十一、电制动功能.doc

EXC9000 用用户户手册手册 第第 11 章章 电电制制动动功能功能 广州电器科学研究院 广州擎天电气控制实业有限公司 用户手册电制动 112 目录目录 1 1 概述概述.3 2 2 电制动的原理电制动的原理3 3 3 电制动的主回路接线电制动的主回路接线.4 4 4 电制动的工作流程电制动的工作流程5 5 5 励磁系统输出电流的控制励磁系统输出电流的控制.8 用户手册电制动 113 1 1 概述概述 我公司在电气制动装置的研究开发和工程实践上有较深入的认识和丰富的经验， 在励磁系统的基础上，结合电制动的使用情况和用户的需求，我们在 EXC9000 型励磁 系统上开发出了由软件实现的电制动功能，称为柔性电制动。 电制动功能，只适用于水轮机组。 2 2 电制动原理电制动原理 发电机解列、灭磁以后，待机组转速下降到额定转速的 50%60%左右，将发电机 定子在机端出口三相短路，通过一系列逻辑操作，提供制动电源，励磁调节器转到电 制动模式运行，给发电机转子绕组加励磁电流。因为发电机正在转动，定子在转子磁 场的作用下，感应产生短路电流，由此产生的电磁力矩正好与转子的惯性转向相反， 起到制动的作用。 电制动有 2 个显著特点： 1. 制动力矩与定子短路电流的平方成正比； 2. 制动力矩与机组的转速成反比，在制动过程中，因为定子短路电流基本不变， 因此随着转速的下降制动力矩反而加大的，制动力矩的最大值是出现在机组将停止转 动前的瞬间； 根据以上特点，为了获得最大的制动力矩，应充分利用发电机的定子容量，使定 子短路电流约等于额定定子电流，而要获得额定定子电流，根据发电机短路特性，励 磁电流应达到发电机空载额定励磁电流值。 电制动一般在 60%额定转速以下投入，由监控系统向励磁系统发出电制动投入令。 由励磁系统配置的专用可编程控制器（PLC）完成具体的电制动流程控制。 在电制动过程中，励磁调节器处于手动方式，控制励磁系统向转子绕组输出恒定 的励磁电流。 电制动时的电流给定值可通过调试软件设定。 用户手册电制动 114 3 3 电制动的主回路接线电制动的主回路接线 在实现电制动的过程中，需由外部提供制动电源，而这与励磁系统的主回路结构 是密切相关的。通常可归纳为两种接线方式，分别见图 11-1 和图 11-2 所示。 图 11-1 中，励磁装置为自并励接线方式，当机端短路时，励磁变无电源。制动电 源来自于专用制动变压器，制动变接至厂用电。也就是说，在发电工况和电制动工况 下，整流电源需经由操作回路控制整流桥交流侧断路器 QL1 和 QL2 进行切换。 图 11-2 中，励磁装置为它励接线方式，即励磁变压器接于发电机断路器外侧，在 发电工况和电制动工况两种不同工况下，整流电源都由励磁变供给。 比较这两种不同的主回路接线方式，图 11-2 的接法更为简洁，不仅可省去制动变 压器和相应的交流侧断路器，励磁装置的控制逻辑也较为简练。 在发电机自并励励磁方式下，励磁变一般都直接取自于发电机机端，图 11-1 的接 线方式更为普遍。电制动过程中，励磁系统向发电机转子绕组提供的励磁电流一般不 超过空载额定励磁电流值，所以，制动变的容量可以选得较小。 -G -LGE ET AVR BT 至厂用电 MT RES FCB QL1QL2 MCB 图 11-1自并励接线方式 用户手册电制动 115 -G -LGE ET AVR MT RES FCB QL1 MCB 图 11-2 它励接线方式 4 4 电制动的工作流程电制动的工作流程 电制动过程的流程控制是通过励磁系统的专用可编程控制器（PLC）实现的。PLC 在实现整个电制动过程中起着关键的作用。下面以常用的图 11-1 的接法为例，说明电 制动的工作流程。流程图如图 11-3 所示。 PLC 完成以下功能： 1、检测电制动投入的条件； 正常停机时，当发电机与系统解列后，监控系统向励磁调节器发出停机令，由励磁 调节器进行逆变灭磁。一般在具备以下条件时，监控系统向励磁系统发出电制动投入 命令。 1）发电机出口断路器分 2）机组停机令 3）导叶全关 4）机组无事故 5）机组转速下降到 60额定值以下 2、当励磁系统的电制动 PLC 检测到电制动投入命令并判断条件满足后， 依次闭锁 用户手册电制动 116 继电保护、分励磁变副边开关 QL1,合短路开关 RES、合电制动电源交流开关 QL2 ； 3、控制励磁调节器转入电制动模式，使得励磁系统向转子绕组输出设定 的励磁电 流值，形成制动力矩，完成电制动。 4、在电制动过程中，任何一步不满足电制动条件，PLC 都将发信号转机械 制动，并 向计算机监控系统发送报警信号，电制动退出；同时进入第 7 步。 5、当机组的转速小于 5%时，电制动完成，PLC 向励磁调节器发出逆变灭 磁信号， 灭磁成功后进入第 7 步。 6、逆变灭磁失败，PLC 将跳灭磁开关，然后进入第 7 步。 6、当完成第 3 步第 5 步或第 6 步后，PLC 同时发信号分电制动电源交流 开关 QL2、 短路开关 RES、合整流变副边开关 QL1,解除发电机继电保护，使励磁装置恢复到正常 开机前的状态。 在电制动过程中，PLC 始终监测整个制动过程是否正常，当遇到以下异常情况时， PLC 将向监控系统发出电制动失败报警信号，并退出电制动过程。此时需要由监控系统 投入机械制动装置完成机组的制动。 1)、QL1 不能分断，或 RES、QL2 开关不能合上； 2)、电制动时间过长。 用户手册电制动 117 电制动令到？ 机端电压小于10% QL1 QL1分断？ RES RES闭合？ QL2 QL2闭合？ t=60S 电制动时间到？ 转速小于5%？ 定子电流为零？ 延时5S， 励磁电流大于50%？ 延时5S， 灭磁成功？ QL1 RES QL2 Y N N Y N Y N Y N Y N Y N Y N N Y Y 图 11-3 电气制动流程图 用户手册电制动 118 5 5 励磁系统输出电流的控制励磁系统输出电流的控制 考虑到各电厂发电机的运行条件不同，在电制动过程中，需要励磁系统