浏览600MW汽轮发电机静止可控硅自并激励磁系统.pptx

发电机出口短路时，短路电流达6～7Ie，冲击 电流高达15-18 Ie。火电厂厂用变分支短路 （厂用电率10％）时，短路电流达110-170Ie， 冲击电流高达280～450Ie，水电厂厂用变 （厂用电率1％）或励磁变分支短路时，短路 电流达1100～1700Ie，冲击电流高达2800～ 4500Ie。
FUR高压限流熔断器组合保护装置 和FSR大容量快速开断装置是由安徽凯 立公司研制的专利技术，它具有断流能 力强，开断速度快等特点,是发电机出口 厂用变、励磁变分支回路等短路容量较 大的场所的快速有效的保护装置。
6.1、高压限流熔断器组合装置作为励磁系统的 短路保护，主接线示意图如下：
励磁变或厂高变高压侧发生短路时的短路电流波 形示意图
4)由于FU的快速性，使故障切除时间大大缩短， 更能有效地保护主机和主变压器。大量的研究 结果表明，只有在20ms之内切除故障，才能 避免变压器的损坏事故。
5) FR限制了FU的过电压，使操作过电压小于 2.5倍相电压。FR吸收了FU开断过程中主机、 主变及线路磁场能量和开断过程中电源提供的 能量。使FU开断时的电弧能量降低至允许值
使用FUR以后，当出现励磁变或厂高变一次侧 短路时，如上图所示，熔断器FU在t1时间内熔 断截流，并产生弧压将电流迫入非线性电阻FR 中快速衰减。此时短路电流只上升到Ip ，仅 为预期短路冲击电流的1/5～1/10。FU的作用 是限流截流，产生弧压；FR的作用是限制弧压， 吸收磁场能量，减轻对FU的压力，并快速将电 流衰减至零。
6.2、大容量高速开关装置
大容量快速开断装置具有额定电流 大（12KA）、断流能力强（240KA）， 开断速度快（3ms以内切除故障）等特 点。对于传统的断路器保护方式来说， 大容量快速开断装置在开断技术上是一 个重大突破。
1传统的断路器保护方式存在的问题： （1） 开断的时间长、冲击电流大；
以下，从而使开断容量及可靠性大大提高。
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高压限流熔断器组合保护装置由安徽凯立科技 股份有限公司研制，额定电流能做到400A， 开断电流高达160KA。该装置于1997年11月 获得国家专利证书，在发电机励磁变，厂用电 分支获得大量应用。
诸如：葛洲坝电厂、吉林白山电厂、四川宝珠 寺电厂、贵州东风电厂、乌江渡电厂、黄河万 家寨电厂、江西万安电厂、新安江电厂、山西 神头火电厂等近300多家大中型电厂。
非线性电阻导通后吸收磁能，并把过电压限制在 允许的2.5倍相电压之内。额定电流大（可做到 12KA），开断能力强（240KA），截流时间短。
与传统的断路器开断方式相比具有以下显著特点：
1） 速动性提高20倍以上。短路电流在1ms以 内被截流，3ms之内衰减到零，故障被完全切除。 传统的断路器保护方式最快也要75ms，至少为 FSR的25倍。
5.2:白山电厂现场试验
2000年5月15日,由东北电管局、白山电 厂、葛洲坝电厂、凯立公司等单位参加, 在白山电厂300MW2＃机组进行了交流电 压灭磁现场试验。
试验工况一（试验波形图见下图）：励 磁电流为200A,阳极电压为247V。灭磁电 阻灭磁时开关弧压为1173V。
图4U1:转子电压 U0:励磁电压 I1:灭磁电流 I2:励磁电流
如图一所示短路故障后，继电保护动作 时间为30～40ms,断 路器固有分闸时间为40～80ms，燃弧 时间要10～20ms, 故障切除时间长达 80～140ms。
对于50HZ的电网，短路后5～10ms之 内达到冲击电流最大值。早在断路器开 断之前，系统的设备就已经受到了3～4 次大电流的冲击。
大容量快速开断装置主要由桥体FS、熔断器FU、 非线性电阻FR及测控单元等组成，简称FSR 。
测控单元定期检测电流和电流变化率，短路时向 桥体发出分断命令。
正常时的工作电流经桥体流过，接到测控单元的 分断命令后，桥体在0.15ms之内断开，电流转 移到熔断器。经0.5ms熔断器熔断，产生的弧压 使非线性电阻导通。
由于FU的限流性和快速性，采用了FUR后原系统 将具有如下的优越性：
1)由于 FU 的快速性和限流性是由物理特性所决定， 而无机械拒动作的可能，所以可靠性高。
2)由于FU的限流性，主机、主变及真空断路器不 再受峰值电流冲击，延长了使用寿命，大大提高 了系统设备在动、热稳定方面的安全裕度。
3）励磁变高压侧加装FUR装置不但在励磁变内部 匝间短路、励磁变高压侧短路时能快速有效保护。 同时当功率柜内部出现短路、励磁变低压交流侧 短路时也能快速有效保护。
试验工况二：（试验波形见下图）励磁电流为932A,阳极 电压为1000V。灭磁电阻灭磁时开关弧压只有200V，开关 跳开时只听到轻微声响,后检察开关触头未发现烧损现象。 U1:转子电压 U0:励磁电压 I1:灭磁电流 I2:励磁电流
5.3 结论
随着交流电压灭磁理论的提出、论证，以 及经过实验室、现场的试验，验证了交流电压 灭磁技术理论的可行性；证明在大型同步发电 机自并励系统中运用交流电压灭磁技术，各种 工况下都可以使非线性灭磁电阻可靠灭磁；交 流电压灭磁解决了大型同步发电机自并励系统 灭磁的技术难题；同时利用交流电压灭磁技术 可以降低开关的技术要求，减少开关的造价。
（２）由于冲击大，时间长，使得在系统设计 时，就要对发电机、变压器、互感器、母线、 绝缘子、金属构架等设备在动稳定性和热稳定 性方面要考虑留用足够的余度，这就必然要增 加很多投资。
（３）断路器开断能力不足（63KA，最大 80KA）发电机、厂用电分支无保护。
目前，在系统中并网运行的200MW及以上 大型机组已经很多，600MW及以上机组也已 投产多年，这些大型机组发生出口短路时，电 流超过80KA，厂用变或励磁变分支短路时， 电流将超过100KA，发电机出口或厂用分支无 法选到合适的断路器，人们不得不耗费很多资 金把发电机至变压器之间设计成封闭母线，还 有的厂用变压器、励磁变压器由三个单相变压 器组成，意在尽量避免出口短路，但是当发电 机出口发生间歇性弧光接地时，非故障相避雷 器动作或绝缘薄弱环节击穿等等，都会导致发 电机出口相间短路的发生，后果不堪设想。