电气制动原理及其实际应用

电气制动及其在大型抽水蓄能机组中的应用2002.11西安广州蓄能水电厂郭海峰水轮发电机组共同关键问题:制动停机起动、停机频繁较大转动惯量短时间内不能自主停下长时间处于低速运转状态,对机组的推力轴承极为不利传统机械制动的缺点金属粉尘污染机组机械故障卡涩其它安全运行隐患电气制动的优点安全环保简便高效电气制动＋机械制动现代大型水电厂的制动要求电气制动的原理基本工作原理纯电感电枢反应IFfFδFad'FadEδEadE0电流与转速的关系式22IdRxEd忽略定子直流电组R后CdRnKdKKnKE22E定子绕组中的短路电流是一恒定值不随机组转速的降低而变化各种制动力矩与转速的关系损耗产生的原因制动功率制动力矩水轮机转轮水阻损耗∝∝发电机风摩擦损耗∝∝轴承摩擦损耗∝∝定子绕组铜损耗常数∝3n2n5.2n1n2n2n5.0n电气制动力矩与转速的关系nRKPnR2d2dEI60/23IP=ME励磁电流恒定不变的情况下：电气制动力矩与转速之间成反比过早地进行电气制动对缩短停机时间帮助不大高速区水轮机转轮的水阻力矩起主要制动作用转速相对较低区间内定子绕组短路铜耗形成的电气制动力矩起主要作用其他的制动力矩随着转速的下降而急剧下降只有电气制动功率与转速无关电气制动过程的持续时间计算微分方程ndnPnGDntr1022)(60~~~实现方式定子三相短路制动高压侧短路制动逆变制动接线示意图优点转动能量消耗在短路的发电机定子里，实现方便变压器可提供附加制动损耗，制动效果甚佳能量可以回馈到电网缺点高压短路开关操作寿命要求高容量受电力电子器件功率所限，不能太大应用情况世界范围内目前应用最广泛国内：无；国外：应用较少，主要在前苏联地区我国的潘家口抽水蓄能电站等几种常用电气制动方式的比较广州抽水蓄能电厂的电气制动广州抽水蓄能电厂目前世界最大的抽水蓄能电厂8台300MW的电动发电机组A厂:4x300MWALSTOMB厂:4x300MWSIEMENS机组参数额定功率：300MW定子额定电压：18kV定子额定电流：10.692kA额定励磁电压：330V额定励磁电流：1818A转动惯量：3300tm2制动励磁电流：1090A电气制动计算时间：153s广蓄电气制动的评价运行近10年可靠稳定制动过程中机组温升小于5℃~-~广蓄电气制动的构成制动情况（投入速度）自然减速时间（s）电气制动减速时间（s）机械制动减速时间（s）总时间（s）正常（电：50%Vn；机：5%Vn）1801005285仅机械制动（20%Vn）186/56242故障情况（25%Vn）143/71214广蓄机组在各种情况下制动过程时间统计表停机令负荷=0发电机断路器断开励磁开关断开部分保护闭锁V50%Vn电气制动刀投入励磁开关投入V5%Vn机械制动投入停机结束广蓄电气制动运行控制流程图广蓄电气制动刀的参数型号：SB250最大电压：24kV额定电压：18kV额定电流：12000A关合容量：8000A（在6%额定电压下）短时耐受电流：60kA(3秒)广蓄电气制动的评价运行近10年可靠稳定制动过程中机组温升小于5℃多发问题:位置接点间接传动机构快速刀闸缓冲块等电气制动在实际应用中应注意的几个问题短路制动刀的选型控制回路的设计停机命令断路器在跳闸位置转速刀闸位置励磁信息机械闭锁电气闭锁制动电流的选择调整励磁电流制动电流增大更好制动效果一味追求缩短时间安全风险以额定定子电流为标准适当追求时间时：1.1至1.3倍额定定子电流结论简单，可靠，良好制动效果，满足现代大型水电厂制动要求无噪音、污染，是一种理想的环保技术易自动控制，适合现代控制电气制动与励磁统一规划设计，减少设备，节省投资谢谢