磁系统配置5台整流装置,单台额定电流为 3 000A。在机组试运行过程中,机组带有功功率 610MW,无功功率 71 MV·A时,励磁系统功率柜输出电流分别是 890,690,590,500,500A,存在着励磁系统各功率装置输出电流不平衡的现象。

2 问题分析

对于自并励励磁系统,其回路可用图 1所示电路图等效。在图 1中:电压源 US1i表示第 i个可控硅整流柜输出电压的大小;US2i表示第 i个可控硅整流柜可控硅的平均通态压降;Ri表示励磁系统中第 i个可控硅整流柜的交直流回路的等效电阻;Li表示励磁系统中第 i个可控硅整流柜的交直流回路的等效电感(包括自感和互感);R表示发电机转子回路电阻;L表示发电机转子回路电感。

2.1 影响均流系数的因素

图1 自并励励磁回路等效电路

(1)可控硅触发的一致性的影响。由于 n个可控硅整流桥公用一个励磁变压器,所以,它们的交流侧输入电压是相等的。据以上分析可知,在忽略可控硅通态压降差异的基础上,如果每个可控硅整流桥交、直流回路的等效电阻和电感都相等,则可控硅触发的一致性直接决定了电压源并联支路电压的大小,从而决定了可控硅整流柜之间均流的好坏。

(2)可控硅平均通态压降的影响。当可控硅触发的一致性很好时,如果每个可控硅整流桥交直流回路的等效电阻和电感也相等,则可控硅平均通态压降将直接影响到可控硅整流柜的均流。

(3)交直流回路电阻和电感的影响。当可控硅的平均通态压降相等,且可控硅触发的一致性很好时,交直流回路等效阻抗的差异将成为可控硅整流柜均流的主要障碍。

2.2 黄骅电厂励磁系统配置情况

(1)采用国内比较先进的 NES5100励磁调节器,对可控硅触发方式采用强触发方式,保证了各可控硅触发的一致性。

(2)整流装置可控硅采用原装进口 ABB可控硅,并对可控硅进行了合理的选择,最大限度地保证了各可控硅平均通态压降的一致性。

黄骅电厂励磁变压器电源从一侧进线的进线方式如图 2所示。

由于#1和#2柜之间连接铜排上流过的电流近似为 1个功率柜输出电流的 4倍,#2和#3柜之间连接铜排上流过的电流近似为 1个功率柜输出电流的 3倍,#3和#4柜之间连接铜排上流过的电流近似为 1个功率柜输出电流的 2倍,所以,对应段铜排的压降与流过的电流近似成正比,进而造成#1柜与#2柜的电流相差最大,#2柜与#3柜以及#3柜与#4柜、#4柜与#5的电流差异逐渐缩小,这与黄骅电厂#3机组励磁系统各整流柜输出是相吻合的。

图2 励磁柜体目前布置

因此,采用合理的布局,尽量减小可控硅整流柜交、直流回路阻抗的差异是提高均流系数的有效手段。如把黄骅电厂交流进线位置布置在 5台功率装置的中间位置,功率装置输出均流系数会有明显的提高。励磁柜体布置如图 3所示。

3 试验

3.1 试验方式 1(左边进线)

试验用可控硅整流装置按照图 4所示方式布置(其中,#6柜为进线位置,该柜退出运行)。

整流电源输入电压为 15V,试验时把整流输出端正负短接,在励磁调节器置“定角度方式”下进行升流试验。试验装置总电流按照黄骅电厂#3机组额定励磁电流(4563A)由30%逐渐增加到 110%进行输出,记录励磁电流在 30%(1 368.9 A),50%(2281.5A),70%(3194A),100%(4563 A),110%(5020A)额定励磁电流下各柜输出情况,试验记录见表 1。