电气制动原理及其实际应用

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

1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

2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

3电气制动的优点

安全环保简便高效4电气制动＋机械制动现代大型水电厂的制动要求5电气制动的原理6基本工作原理

纯电感电枢反应

7电流与转速的关系式

忽略定子直流电组R后8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

9各种制动力矩与转速的关系

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∝10电气制动力矩与转速的关系

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

11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

12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

13电气制动过程的持续时间计算微分方程14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

15广州抽水蓄能电厂的电气制动16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:4x300MWALSTOMB厂:4x300MWSIEMENS17机组参数

额定功率：300MW 定子额定电压：18kV 定子额定电流：10.692kA额定励磁电压：330V 额定励磁电流：1818A 转动惯量：3300tm2

制动励磁电流：1090A 电气制动计算时间：153s18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℃

19广蓄电气制动的构成

20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）1801005285仅机械制动（20%Vn）186/56242故障情况（25%Vn）143/71214广蓄机组在各种情况下制动过程时间统计表

21广蓄电气制动运行控制流程图

22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)2324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

25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26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

27结论

简单，可靠，良好制动