【文章內(nèi)容簡介】 律對(duì)“小干擾”和“大干擾”同樣適用；第四，該控制規(guī)律對(duì)一類二次型性能指標(biāo)是最優(yōu)。應(yīng)著重指出，非線性勵(lì)磁控制規(guī)律采用發(fā)電機(jī)全狀態(tài)量非線性最優(yōu)反饋，這對(duì)電力系統(tǒng)的大小干擾都起著鎮(zhèn)定(Stabilizing)作用。從這個(gè)意義上可以說它是：全狀態(tài)量非線性最優(yōu)的PSS(Power System Stabilizer)。動(dòng)模試驗(yàn)證明，發(fā)電機(jī)非線性勵(lì)磁控制器，不僅可顯著的改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)還達(dá)到了較高的電壓調(diào)壓精度的要求。發(fā)電機(jī)非線性勵(lì)磁控制器，在暫態(tài)過程中對(duì)電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量是任何其他勵(lì)磁控制方式所不可比擬的。 葛洲壩電廠勵(lì)磁系統(tǒng)概述葛洲壩電廠由二江電廠和大江電廠組成，其中二江電廠裝機(jī)7臺(tái)，其主要銘牌參數(shù)見表11，大江電廠裝機(jī)21臺(tái)，其主要銘牌參數(shù)見表12。葛洲壩電廠勵(lì)磁系統(tǒng)1F～19F采用交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁方式，20F～21F采用自并勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁方式。整流電路即功率柜為可控硅三相全控橋電路，且多柜并聯(lián)。大部分調(diào)節(jié)器采用葛洲壩電廠能達(dá)公司生產(chǎn)的MEC多微機(jī)勵(lì)磁控制器。滅磁電阻使用非線性電阻（氧化鋅和炭化硅電阻），其滅磁方式為滅磁開關(guān)配合非線性電阻滅磁，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過壓保護(hù)也是用非線性電阻來吸收。表13是二江電廠勵(lì)磁系統(tǒng)主要設(shè)備配置一覽表，表14是大江電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器配置表，表15比較了大江電廠各類勵(lì)磁調(diào)節(jié)器性能，表16是大江電廠功率柜配置表，表17是大江電廠滅磁系統(tǒng)配置表。從上可見，大江電廠勵(lì)磁系統(tǒng)較二江電廠配置復(fù)雜，設(shè)備種類較多。表11二江電廠發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)表參 數(shù) 名 稱單位1～2F3～4F型 式 TS1760/200110SF12596/15600容 量MVA143額定功率MW170125額定電壓 KV額定電流 KA額定功率因數(shù)COSj額定勵(lì)磁電流KA額定勵(lì)磁電壓 V497498轉(zhuǎn)子電阻（75℃）W空載勵(lì)磁電流KA縱軸電抗（Xd）W縱軸瞬變電抗（X/d）W縱軸超瞬變電抗（X//d）W短路比轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)對(duì)極5548定子槽數(shù)槽990792接線方式5Y3Y額定頻率HZ5050 勵(lì)磁方式靜止可控硅自復(fù)勵(lì)靜止可控硅自復(fù)勵(lì)接地方式消弧線圈消弧線圈生產(chǎn)廠家東方電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠 表12 大江電廠發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)表機(jī)組號(hào)8F～11F、16F～19F12F～14F、20F～21F型 式 SF12596/15600SF12596/15600容 量MVA143143額定功率MW125125額定電壓 KV額定電流 KA額定功率因數(shù)COSj額定勵(lì)磁電流KA15901553額定勵(lì)磁電壓 V450450轉(zhuǎn)子電阻（75℃）W空載勵(lì)磁電流KA接線方式3Y3Y額定頻率HZ5050 勵(lì)磁方式(20F、21F除外)靜止可控硅自復(fù)勵(lì)靜止可控硅自復(fù)勵(lì)接地方式消弧線圈消弧線圈生產(chǎn)廠家哈爾濱電機(jī)廠東方電機(jī)廠 表13 二江電廠勵(lì)磁系統(tǒng)主要設(shè)備配置一覽表調(diào)節(jié)器整流柜并聯(lián)變串聯(lián)變滅磁系統(tǒng)主接線 大機(jī)MEC31STR1600/8003柜SG—2400/CDT800/15單相3臺(tái)DM42500/08364片 ZnO交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)小機(jī)MEC31STR1600/8002柜ZSG—2400/CDT1000/15單相 3臺(tái)DM41600/08348片 ZnO交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)表14 大江電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器配置表調(diào)節(jié)器型號(hào)制造廠家類型結(jié)構(gòu)功能使用機(jī)組DLS15A東方電機(jī)廠模擬式雙通道不全15FLT06B洪山電工廠模擬式雙通道較全10FSILCO4CGE模擬式雙通道全20F、21FSJ820南自院數(shù)字式雙通道全11FMEC31能達(dá)公司數(shù)字式三通道全其余機(jī)組表15 大江電廠勵(lì)磁調(diào)節(jié)器性能比較表調(diào)節(jié)器型號(hào)SILCO4DLS15ALT06SJ820MEC31調(diào)節(jié)方式PID+PSSPPPID+PSS線性最優(yōu)無功補(bǔ)償有有有有有強(qiáng)勵(lì)限制有有有有有無功進(jìn)相限制有有有有有PT斷線保護(hù)有有有有有U/F限制有無有有有無功過載限制有無有有有轉(zhuǎn)子過壓抑制有無無無有同步斷線保護(hù)無無無有有風(fēng)壓檢測有無無無有脈沖檢測有無有有有掉相檢測有無有無無風(fēng)機(jī)開閉檢測有無無無無整流橋?qū)z測有無無無無跨接器過流保護(hù)有無無無無整流變過流保護(hù)有無無無無整流橋過流保護(hù)有無無無無整流橋溫度保護(hù)有無無無無轉(zhuǎn)子溫度模擬有無無無無轉(zhuǎn)子接地檢測有無無無無表16 大江電廠勵(lì)磁整流柜配置表整流柜型號(hào)制造廠家串聯(lián)元件并聯(lián)元件通風(fēng)結(jié)構(gòu)保護(hù)功能使用機(jī)組DLS15A東方廠2只5只單柜抽風(fēng)較全13F、15FSTR1600A能達(dá)1只2只整體風(fēng)道較全12F、14FSILCO4CGE1只4只整體風(fēng)道很全20F、21FKZF3哈爾濱廠2只5只單柜抽風(fēng)較全其余機(jī)組表17 大江電廠滅磁系統(tǒng)配置表滅磁開關(guān)型號(hào)制造廠家滅磁方式過壓保護(hù)方式使用范圍ASLGG4000ASEA單斷口+SiC跨接器+SiC12F、14FAMF1BCGE三斷口+SiC跨接器+SiC20F、21FDM41600立新開關(guān)廠雙斷口+ZnO跨接器+ZnO其余機(jī)組 1 葛洲壩電廠勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式，就是指勵(lì)磁電源的不同類型。一般分為三種：直流勵(lì)磁機(jī)方式、交流勵(lì)磁機(jī)方式、靜止勵(lì)磁方式。靜止勵(lì)磁方式是指采用半導(dǎo)體整流的勵(lì)磁方式，又分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)，常用的自復(fù)勵(lì)有交流側(cè)串聯(lián)和直流側(cè)并聯(lián)兩種，具體分類如下：它勵(lì)：備用勵(lì)磁裝置勵(lì)磁方式 自并勵(lì)：20F—21F勵(lì)磁裝置 自勵(lì) 交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)：1F—19F勵(lì)磁裝置自復(fù)勵(lì) 直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵(lì)葛洲壩電廠1F～19F采用采用可控硅靜止式交流側(cè)串聯(lián)型自復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式，其交流陽極電源基本接線見圖18，可控硅陽極電壓相量圖見圖19。20F～21F采用可控硅靜止式自并勵(lì)勵(lì)磁方式，其陽極電源接線和電壓相量圖，除沒有的CB和UCB外，其余部分同圖18和圖19。 Ut It Ud F ZB UY UZB UCB SCR CB UCB UZB UY ф It 圖18 陽極電源基本接線 圖19 可控硅陽極電壓相量圖 由接線圖及相量圖可知: UY=UZB+UCB=Ut/KZB+jItXu 而： Ud＝ 式中： U Y—可控硅整流橋陽極電壓； KZB—整流變變比； UZB—并聯(lián)變壓器二次側(cè)電壓； It—發(fā)電機(jī)定子電流； UCB—串聯(lián)變壓器二次側(cè)電壓； Ut—發(fā)電機(jī)定子電壓； Xu—串聯(lián)變互感抗； Ud—整流橋輸出電壓。因此，交流側(cè)串聯(lián)型自復(fù)勵(lì)的可控硅陽極電壓，不僅反映了發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的水平，而且也同時(shí)反映了發(fā)電機(jī)實(shí)際負(fù)載情況，其整流輸出電壓不僅與陽極電壓和控制角α有關(guān)，而且也與機(jī)組工況密切相關(guān)。特別是，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生三相短路，盡管機(jī)端電壓下降了，造成UZB變小，但短路電流的上升，卻使UCB變大，其結(jié)果可以維持較高的可控硅整流橋陽極電壓U Y，從而保證勵(lì)磁裝置的強(qiáng)勵(lì)能力。葛洲壩電廠采用交流側(cè)串聯(lián)型自復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式，是基于設(shè)計(jì)時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備制造水平，并考慮下面兩個(gè)原因：第一，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，機(jī)端電壓下降，勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)能力受到影響。特別是機(jī)端三相短路而又長時(shí)間未被切除，自并勵(lì)方式不能保證強(qiáng)勵(lì)。第二，如果上述原因造成短路電流迅速衰減，帶時(shí)限的繼電保護(hù)裝置可能會(huì)拒動(dòng)。隨著勵(lì)磁技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電設(shè)備制造水平的提高，特別是發(fā)電機(jī)封閉母線的使用，新建的大中型發(fā)電廠都采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式。葛洲壩大江電廠20F～21F也在這種背景下采用了自并勵(lì)勵(lì)磁方式。二江電廠整流變和串聯(lián)變壓器的參數(shù)見表18。對(duì)于三相可控硅整流電路來說，由于串聯(lián)變壓器的存在，使得陽極回路的總電抗增大，從而造成換相缺口大，過電壓很高。過高的換相電壓，使轉(zhuǎn)子電壓和陽極電壓的過電壓毛刺尖峰極高，最高峰峰值高達(dá)4000V，不僅損害電氣設(shè)備的絕緣，還加重可控硅阻容保護(hù)的負(fù)擔(dān)，這一切都使得勵(lì)磁系統(tǒng)主回路設(shè)備極易損壞。按照目前葛洲壩電廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)水平，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候取消串聯(lián)變壓器是可能的。表18 整流變、串聯(lián)變主要技術(shù)參數(shù)整 流 變串 聯(lián) 變型 號(hào)ZSG2400/ZSG2000/CDT800/15CDT1000/容 量2400KVA2000KVA38000KVA31000KVA高 壓 側(cè)電 壓2一3正常一次側(cè)電壓29V正常一次側(cè)電壓80V3一44一5高壓側(cè)電流(一次側(cè))100A84A低壓側(cè)電壓(二次側(cè))727V790V83V144V低壓側(cè)電流(二次側(cè))1900A1462A強(qiáng)勵(lì)電流一次強(qiáng)勵(lì)電流二次接線方式Y(jié)/Y一12Y/Y一121/1一121/1一12絕緣等級(jí)BBBB相 數(shù)三相三相三相三相冷卻方式空氣自冷空氣自冷空氣自冷空氣自冷制造廠沈陽變壓器廠沈陽變壓器廠沈陽變壓器廠沈陽變壓器廠 2 葛洲壩電廠功率柜原理葛洲壩電廠勵(lì)磁整流柜即功率柜，全部采用可控硅三相全控橋電路，其接線特點(diǎn)是六個(gè)橋臂元件全都采用可控硅管，共陰極組的可控硅元件及共陽極組的可控硅元件都要靠觸發(fā)換流。它既可工作于整流狀態(tài)，將交流變成直流；也可工作于逆變狀態(tài)，將直流變成交流。正是因?yàn)橛心孀儬顟B(tài)，勵(lì)磁裝置在正常停機(jī)滅磁時(shí)，就不需要跳滅磁開關(guān)，可以大大減輕了滅磁裝置的工作負(fù)擔(dān)。三相全控橋整流電路原理接線見圖110，這里，六個(gè)可控硅按+A、C、+B、A、+C、B順序輪流配對(duì)導(dǎo)通，在一個(gè)360度周期內(nèi)，每個(gè)可控硅導(dǎo)通120度。KRD是快速熔斷器，起保護(hù)可控硅的作用。RC是可控硅阻容保護(hù)，主要吸收可控硅換相時(shí)的過電壓，可限制可控硅兩端的電壓上升率，有效防止誤導(dǎo)通。運(yùn)行實(shí)踐表明，RC對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)過電壓毛刺的影響最大，選擇合理的參數(shù)非常重要。YGK表示三相電源刀閘或電動(dòng)開關(guān)，由于功率柜都是先切脈沖后跳開關(guān)，再加上使用電動(dòng)開關(guān)后的維護(hù)工作量較大，現(xiàn)在一般都使用刀閘。目前，二江電廠功率柜都使用刀閘，大江電廠大功率柜也是使用刀閘，只有原來的功率柜使用的是開關(guān)，運(yùn)行情況很不好。ZDK表示直流輸出刀閘。國內(nèi)生產(chǎn)的功率柜都裝有輸入輸出刀閘，而國外幾乎都不裝設(shè)，比如大江電廠20F～21F功率柜。其原因一方面我國勵(lì)磁規(guī)程講究功率柜故障后的退柜運(yùn)行，另一方面是國產(chǎn)功率柜的質(zhì)量較差，故障率較高。FL和A表示檢測電流的分流器和直流電流表，所謂分流器就是一個(gè)大電流低阻值的分流電阻，當(dāng)規(guī)定的額定電流通過時(shí)，它產(chǎn)生75毫伏的電壓，該電壓驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電壓表滿量程。圖110是葛洲壩電廠大功率柜的原理接線，它沒有裝設(shè)電抗器。電抗器的作用主要是限制通過可控硅的電流上升率，可降低可控硅的換流過電壓。另外，在多個(gè)功率柜并聯(lián)的情況下，電抗器還可改善功率柜的均流，即讓每個(gè)功率柜的輸出盡量保