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200MW汽轮发电机组灭磁方式探讨及交流励磁机灭磁方式的应用（2） |
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| 200MW汽轮发电机组灭磁方式探讨及交流励磁机灭磁方式的应用（2） |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 16:31:54  |
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（3） 发电机有比较强的阻尼，而且运行力率高，使快速灭磁的作用明显降低。
（4） 快速灭磁对大型汽轮发电机的实际影响
以—台200MW发电机为例，其参数为：
Tdo=7.68″ X′d=24.23% Xd=195%
Xd=14.44% X2=17.62% TF=5S
分别计算Tm，T′m，Tm3，T′m3d，Tm2和T′m3d，结果列于表1
表1 快速灭磁的影响
Tm 工 况 自然灭磁 （单位）秒 快速灭磁的影响 不计及阻尼效应 计及阻尼效应
空载 7.68 1.87 3.92
二相短路 1.51 0.38 0.77
三相短路 0.95 0.24 0.49
③Q轴磁通过灭磁的影响
发电机空载运行或三相短路时，发电机只存在D轴磁通。但发电机额定运行，特别是高力率运行时，Q轴磁通占的比例很大，而Q轴磁通是不受快速灭磁影响的。
表2列出了有功功率为额定时D、Q轴磁通分量之比。
表2 D、Q轴磁通变化表
功率因数 0.85 0.9 1.0
D轴磁通 1.0 0.94 0.67
Q轴磁通 0.55 0.63 0.78
④ 灭磁速度对发电机故障程度及修复工作的影响
发电机内部故障时，灭磁对限制故障的发展是很重要的，这里的关键在于是否能及时实现灭磁。例如：马头电厂#7机（QFQS-200-2），1985年11月3日运行中由于C相接线盒焊接不良，造成BC相间短路，差动保护动作，发电机主开关跳闸，但DM2灭磁开关拒动，远方操作也跳不开，直至值班员跑到开关站间才手动断开DM2，这样使故障时间持续很长，发电机静子绕组严重烧坏，转子铁芯及绕组也有局部烧伤。
汽轮发电机自然灭磁和快速灭磁，在灭磁时间上相差不多，这对发电机故障时损坏程度的影响较小的，一般不会影响发电机的修复时间。只有在下述临界情况下，即当发电机发生两相对地短路，使发电机铁芯烧坏，如果能快速灭磁，烧坏的铁芯可以局部修复，而采用自然灭磁时，铁芯的烧坏程度就会扩大到必须取出所有静子线棒，更换矽钢片才能使发电机修复运行，只有这时，快速灭磁才有意义。但是，实际上现代大型汽轮发电机两相对铁芯的短路事故极少，更难遇到这样一个临界状态，即电弧早熄灭1～2秒铁芯可以局部修复，如果延长1～2秒就必须取出线棒大修。
在我国历年来对发电机事故的调查统计中，未发生发电机两相对铁芯短路，如果延长2～3秒灭弧，铁芯烧坏的程度就需要将静子铁芯重新组装的情况。从1978年至1990年的统计中，共发生铁芯事故9次。100MW以上汽轮发电机未发生过两相对铁芯短路的事故，和因此而造成的烧坏事故。100MW以上汽轮发电机两次铁芯严重烧坏的事故均与励磁回路无关，发电机均未跳闸灭磁。所以其损坏程度与灭磁速度无关。
从上述1985年马头#7机事故还可以看出，发电机内部不对称故障时，长时间不灭磁也可能导致转子铁芯和绕组的损坏，这种情况，在灭磁开关拒动时是完全可能发生的。依靠发电机磁场回路内的灭磁开关动作的方案都存在这种危险。采用自然灭磁时，即采用交流励磁机灭磁的方案，虽然灭磁时间常数增加了零点几秒，但不会导致转子铁芯和绕组因负序电流而受到烧伤。以东方电机厂200MW（QFQS-200—2）汽轮发电机为例，根据试验实测，其稳态负序能力为15%，暂态负序能力（I2t）为10.8，国标的规定值为8，部标的规定值为7。按发电机的设计值计算（Td0=6.55秒，Td3=0.803秒），发电机机端两相短路时的I2t值为4.33，小于部标、国标和制造厂提供的容许值。按实测值计算，（Td0=7.55秒，Td3=1. 93秒）为6.13，也低于规定的容许值。
由上可知采用交流励磁机灭磁代替发电机磁场灭磁，在技术上是可行的，另外此方法不仅节省了费用，而且使磁场回路结构简单、安装调试方便，运行维护简单，可以大大的提高灭磁回路的运行可靠性。
四、河南新乡火电厂发电机交流励磁机励磁系统灭磁方式的改造措施
新乡火电厂#4、#5机（200MW）为哈尔滨电机厂生产的200MW（QFSN-200-2）机组，其发电机励磁系统是哈尔滨电机厂配套的带永磁副励磁机的交流励磁机---静止硅整流器励磁系统，即通常所说的“三机”交流励磁系统，但其灭磁方式仍用直流励磁机励磁系统所采用的灭磁方式,即在发电机转子回路上装设大容量直流断路器的灭磁方式。
新乡火电厂#4、#5机（200MW）励磁系统在运行中存在许多问题，主要为其发电机转子回路沈阳开关厂生产的DM2-2500型灭磁开关运行中出现的问题：
⑴机构部分动作不灵
⑵小电流时电弧不能进入灭弧栅，造成过电压或烧坏灭磁开关。
⑶热容量不满足要求
DM2开关的最大额定电流为2500A，而200MW的发电机，其额定励磁电流为1760A，强行励磁电流为3520A，如果在顶值励磁时灭磁场，也不能保证可靠灭弧，此外，发电机额定工况下断开DM2 开关时也易发生开关烧坏的事故。
⑷安装调试维护复杂。运行中的DM2开关故障，缺陷较多，触头经常发热，影响负荷，不利于长期安全可靠运行。
⑸ DM2开关与励磁机灭磁包含问题，在事故情况下，DM2跳开，在强励情况下灭磁。
为了提高发电机励磁系统的工作可靠性，改善电力系统稳定运行状况，同时降低机组运行维护人员的劳动强度，提高工作效率，在充分的理论分析及考察的基础上，新乡火电厂对#4、#5机励磁系统进行改造，具体如下：
① 发电机改造为有两种互相独立的灭磁手段，以保证发电机内部故障时能可靠灭磁，确保发电机安全，既对交流励磁机灭磁，采用两种互相独立的手段，互为备用，提高可靠性。一种手段是跳开交流励磁机磁场开关实现灭磁；另一种手段是控制励磁调节器的输出至最小（采用全控桥时使之逆变，输出为负；半控桥时使a最大，输出为零）如图2所示。
②对灭磁系统进行简化，将原DM2灭磁开关用铜排短接，由于无备用励磁，切换柜中BLK、GLK刀闸拆除，以避免GLK运行中长期过热造成隐患，同时简化回路。取消了转子回路的大容量直流灭磁开关后，解决了灭磁开关误掉和拒动以及因触头发热而造成降负荷的因素，减少了因人为因素造成转子回路开路的可能性，还节省了投资、减轻了运行、维护、检修调试的工作量，提高了励磁系统的可靠性。
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