600MW汽轮发电机静止可控硅自并激励磁系统

600MW汽轮发电机静止可控硅自并激励磁系统第一页，共29页。2.

三峡电厂励磁系统简介

三峡左岸电站的励磁系统采用德国SIEMENS公司生产的THYRIPOL静止式可控硅自并励励磁设备，由单元控制室的11面屏柜和励磁变以及阳极电源开关组成。第二页，共29页。3.励磁系统阳极回路

在三峡电厂，我们一般把励磁阳极开关称为交流灭磁开关S102阳极开关和励磁变压器第三页，共29页。4.励磁系统过电压保护设计

在励磁系统保护方案设计中，理论上可行的各种过电压保护措如上图所示：A-

避雷器；

B-

接地电容；

C-

抑制电容；

D-

阻容保护；

E-

整流式阻容保护；F-

硒堆保护；

G-

压敏电阻；

H-

元件综合保护；

I-

可控制硅整定保护。

在三峡电厂励磁系统中，已经存在的保护有：A（励磁变高压测避雷器）、H（可控硅阻容保护）、I（转子过电压跨接器Crowbar)第四页，共29页。5.三峡左岸电站励磁阳极过电压保护研究

2004年7月26日18点48分，三峡左岸11号发电机组励磁变压器B相，因绝缘问题导致烧毁后，三峡电厂联合重庆大学进行《三峡左岸电站发电机励磁阳极过电压仿真及其抑制措施研究》工作。

三峡电厂电气部测控分部也及时对部分机组进行了阳极过电压情况的测试工作，并对国内外励磁系统阳极过电压保护装置进行了调研。

阳极过电压尖峰约为1000V（200MHZ示波器）第五页，共29页。6.重庆大学研究报告三峡左岸电站发电机励磁阳极过电压仿真及其抑制措施研究验收报告

报告编制：廖瑞金，程涣超，冯运重庆大学高压绝缘与电工新技术教育部重点实验室二OO四年十一月

第六页，共29页。7.重庆大学研究报告主要内容

1、项目内容及技术要求2、励磁系统产生换相过电压的原理及各种过电压抑制方式分析3、励磁系统仿真模型的基本结构及验证 4、三峡电站励磁系统过电压抑制方案仿真的分析5、结论和附录

第七页，共29页。8.重庆大学研究报告仿真数据摘要

连接方式电容（uf）电阻（Ω）功率（W）过电压最大值（V）过电压陡度（V/us）整流型1270039201629189．3三角形710360930．88．9三角形3581．439289．13星型5781．4312229．39星型510

1651.5138.9星型520

2029.4V199.4第八页，共29页。9.重庆大学研究报告结论

1、压敏电阻能抑制过电压的幅值，但却反而使过电压的陡度增大；压敏电阻（避雷器）等耗能元件只适合用于抑制大气过电压；2、阻容整流式、三角形以及星型联结的阻容保护都能大幅度地降低过电压的幅值及陡度，其中以三角形和星型联结的阻容保护效果最为明显；3、当采用三角形联结的阻容保护时，推荐电容参数在4～10，电阻参数推荐在2.5～5间选择；4、当采用星型联结的阻容保护时，推荐电容值在5～15，电阻值推荐在2.5～4间选择；5、根据实际需要选择合适的电阻的功率。第九页，共29页。10.励磁阳极过电压保护装置调研汇总表电厂名称阳极电压阻容保护类型电阻参数电容参数过电压尖峰值冷却方式葛洲坝电厂930V（20-21F）三角形阻容保护10Ω5uf500V左右

强迫风冷葛洲坝电厂780V（1-7F）整流型阻容保护1500Ω20uf800V左右自然冷却二滩电厂1014V（GE励磁）三角形阻容保护15Ω2uf

强迫风冷二滩电厂1014V（ABB励磁）整流型阻容保护1500Ω10uf

自然冷却第十页，共29页。11.阳极过电压保护第一次现场试验日期：2004年12月21日机组：5号机空载运行电阻特点：绕线电阻串并联电容特点：SIEMENS电容，5个1uf/AC2100并联接线方式：三角形和星形阻容保护可选电阻参数：22Ω（1800W）电容参数：5μF试验结论：电流大，电阻温度高，需要改进。第十一页，共29页。12.阳极过电压保护第二次现场试验日期：2004-12-24机组：5号机空载运行电阻特点：无感电阻并联电容特点：SIEMENS电容，5个1uf/AC2100并联接线方式：三角形和星形阻容保护可选

电阻参数：17Ω（1800W）电容参数：4μF试验结论：电流合适，电阻温度较高。第十二页，共29页。13.两次现场试验总结表录波图号接线方式试验条件/参数尖峰ΔU振荡次数线电流A温度℃估算功耗备注3

无RC，5F空载，2V/div，2ms/div954V5

73.4V/mm4

无RC，5F空载，1V/div，1ms/div954V5

36.7V/mm7Δ绕线电阻R=22Ω（1800W），C=5μF550V55.0160900W空载，73.4V/mm9Y绕线电阻R=22Ω（1800W），C=5μF770V52.2140600W空载，73.4V/mm10Y绕线电阻R=22Ω（1800W），C=5μF770V52.2140600W空载，36.7V/mm12Δ无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF440V53.85100900W空载，73.4V/mm13Δ无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF440V53.85100900W空载，36.7V/mm14Y无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF550V52.0290800W空载，73.4V/mm15Y无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF550V52.0290800W空载，36.7V/mm19Y无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF707V02.1100900W负载，73.4V/mm20Y无感电阻R=17Ω（1500W），C=4μF707V02.1100900W负载，36.7V/mm第十三页，共29页。14.两次现场试验部分录波图第十四页，共29页。15.三峡电厂阳极过电压保护装置设计保护类型：三角形接线阻容保护电阻参数：R=10Ω/2000W电阻参数：C=4μf/AC4000V保险参数：35A/1140V高压导线：4－6mm2导线，>1500V第十五页，共29页。16.阳极过电压保护装置主要器件选择无感电阻：RC35-40(40Ω/500W)德国电容：MKP－4uf/DC6000V/AC4000V保险芯座：RS31B1140V/35A，NT0160A/1140V

第十六页，共29页。17.阳极过电压保护装置及结构设计示意图

第十七页，共29页。18.三峡励磁阳极过压保护装置现场试验

2005年11月，三峡电厂C修工作开始，我们首先在14号机组上进行安装并做机组空载投运试验。投运试验中，在投和不投阳极过压保护装置状况下对阳极电压进行录波，经过对比试验，证明投入阳极过压保护装置后，换向过电压得到明显抑制。实测回路线电流为7A，当柜门关上后，电阻产生的热量很大，电阻温升最高达到200Cº，即使风机启动效果也不明显。当开门运行后，柜内温度从90Cº左右迅速降到30Cº左右。现场分析认为柜体实际不合理，主要是柜门开孔太小，热量效果较差，不能满足运行要求。参考励磁变的散热方式，将阳极过压保护装置两边柜门开孔，让装置能够自然散热。对柜门进行开孔改造后再投入运行，柜体内的温度明显下降，能够满足运行的要求。在冬修期间VGS机组和ALSTOM机组的阳极过压保护装置柜内温度分别不超过32Cº和40Cº。目前，夏天环境温度有所上升，但柜内温度都不超过60Cº，正常运行。第十八页，共29页。19.阳极过电压保护装置投切波形分析比较

三峡左岸电站有VGS和ALSTOM两种类型发电机组，比较所有机组阳极电压波形，同一机组类型的阳极电压波形基本一致。这里特选取7F（VGS）和6F（ALSTOM）波形进行分析。另外，我们在12F机组上对阳极过电压尖峰进行了放大测试，其波形也进行比较分析。所有波形的测试都是在机组空载100％Ug运行条件下进行。测得VGS机组阳极过电压保护装置的线电流为5.6A，ALSTOM机组阳极过电压保护装置的线电流为7A。由于现在测试所采用的是500MHZ示波器，而以前采用的200MHZ示波器，故现在阳极电压尖峰波形的测量值不同于以前，并且其值比以前高。第十九页，共29页。20.7F未投保护装置时的阳极电压波形图第二十页，共29页。21.7F投上保护装置时的阳极电压波形图第二十一页，共29页。22.7F投与不投保护装置时的阳极电压波形图

第二十二页，共29页。23.6F未投保护装置时的阳极电压波形图第二十三页，共29页。24.6F投上保护装置时的阳极电压波形图第二十四页，共29页。25.6F投与不投保护装置时的阳极电压波形图第二十五页，共29页。26.12F投与不投保护装置时的阳极电压波形图第二十六页，共29页。27.三峡电厂阳极过电压保护装置投运时间统计第二十七页，共29页。28.结论

综上所述，三峡电厂的阳极过压保护装置对励磁变低压侧的尖峰电压起到了很好的抑制作用，其效果非常明显，减小尖峰值300-400V，减小率达到了22%以上，更为重要的是，阻容保护明