某700MW水电机组

1、某700MW水电机组磁场断路器和励磁变参数选型的复核和建议陈福山目 录1. 投标单位在投标书中对磁场断路器提出的部分性能保证值 2. 磁场断路器的国际标准和最大分断电压/最大断流弧压定义 2.1 磁场断路器的国际标准 2.2 最大分断电压和最大断流弧压的定义和灭磁参数选择的计算公式 3. 最大断流弧压的复核 3.1 对HPB45-82S最大断流弧压的复核 3.1.1 HPB断流弧压的型式试验值和国内对HPB断流弧压的检测值 3.1.2 对HPB最大断流弧压试验数据特点的分析意见 3.1.3 该发电机励磁系统失控误强励灭磁电路参数的估算 3.1.4 某发电机误强励事故录波中显示HPB60-81S

2、的断流弧压 3.1.5 对 HPB60-82S的最大断流弧压的推断 3.2 对CEX98 5000 4.2 的最大分断电压/最大断流弧压的复核 3.3 对UR40-64S最大断流弧压的复核 3.3.1 投标提出的资料和投标人的答疑 3.3.2 UR40-64灭弧栅片间隙的数量和间隙弧压值的调查和结论 4. 对励磁变压器选型参数复核和选择建议 4.1 发电机励磁系统参数 4.2 投标单位在投标书中对励磁变压器提出的部分性能保证值 4.3 励磁变压器部分参数复核和选择建议 (1) 励磁变压器二次电压 (2) 励磁变压器二次电流 (3) 励磁变压器容量 (4) 励磁变压器短路阻抗UD% 5 对磁场断

3、路器额定短时电压及最大分断电流的复核 6. 对磁场断路器的选择计算的复核和建议 6.1 对灭磁装置选择原则的补充 (1) 应能够完全独立工作 (2) 失控误强励时：Ifmax3 Ifn，UGmax1.5 UGn (3) 灭磁时间要短 (4) 建议用作断流移能灭磁的双套冗余配置 6.2 从对断流最大弧压要求上选择磁场断路器 (1) 最大灭磁电压Ufde的选择 (2) 励磁装置输出最大电压值Emax (3) 对断流最大弧压要求 (4) 最大分断电流选择 7. 结论 参考文献 前言在某700MW水轮发电机励磁系统及其附属设备的技术投标文件中，各投标单位选择采用不同的磁场断路器。本文针对磁场断路器选型

4、影响最大的最大分断电压/最大断流弧压、最大分断电流的性能保证值和与磁场断路器选型有关的励磁变压器的主要参数选择进行复核，并对磁场断路器的选型提出建议。1. 投标单位在投标书中对磁场断路器提出的部分性能保证值 投标单位在投标书中对磁场断路器提出的部分性能保证值见表1 表1投 标 单 位投 标 1投 标2投 标3投 标4投 标5投 标6型 号HPB45M- 82SHPB45M- 82SHPB45M- 82SHPB45M- 82SCEX98 5000 4.2UR40-64S额定电压 （ V）2000 2000 2000 2000 1500 4000额定电流 （A） 4500 4500 4500 45

5、00 5000 4000额定最大分断电压/最大断流弧压（V）4000/2000(26003000见P.5、6的说明)4000/4000(26003000见P.5、6的说明)4000/4000(26003000见P.5、6的说明)4000/4000(26003000见P.5、6的说明)3000/无(2400/3000)4000/<4000(60008000) 额定短时电压（V）2000(2000)4000(2000)4000(2000)4000(2000)依订货情况确定(1500)<8000(4000)额定短时电压分断电流（kA）35(75kA， 10ms) 140(75kA， 10

6、ms) 140(75kA ，10ms ) 140(75kA， 10ms) 5(1000V55kA2000V35kA15ms) <15(55kA, 15ms) 额定最大分断电压下最大分断电流(kA)75(无,只有电阻短路条件下分断能力：1600V140kA) 75(无,只有电阻短路条件下分断能力：1600V140kA)75(无,只有电阻短路条件下分断能力：1600V140kA) 75(无,只有电阻短路条件下分断能力：1600V140kA) 35(1000V55kA, 2000V35kA ,15ms)55/15ms(无，只有遮断能力： 4000V 55kA 15ms) 分闸时间(ms) 20

7、 20 20 20 70 25分断拉弧断流时间(ms) 20 5 5 5 85 0.4最大灭磁电压(V) 2100 1882 1882 1882 1100VSiC 2100ZnO 1700注：上表(XXXX)内容是复核后数据和说明，理由详见下述2.和4.节的说明。2. 磁场断路器的国际标准和最大分断电压/最大断流弧压定义2.1 磁场断路器的国际标准 该招标文件中提出的发电机磁场断路器(field breaker)的各项性能参数的名称是参照国际公认的标准ANSI/IEE C37.18-1979 R(1997) 用于旋转电机的封闭式磁场放电断路器“American National Standar

8、d enclosed field discharge circuit breakers ”标准和国内作灭磁计算时通用技术参数提出的。 而大部分投标单位推荐的磁场断路器选型（主要是 HPB和UR型）却是 ： 主要用于电动牵引设备直流线路上的高速直流线路断路器“HIGH-SPEED DC CIRCUIT-BREAKERS”；它们的型式试验都是根据IEC推荐的技术标准，77发行版，1968年笫二版，电动牵引设备标淮生产制造的。 我们发现有的投标单位没有按照C37-18的规定填写标书上要求的磁场断路器型式试验的性能保证值，而是用按照IEC77标准作的高速直流线路断路器的型式试验成果代替填写性能保证值，

9、因而出现一些不准确处。由于篇幅限制，本文只对影响磁场断路器选型的部分性能保证参数作复核。2.2 最大分断电压和最大断流弧压的定义和灭磁参数选择的计算公式C37.18给出磁场断路器额定最大分断电压(UIRmax)的定义是：磁场断路器主触头在分断发电机定子发生三相突然短路等严重事故时所产生的最大转子励磁电流(Ifmax)时所需要和允许的和能够产生的最大直流电报压值。给出的灭磁电阻和最大分断电压参数的选择计算公式为： UIRmaxIfmax×Rd+Emax (1) 式中：Ifmax是设计选用灭磁时要切断励磁电流的最大直流分量Rd是设计选用的 灭磁初要把切断的励磁电流直流分量转移到灭磁电阻中

10、去时灭磁电阻的电阻值(对线性电阻)或动态电阻值(对非线性电阻) “Ifmax×Rd”在国内灭磁计算中,为磁场断路器断流灭磁初瞬把励磁电流转移注入灭磁电阻中形成转子绕组的最大灭磁电压(反相电压)值Ufde Emax是磁场断路器断流灭磁初瞬励磁变压器二次电压经可控硅整流桥输出的最大电压代数值(即整流装置逆变时为负值，正常工作或误强励时为正值)1 国内在灭磁计算、磁场断路器选型、制造和试验中习惯采用“最大断流弧压” UARCmax这个参数，它是在磁场断路器作分断给定电路条件下最大直流电流的型式试验中实测确定的。它在灭磁计算中应用与最大分断电压基本类似。 国内曾实测部分引进磁场断路器的最大断

11、流弧压，发现通常它比给定的最大分断电压略大一些，也就是从设计选型计算中，最大分断电压比最大断流弧压小一些，设计上多留一定裕度。国内采用UARCmax作灭磁选型计算时在上述公式中加入一个安全裕度电压K(200300V)。 据此，上述公式(1)可以转换为下述公式： UARCmaxUfde+Emax + K (2)3. 最大断流弧压的复核3.1 对HPB45-82S最大断流弧压的复核3.1.1 HPB断流弧压的型式试验值和国内对HPB断流弧压的检测值瑞士Scheron公司对HPB提供的型式试验报告和产品说明书2和合肥科聚公司曾做过HPB60-82S断流弧压检测3所提供数据综合归纳成下表： 表2来源试

12、验项目L(H)/R()或(s)值切断电流峰值Îd (kA) 断口最大弧压值Ùd(kV) 录波图型式报告2HPB45-82电气寿命试验12.6ms180次，间隔2min4.63-4.77kA2.69-3.36kV4.1.2HPB45/60-81/82短路试验110/13.1ms3次,间隔2min50.6-61.2/46.2-53.0 kA2.40-2.48/3.83-3.89 kV4.2.1和4.2.3HPB60-82短路试验213.1/99ms3次间隔2min46.2-53.0/9.39.8 kA3.83-3.89/3.093.44 kV4.2.3和4.2.4.1 HPB6

13、0-82短路试验3电阻性3次间隔2min73.284.0 kA2.732.78 kV(1)4.2.4.2HPB60-82短路电气寿命试验电阻性10次间隔2min69.584.2 kA2.642.98 kV(1)4.2.4.3合肥弧压试验3HPB60-82弧压试验10.3H/0.13s0.4kA0.8kV(2)之1HPB60-82弧压试验20.3H/0.13s0.8kA2.5kV(2)之2HPB60-82弧压试验30.3H/0.13s0.9kA2.7kV(2)之3HPB60-82弧压试验40.89H/0.1 8.9S0.45kA2.6kV(2)之43.1.2 对HPB最大断流弧压试验数据特点的分

14、析意见 从上表数据对比可见 ：HPB的最大弧压的具体数值取决于多种因素。定性分析，它随着切断的电流数值增大减小而增大减小，同时它又随着切断电路的时间常数增大减小而增大减小，但是其变化率并不遵循一个固定的比率；而且相同条件下断流，弧压值分散性很大，不是一个恒定数值。断流弧压实测值的变化范围是800V3890V。这些都是设计选型灭磁计算时必须注意的特点。HPB断流弧压的实际型式试验和合肥捡测数值均小于4000V，而且具有上述变化的特点，投标单位在该投标书性能保证值和灭磁计算中对HPB45-82S都填写为“4000V”，显然有疑问，必须复核。要复核，首先要查明该发电机严重事故灭磁时的电路参数。 3.

15、1.3 该发电机励磁系统失控误强励灭磁电路参数的估算假设：该发电机组励磁系统发生如同某电厂的失控误强励事故4,灭磁时励磁电流已升到3倍额定励磁电流为3298×3=9894A，在这样条件下灭磁，铁芯已经严重饱和，该发电机如果采用HPB45-82S，断流的电路时间常数是多少？发电机制造厂没有提供，我们已发传真查询，尚未见答复。 目前只能初步分析估算：型式试验成果表中只有HPB60-82在电路时间常数为99ms条件下，切断电流9.39.8kA短路断流型式试验条件与上述该励磁失控误强励断流条件(9.894kA)相接近。三次型式试验断流弧压值实测为3.093.44kV。 对该发电机在励磁电流为

16、9.894kA时断流励磁电路时间常数的估算： 投标3在该投标书中静止励磁系统计算书中提出“发电机空载误强励励磁电流达到9894A时断流灭磁，灭磁电阻吸收能量WfdR的计算值为8017kJ。”参考国内灭磁计算经验数据(见参考文献5)：灭磁过程灭磁电阻吸收能量WfdR是磁场绕组储能Wfd的0.73。5即 Wfd=WfdR÷0.73=8017÷0.73=10982 kJ 因为磁场绕组储能Wfd与当时绕组电感值L的关系式是： Wfd =0.5 L I2 所以 L= Wfd÷(0.5 I2)=10982000÷(0.5 ×98942)=0.224H 磁场

17、绕组电阻值 Rf(90)=0.1015 则断流初瞬励磁电路时间常数：Tde =L/ Rf(90)=0.224/0.1015=2.2s 必须指出：这个值的正确性取决于上述WfdR的计算值，即灭磁计算中对灭磁初铁芯饱和系数取值的正确性。按专业管理范围来讲，该值应由发电机制造厂确定，准确度才有把握，所以建议向电机厂查询落实。 我们在投标单位提供的型式试验报告中是查不到HPB45-82S在电路时间常数为2.2s的条件切断直流电流9894A时能够保证的断流限弧压值。所以有必要要求投标单位补充提供该条件下的性能保证值。3.1.4 某发电机误强励事故录波中显示HPB60-81S的断流弧压2今年1月1日某电厂

18、2号机600MW机发生失控误强励励磁电流升到3.13倍额定励磁电流（12960A=3.13×4145A），保护动作跳闸灭磁，发电机机端电压己经升到1.51倍6，根据我们估算励磁变压器二次侧额定电压为814V，误强励事故时经可控硅整流桥输出直流电压平均值E大约为：E=1.51(1.35×814×COS10º)=1634V某电厂2号机磁场断路器我们分析是：HPB60-81型。HPB60-81在这次事故灭磁中是被保护启动断流拉弧了，但是电厂录波图中反映它在断流拉弧600ms中，它的断流弧压竟然没能使磁场绕组电压反向，更不能使励磁电流快速转移到SiC灭磁电阻中去

19、。这说明：HPB60-81在这样事故电路条件下的断流弧压是1634V，而不是瑞士 HPB和UR的制造厂Scheron所提供的型式试验报告和产品说明书中所标明的：“最大断流弧压： HPB60-81是2500V，HPB60-82是4000V ”。由此可见该事故录波显示值与Scheron厂家资料给定值的比例是：1634/2500=65%。“1634V”值正好落在UR和HPB技术性能表中规定的“HPB60/81的断流过电压值是1.52.0Ue即1500V2000V”的范围内。3.1.5 对 HPB60-82的最大断流弧压的推断该投标书推茬采用HPB60-82，它的灭弧栅结构与HPB60-81是同一类型

20、短弧灭弧栅，只因额定电压分别是2000V和1000V，灭弧栅宽度分别为420mm和620mm。420÷620=68%，这比率与上述Scheron公司给出的HPB60-81与HPB60-82的最大断流弧压比(2500V /4000V =63%)是接近的。HPB60-82产品说明书上写明灭弧栅的短弧间隙数是60个，从81与82型灭弧栅宽度比上看，HPB45-81型灭弧栅间隙数很可能是60×63%=38个。因此在相同电路条件下HPB60-82与HP60-81的断流弧压的改变比率应有相似性。由此可以推断 ：HPB60-82的断流弧压在发生如同某机组这种励磁事故条件下的断流弧压 不可

21、能是瑞士 HPB的制造厂Scheron所提供的型式试验报告和产品说明书中所标明的4000V，实际可能只有4000×65%=2600V。考虑到厂家给出的“UR和HPB产品主要技术数据表”中：HPB45-82S的断流过电压值是1.52.0×Ue=1.52.0×2000=30004000V(实际上它反映的就是断流弧压范围，为了确保灭磁安全，事故灭磁计算中应采用低值3000V)，该灭磁计算中采用的HPB60-82的断流弧压值应为2600V3000V。再从表1数据分析，在电流为9894A(与表1中短路试验2中，电路时间常数99ms、分断电流9.39.8kA相当)时分断，有把

22、握的断流弧压也为3090V。如果电路时间常数大于或小于99ms，则断流弧压也将对应大于或小于3090V。所以必须查明事故误强励时的电路时间常数。“2600V÷60间隙=43V/间隙”“3000V÷60=50V/间隙 ” 正好附合瑞典ABB(即前ASEA)在小浪底工程中明确答复的：UR这类灭弧栅每个间隙弧压是40V50V的规定(详见下述(3)-说明)。从UR和HPB两种型号的灭弧栅结构图纸来看，基本是同一种短弧灭弧栅类型，它的断流弧压大小主要由灭弧栅间隙数确定。但是必须指出：该水电站700MW机组与某火电厂600MW机组的电路条件是有差别的：灭磁时切断最大励磁电流分别是129

23、60A和9894A；该灭磁电路时间常数初步估算是2.2s，某的灭磁电路时间常数尚待调查核算；因此，各个该投标书中HPB60-82的最大分断电压和最大断流弧压，在性能保证值填写为4000V，在灭磁计算中采用为4000V，其准确性值得怀疑，建议再次向有关单位查询核实HPB60-82这个重要参数。3.2 对CEX98 5000 4.2 的额定最大分断电压/最大断流弧压的复核投标5在投标书性能保证值中， 对CEX98 5000 4.2的额定最大分断电压/最大断流弧压 填写为3000V/无。在它的产品说明书中,明确给出最大分断电压在“四极跳闸（两个双极跳闸串联）”条件下是3000V。它是带有放电常闭触头

24、专用于发电机灭磁的磁场断路器；生产制造应是遵循ANSI/IEE C37.18标准的。投标5没有提供它的型式试验报告。但是合肥科聚公司曾为向葛洲坝机组供货的一台CEX98 2560 4.2做过2次断流弧压的检测，录波图指示，分别为： 1450A-3250V 和1700A-4700V。7这说明：CEX98 5000 4.2 最大断流弧压为3000V还是有保证的。3.3 对UR40-64S最大断流弧压的复核3.3.1 投标书中提出的资料和投标人的答疑投标6在投标书的性能保证值中对UR40-64S 的额定最大分断电压/最大断流弧压填写为：4000V/<4000V, 但在9.7.4.1 磁场断路器

25、的选型 表3中写明：额定最大遮断电压是1.5-2Ue=(1.5-2)×4000=6000-8000V。两者自相矛盾。又在9月3日对招标方提出：“请确认磁场断路器的额定最大分断电压、最大弧压”,其答疑为：“厂家未提供该参数，根据UR40-81,UR40-82开关提供的最大弧压小于4000V,UR40-64S的最大弧压应不低于小于4000V，且满足该机组的要求。” 投标书中只附有UR(36、40、236)产品说明书，没有型式试验报告。说明书中没有给出“额定最大分断电压/最大断流弧压”，但是给出“分断电流的过电压”是1.5-2Ue，即(1.5-2)×4000=6000-8000V

26、；同时还说明灭弧栅由相互绝缘的金属灭弧栅片组装而成；断流过电压是恒定的，它取决于采用灭弧栅片的数量；每两片灭弧栅片之间间隙间的弧压值是40V。3.3.2 UR40-64S灭弧栅片间隙的数量和间隙弧压值的调查和结论小浪底6台300MW机组都采用瑞典ABB成套供货的UR26-64S作为磁场断路器。为了落实灭磁的灭磁参数，1999年我在小浪底机电专家组工作期间，曾亲自把UR26-64S的64型灭弧栅的外罩打开，检查过它的灭弧栅片的材质和灭弧栅片间隙的数量。结果是：栅片与吸铁石之间有很强吸力证明它是属于铁质金属，间隙数是20×8=160个；就是20个间隙组成一组，共有8组，组与组之间用粗导线

27、串联起来，整个灭弧栅由160个短弧灭弧栅间隙串联组成。8对UR40-64S每个灭弧栅片间隙的弧压值，1999年我在小浪底还通过传真向瑞典ABB(小浪底励磁系统的供货单位，它的前身是向伊泰普700MW机组灭磁装置供货单位ASEA公司)查询，他们用传真答复：“UR40-64S每个灭弧栅片间隙的弧压值是50V” 9。根据上述数据和短弧灭弧栅弧压计算式UR40-64S的断流弧压进行核算：每个灭弧栅间隙电压分别按说明书上厂家保证值是40V和瑞典ABB传真答复最大值是50V计算，间隙弧压差值较大(50/40=125%)是电弧电压的分散性决定的。保证值 40V×160=6400V。最大值 50V&

28、#215;160=8000V。也就是说：UR40-64S的64型灭弧栅的最大断流弧压是6400-8000V。它与产品性能表上“分断电流的过电压是1.5-2Ue，即(1.5-2)×4000=6000-8000V”基本一致。这说明：UR系列的分断电流的过电压与磁场断路器的最大断流弧压是等值的，用作直流线路断路器称为分断电流过电压，用在发电机磁场断路器上可以称为最大断流弧压。哈电在投标书灭磁计算书上写：UR40-64S最大遮断电压是：6000-8000V 是正确的；在性能保证值上写：最大分断电压/最大断流弧压 是4000V/<4000V，是错误的。投标6在答疑中写：“根据UR40-8

29、1,UR40-82开关提供的最大弧压小于4000V,UR40-60S的最大弧压应不低于小于4000V”也是错误的。81、82型灭弧栅定义是：断路器额定电压1000V、2000V的8型灭弧栅；64型灭弧栅定义是：断路器额定电压4000V的6型灭弧栅。不同型号技术参数不能混用。二滩6台550MW机组磁场断路器原来采用CGE成套供货的AMF-1A型磁场断路器，2000年我应邀去该厂调查时，发现它存在缺陷，2001年该厂把一台备品运到合肥中科院等离子体物理研究所试验大厅检验，试验中进一步暴露出它存在严重缺陷。2002年该厂根据多方调研决定对它重新招标更新。ABB与广州电科院联合中标。在磁场断路器选型上

30、同意我的建议，采用UR40-64S来代替AMF-1A。至今己完成4台机的改造。在改造前，2003年1月13日ABB专家提出一份灭磁计算书，其中对UR40-64S的断流弧压值就是采用6000V 10。这可以作为上述复核正确性的证明。调查结论是：HPB45-64S最大断流弧压是：6000-8000V。4. 对励磁变压器参数复核和选择建议4.1 发电机励磁系统参数 表3 PG/SGUGIfNUfnIfnmaxUfnmaxIfPUfPRf(90º)T'donG一MW/MVAkVAV A V A Vsrpm700/757183298372.93419386.46592932.3142.

31、912.197142.94.2 投标单位在投标书中对励磁变压器提出的部分性能保证值 表4投 标 单 位投 标 1投 标2投 标3投 标4投 标5投 标6额定容量(kVA)3×16003×14003×14003×1450 43003×1450额定一次电压 （V）18000/318000/318000/318000/318000/3 18000/3额定二次电压 U2（V） 793 814 814 814 780 780绝缘等级HHHH HH 温升(K) 80 80 80 80 100 80短路阻抗(%) 6 6868 8 6 84.3 励磁变压器部

32、分参数复核和选择建议采用中国水力发电工程 机电卷11P.410-411推荐的励磁变压器参数估算公式复核 。 (1) 励磁变压器二次电压U2=(K K1 ULN ) / (1.35 K2 cosmin) =(1.05×2 × 372.9)/1.35×0.8×cos10º=736.3V 投标单位推荐值都较上值大，也就是裕度系数比1.05要大，大的比率如下： 793/736.3=108% 8i4/736.3=111% 780/736.3=106% 复核建议： 从确保励磁变压器输出足够高的强励顶值电压的原则上看，上述各参数都能满足并有裕度；从适当降低灭

33、磁对磁场断路器断流弧压的要求和适当降低整流桥晶闸管在发电机空载、带小负荷和电容性负荷时的深控程度看，选用投标单位推荐的较低的励磁变压器二次额定电压值 780V 。(2) 励磁变压器二次电流I2=0.816 K3 I LN=0.816 ×1.1 ×3298=2960A(3) 励磁变压器容量 S=3 ×10-3 U2 I2= 3 ×10-3 ×780 ×2960 =3999 kVA =3 ×1333 kVA 投标单位推荐值都较上值大，也就是裕度系数大一些，大的比率如下： 1600/1333= 120% 1400/1333=105

34、% 1450/1333=109% (4300/3)/1333=108% 复核建议： 上述励磁变压器容量各参数都满足要求并有裕度，建议选用投标单位推荐的中间值 励磁变压器额容量为 3 × 1450 kVA (4) 励磁变压器短路阻抗UD% 投标单位对励磁变压器短路阻抗选择有三种(6%，68%，8%)见表1。 三峡机组短路阻抗选择：ABB机为8%，VGS机为6%。 二滩机组短路阻抗选择：CGE给定11.82% 。 复核建议： 选用较大值 8%。其理由是：励磁变压器短路阻抗是励磁装置输出回路与转子绕组之间的主要阻抗；“选用较大值 8%”可以比“选用较小值6%”，使得转子滑环或者励磁其它直流

35、回路发生短路事故时的短路电流降低到 6/8=75%。对滑环短路时整流桥晶闸管的安全和适当降低对磁场断路器遮断容量的要求，都是有利的。现作滑环短路电流计算： 滑环短路或直流侧短路的电流值： IWD =(I2 / UD%)×100 /0.816 短路阻抗 选用8% IWD = (1450000×3)/(1.732×780) /8 ×100 /0.816=49324A 选用6% IWD = (1450000×3)/(1.732×780) /6 ×100 /0.816=65765A(注：上述公式符号和系数选择见参考文献 11)5 对

36、磁场断路器额定短时电压及最大分断电流的复核“额定短时电压”在C37.18中的定义是：“在磁场断路器主触头需要遮断发电机励磁系统短路电流时的最高直流电压。”在C37.18中推荐“断路器额定短时电压是：350、500、700、750和1000V”。该值与C37.18中推荐磁场断路器的额定电压是相同的。“额定短时电压下的额定分断电流” 在C37.18中的定义是：“在额定短时电压下允许分断的直流电流最大值。”“在额定最大分断电压下的最大分断电流” 在C37.18中的定义就是：“在上述2.(2)中说明额定最大分断电压定义的电压条件下，断路器允许遮断的直流电流最大值。” 按定义复核认为 ：投标单位大多填写

37、有误，并将比较正确值用（XXXX）表示在表1原值旁边。6. 对磁场断路器的选择计算的复核和建议6.1 对灭磁装置选择原则的补充 根据我国的规程DL/T 583-1995大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件的规定以及我国巨型大型发电机组设计调试运行中积累的经验教训，在该水电站发电机励磁系统及其附属设备招标文件中对灭磁装置的选型的原则己作了具体规定；结合今年九月收集到的资料：一月一日发生某2号机(600MW)励磁系统失控误强励事故，灭磁中又事故扩大烧毁磁场断路器、励磁调节器及部分整流装置；八月下旬另一个大型发电机(700MW)在运行中发生三相突然短路烧毁多根定子线棒的严重事故的经验教训；

38、现对该700MW机组灭磁装置、磁场断路器的设计选型建议强调和补充提出以下几条原则：(1) 应能够完全独立工作在招标文件6.2.7.1 灭磁 中第一句话中：“机组励磁系统必须装设有充分安全可靠有足够冗余度的灭磁装置。”作为签合同前技术谈判选型原则，建议在上述规定中再补充10个字：“机组励磁系统必须装设有充分安全可靠有足够冗余度的和应能够完全独立工作的灭磁装置。” 所以要强调要求“灭磁装置应能完全独立工作”，是因为：近几年国内外都有不少励磁同行，采用在事故灭磁令下达时，先让励磁调节器软件程序或者辅助继电硬件接点去切除晶闸管整流装置的移相触发脉冲，以求励磁变压器二次侧的交流电压加到转子绕组上，利用它

39、的反向电压叠加来弥补磁场断路器断流弧压偏低，但这种作法不能确保转子绕组电压反向并向灭磁电阻转移励磁电流的缺陷。现在看来：无论从理论上分析还是从某励磁事故教训上作总结，都已经证明：严重事故灭磁时，利用励磁调节器软件程序或者辅助继电硬件接点去切除晶闸管整流装置的移相触发脉冲的附加措施，是不够可靠的，因为上述作法都可能由于励磁调节器失控或辅助继电硬件接点拒动故障，使得断流弧压偏低不能独立事故灭磁的磁场断路器烧毁，导致事故扩大。正确的设计是：在出现最严重励磁系统失控误强励事故灭磁时，保证磁场断路器有足够高的断流弧压，能够确保它能完全独立地完成，把励磁电流快速切断并保证快速转移到灭磁阻中去。(2) 失控

40、误强励时：Ifmax3 Ifn，UGmax1.5 UGn过去灭磁计算中，对励磁系统失控误强励时，励磁电流的最大值和励磁变压器二次侧整流装置输出的最大电压值是有争论的，没有统一的标准。现在某600MW发电机在励磁系统失控误强励事故录波中己经证实：发电机运行励磁系统事故中是可能发生的： 励磁电流最大值可升到额定励磁电流的3倍以上，发电机机端电压可升到额定电压的1.5倍以上。今年11月5日哈电回答该的查询：“从发电机空载曲线上看到，当励磁电流为额定励磁电流2.5倍时，机端电压为1.26倍额定电压。当励磁电流为额定励磁电流3-4倍时，发电机机端电压约为1.45倍额定电压。”由此分析可见：如果考虑到水轮

41、发电机事故甩负荷后电枢反应消失和过速度等动态过程的影响，事故灭磁初瞬，发电机机端电压是可能升到额定电压的1.5倍以上。 据上分析，建议：在该励磁系统失控误强励事故灭磁计算中，励磁电流最大值定为额定励磁电流的3倍，发电机机端电压定为额定电压的1.5倍。(3) 灭磁时间要短DL/T 583-1995规程4.5.1中明确规定：“在任何需要灭磁的工况下（包括发电机空载强励情况下）自动灭磁装置及开关都必须可靠灭磁，灭磁时间要短（或按用户要求）。”对水轮发电机组来说，灭磁时间的长短 是可以用设计灭磁电阻和磁场断路器的选型和最大灭磁电压的选择来适当控制的；从定性上来说：灭磁时间的加长必然会导致机组内部电气短

42、路事故烧损范围的扩大和加重，而且国内己有多次事故证明了这点。对该700MW机组来说：灭磁时间在中保灭磁可靠安全前提下，应争取选用灭磁时间短一点的设计方案。(4) 建议用作断流移能灭磁的断路器双套冗余配置 该励磁招标文件6.2.7.1 灭磁 中明确规定：机组励磁系统必须装设有充分安全可靠有足够冗余度的灭磁装置。灭磁电阻的冗余度，招标文件中有明确规定，各投标单位也响应了。断路器冗余度，招标文件中没有具体规定，各投标单位也没有具体响应。为了提高该700MW机组在严重事故灭磁中的安全可靠性，建议在用作断流移能灭磁的断路器按双套冗余配置。 设计方案有两个，可以在技术谈判中经过技术经济比较后选定：一是在励

43、磁直流主回路的正极和负极分别装设一台HR40-64S磁场断路器；二是在励磁直流主回路上装设一台HR40-64S磁场断路器，在励磁变压器低压输出侧装设一台交流断路器(型号待选，该励磁变压器二次额定电压才780V，还是可能选出适用的交流断路器的。这两套断路器正常以一主一备工作方式运行，事故灭磁下令时主断路器立即工作断流移能灭磁。当独立的励磁主回路电流监测装置监视到事故灭磁下令0.1s后,励磁主回路如果仍有电流,就立即自动启动备用断路器断流移能灭磁；如果电流己经消失，备用断路器就不再动作了。这种在水轮发电机励磁直流主回路中采用双套冗余的磁场断流移能整置,最早在1986年经过中科院和东北电管局联合鉴定

44、在白山发电厂一台300MW机组上就开始使用了。121992年经水规总院鉴定又在红石一台50MW机组上投运，1996开始先后在莲花四台137.5MW机组上、丰满三期二台140MW机组上、小山二台80MW机组上正式投运了，据截止到2005年5月19日的调查统计，红石、莲花、丰满三期和小山4个电站9台机组采用这种双冗余断流灭磁系统己经积累创造了七十台年连续安全灭磁运行记录。132000年在国家重大科技项目(攻关)计划子题：“三峡灭磁系统及过电压保护”的研究报告中明确提出“磁场断路器应有备份”的原则。14长江规设院在设计上采用这原则，最终西门子向三峡机组供货就是采用了直流侧场断路器与交流侧断路器冗余断

45、流灭磁方案。156.2 从对断流最大弧压要求和最大分断电流上选择磁场断路器(1) 最大灭磁电压Ufde的选择 各投标单位推荐的最大灭磁电压Ufde值见表1 复核意见： DL/T 583-1995规定“最大灭磁电压Ufde选择应为不低于出厂试验时励磁绕组对地试验电压幅值(对该应为10×Ufn×2 =10×372.9×2 =5273V)的30%(即5273×0.3=1582V)，不高于50%(即5273×0.5=2637V)”。综合考虑“规程规定”、“转子绕组在灭磁过程绝缘的安全”、“灭磁时间要短”、“灭磁电阻可能的选型”、“国内已经投运

46、巨型水轮发电机组采用Ufde的经验(二滩用SiC为2100V；三峡用SiC ，VGS机为1500V，ABB机为1700V)。”复核推荐选用最大灭磁电压Ufde为 1700V。(2) 励磁装置输出最大电压值Emax发电机发电运行中发生励磁失控误强励事故甩负荷空载过电压条件下灭磁时，励磁装置输出最大电压值Emax ：直流电压值(强励限制角起作用) Emax1=1.5×（1.35×U2×cos10º）=1.5×(1.35×780×cos10º)=1556V完全失控电压峰值(强励限制角不起作用) Emax2=1.5×（1.414×U2）=1.5×(1.414×780)=1654V(3) 对断流最大弧压要求 按上述公式(2) UARCmaxUfde+Emax + K 按直流电压 UARCmax117001556V(200300)=3456V3556V 按峰值电压 UARCmax217001654V(200300)=3554V3654