自動滅磁裝置

針對大型發電機磁場開關滅磁可靠性方面存在的問題,提出一種全新的超級安全自動滅磁配置方式,並定名為“無源零開斷的自動滅磁裝置及方法”。本發明運用無源電力電子器件,組成多個功能組如附圖中(11)、(12)、(13)、(14),與勵磁主迴路構成拓撲網路的巧妙連線,使之既不影響正常運行的參數性能,又隨時為事故滅磁做好準備,還順便提供了強大的吸收諧波過電壓的功能,一但接到滅磁指令,雙重啟動功能組(14)動作,接通(11)放電移能功能組的放電通道,預充電容器迅速放電轉移磁場電流,再反向充電建壓導通滅磁電阻(17)完成滅磁。本發明也是一套新型的滅磁技術方法,將難以控制的滅磁過程完全掌控起來,不但滅磁性能大幅提升,成本造價卻可節約五成以上,具有很高的性價比。

研究一種即有高效率、高性能,又有高可靠的新型自動滅磁方式。技術關鍵是首創超高電氣強度下的磁場電流轉移新技術,徹底擺脫了開關的束縛,通過巧妙的電路結構和參數配合,即可實現對任何容量、任何參數發電機組的可靠滅磁,重點解決的技術問題就是,利用無源電力電子器件,實現零電流、零電壓的零開斷滅磁。
預計達到的技術經濟指標為,徹底杜絕發變組事故滅磁或勵磁系統故障誤強勵滅磁,因磁場開關容量不足而燒毀的事故,或因滅磁時間長、滅磁不成功而導致發變組事故擴大的情況發生,減少一次這類事故就相當於數倍該項目投資的損失。同時該裝置性能很高但造價平平,具有很高的性價比和很低的維護成本,相比動則數十萬的進口龐然大物來,可謂物美價廉、簡單可靠。
該技術成果,就是根據具體的對象而設計的一套技術方案和計算方法,可以根據用戶需求提供全面的技術服務,所依託的就是葛洲壩電廠的機組模型,對大型水電廠具有典型的代表性,當然對三峽電廠等超大型機組也具有套用價值和實際需要,以應對和解決三峽機組滅磁存在的潛在危險,我們用該計算分析方法對三峽滅磁所作的分析,已經證明了這方面問題的存在。
特別是針對十一五期間國家水電發展的規劃,一大批超大型水電機組的投產,若能運用此項自主創新的自動滅磁新技術,解決好機組滅磁安全的問題,其技術經濟指標和效益是巨大的,簡單列表對比如下:
技經性能滅磁方式磁場開關的安全電應力(KJ)極限滅磁要求的電應力(KJ)結構複雜性滅磁不安全性性能係數經濟合理性(萬/套)性價比
GZB國產開關/ZnO150400356300.2
GZB進口開關/ZnO120240455500.1
上項改進配置ZnO∥Rx1201204315500.3
SX全進口配置/SiC24060054252500.1
SX零開斷自動滅磁/ZnO0483130500.6
SX無開斷自動滅磁 481132400.8
GZB零開斷自動滅磁/ZnO0153115250.6
GZB無開斷自動滅磁 151112150.8
自99年、2000年連續發生DM4雙斷口開關,在誤強勵滅磁燒毀事故後,我們圍繞滅磁方式、滅磁容量、滅磁能力、滅磁特性等問題開展了多方面、多層次的研究工作,這些研究也逐步揭示了滅磁失敗、燒開關的根本原因,就是開關遮斷容量不能滿足機組誤強勵工況的滅磁要求,以及開關的接線方式不合理,這就是傳統強開關滅磁的致命弱點,不論是國產的還是進口的都存在。國外產品要稍好一些,不在於它的開關,而在於它配的滅磁電阻,多為SiC非線性電阻或線性電阻,使開關實現了軟開斷,常規參數下開關的遮斷容量並不大,但是在超強極限參數下是否還能滿足就要具體分析了,就目前所見到的滅磁配置都存在一定問題,要么開關容量不足,要么滅磁電阻不合適,而且就了低就不了高,就了高又損失了低,這就是滅磁問題的最大困難之所在,要想突破也在這裡,就是解決好大參數下的建壓能力問題。
若想解決這個問題,有兩個思路:之一,繼續走強開關遮斷的路,所以就有了四斷口、八斷口的滅磁方式,但是斷口總是有限的,誰又能保證多斷口滅磁就一定不會燒了嗎?再多斷口的開關仍然是開關,它也不能擺脫開關所具有的特性和缺點。之二,超越開關,充分利用現代勵磁的特點,其近乎完美的滅磁性能,是靠巧妙的電路結構和精確的特性參數的配合來實現的,無需複雜的控制裝置或繁複的機械結構,具有超常的可靠性和穩定性,並突破了滅磁開關容量和遮斷能力的限制瓶頸,可以滿足各種容量和工況(包括空載誤強勵、機端三相短路)的滅磁要求,同時兼顧常規參數和極限參數的差異。
新的思路中融匯了多種滅磁方式的優點,克服各自的不足,突破性的解決了關閉整流器和轉移磁場電流的技術關鍵,加以巧妙的電路組合,構成完善的拓撲結構,從而實現了磁場斷路器(FCB)的零電氣強度分閘,即零開斷滅磁技術,磁場開關不再承受高電氣強度、高容量的遮斷壓力(或電應力),是對直流電感負載大電流強開斷技術的根本性的突破,也是對大型、超大型同步發電機,特別是水電機組,極高電氣強度下遮斷轉移磁場電流的巧妙解決方案。
以上是我們前期研究已經取得的實際進展,也是二十多年來滅磁研究的積累與深化,基本完成了文字上、理念上、原理上和方法上的研發工作,新型自動滅磁方式的原理結構已經確定,配套的分析計算方法也趨成熟,並申報了國家發明專利,專利申請號:200510019636.1,發明名稱:無源零開斷的自動滅磁裝置及方法。實現了長江電力成立幾年來的又一項自主創新的技術成果,在各級領導的關注支持下,此項目正在開展實質性的產品和套用的研究和試驗工作,預計明年上半年即可實現工業試驗和試運行,介時將全面完成該科技成果向實用化、產品化和市場化的轉化工作,突破該技術領域的某些限制瓶頸和壟斷封鎖,真正主導和掌握大型電機滅磁技術的主動權,這不僅僅是滅磁方式上的完善和突破,更是精典電機滅磁技術、滅磁理論的跨越和突破,更符合現代大型、超大型電機勵磁技術的發展需要,也是我們勵磁人對國家電力事業和科技創新的一點貢獻。

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