【文章內(nèi)容簡介】 律對“小干擾”和“大干擾”同樣適用；第四，該控制規(guī)律對一類二次型性能指標是最優(yōu)。應著重指出，非線性勵磁控制規(guī)律采用發(fā)電機全狀態(tài)量非線性最優(yōu)反饋，這對電力系統(tǒng)的大小干擾都起著鎮(zhèn)定(Stabilizing)作用。從這個意義上可以說它是：全狀態(tài)量非線性最優(yōu)的PSS(Power System Stabilizer)。動模試驗證明，發(fā)電機非線性勵磁控制器，不僅可顯著的改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時還達到了較高的電壓調(diào)壓精度的要求。發(fā)電機非線性勵磁控制器，在暫態(tài)過程中對電壓調(diào)節(jié)的質量是任何其他勵磁控制方式所不可比擬的。 葛洲壩電廠勵磁系統(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7臺，其主要銘牌參數(shù)見表11，大江電廠裝機21臺，其主要銘牌參數(shù)見表12。葛洲壩電廠勵磁系統(tǒng)1F～19F采用交流側串聯(lián)自復勵靜止可控硅勵磁方式，20F～21F采用自并勵靜止可控硅勵磁方式。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公司生產(chǎn)的MEC多微機勵磁控制器。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配合非線性電阻滅磁，發(fā)電機轉子過壓保護也是用非線性電阻來吸收。表13是二江電廠勵磁系統(tǒng)主要設備配置一覽表，表14是大江電廠勵磁調(diào)節(jié)器配置表，表15比較了大江電廠各類勵磁調(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，大江電廠勵磁系統(tǒng)較二江電廠配置復雜，設備種類較多。表11二江電廠發(fā)電機銘牌參數(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額定勵磁電流KA額定勵磁電壓 V497498轉子電阻（75℃）W空載勵磁電流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短路比轉子磁極對數(shù)對極5548定子槽數(shù)槽990792接線方式5Y3Y額定頻率HZ5050 勵磁方式靜止可控硅自復勵靜止可控硅自復勵接地方式消弧線圈消弧線圈生產(chǎn)廠家東方電機廠哈爾濱電機廠 表12 大江電廠發(fā)電機銘牌參數(shù)表機組號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額定勵磁電流KA15901553額定勵磁電壓 V450450轉子電阻（75℃）W空載勵磁電流KA接線方式3Y3Y額定頻率HZ5050 勵磁方式(20F、21F除外)靜止可控硅自復勵靜止可控硅自復勵接地方式消弧線圈消弧線圈生產(chǎn)廠家哈爾濱電機廠東方電機廠 表13 二江電廠勵磁系統(tǒng)主要設備配置一覽表調(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MEC31STR1600/8003柜SG—2400/CDT800/15單相3臺DM42500/08364片 ZnO交流側串聯(lián)自復勵小機MEC31STR1600/8002柜ZSG—2400/CDT1000/15單相 3臺DM41600/08348片 ZnO交流側串聯(lián)自復勵表14 大江電廠勵磁調(diào)節(jié)器配置表調(diào)節(jié)器型號制造廠家類型結構功能使用機組DLS15A東方電機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能達公司數(shù)字式三通道全其余機組表15 大江電廠勵磁調(diào)節(jié)器性能比較表調(diào)節(jié)器型號SILCO4DLS15ALT06SJ820MEC31調(diào)節(jié)方式PID+PSSPPPID+PSS線性最優(yōu)無功補償有有有有有強勵限制有有有有有無功進相限制有有有有有PT斷線保護有有有有有U/F限制有無有有有無功過載限制有無有有有轉子過壓抑制有無無無有同步斷線保護無無無有有風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機開閉檢測有無無無無整流橋導通檢測有無無無無跨接器過流保護有無無無無整流變過流保護有無無無無整流橋過流保護有無無無無整流橋溫度保護有無無無無轉子溫度模擬有無無無無轉子接地檢測有無無無無表16 大江電廠勵磁整流柜配置表整流柜型號制造廠家串聯(lián)元件并聯(lián)元件通風結構保護功能使用機組DLS15A東方廠2只5只單柜抽風較全13F、15FSTR1600A能達1只2只整體風道較全12F、14FSILCO4CGE1只4只整體風道很全20F、21FKZF3哈爾濱廠2只5只單柜抽風較全其余機組表17 大江電廠滅磁系統(tǒng)配置表滅磁開關型號制造廠家滅磁方式過壓保護方式使用范圍ASLGG4000ASEA單斷口+SiC跨接器+SiC12F、14FAMF1BCGE三斷口+SiC跨接器+SiC20F、21FDM41600立新開關廠雙斷口+ZnO跨接器+ZnO其余機組 1 葛洲壩電廠勵磁方式勵磁方式，就是指勵磁電源的不同類型。一般分為三種：直流勵磁機方式、交流勵磁機方式、靜止勵磁方式。靜止勵磁方式是指采用半導體整流的勵磁方式，又分為自并勵和自復勵，常用的自復勵有交流側串聯(lián)和直流側并聯(lián)兩種，具體分類如下：它勵：備用勵磁裝置勵磁方式 自并勵：20F—21F勵磁裝置 自勵 交流側串聯(lián)自復勵：1F—19F勵磁裝置自復勵 直流側并聯(lián)自復勵葛洲壩電廠1F～19F采用采用可控硅靜止式交流側串聯(lián)型自復勵勵磁方式，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勵磁方式，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)變壓器二次側電壓； It—發(fā)電機定子電流； UCB—串聯(lián)變壓器二次側電壓； Ut—發(fā)電機定子電壓； Xu—串聯(lián)變互感抗； Ud—整流橋輸出電壓。因此，交流側串聯(lián)型自復勵的可控硅陽極電壓，不僅反映了發(fā)電機機端電壓的水平，而且也同時反映了發(fā)電機實際負載情況，其整流輸出電壓不僅與陽極電壓和控制角α有關，而且也與機組工況密切相關。特別是，當發(fā)電機機端發(fā)生三相短路，盡管機端電壓下降了，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，從而保證勵磁裝置的強勵能力。葛洲壩電廠采用交流側串聯(lián)型自復勵勵磁方式，是基于設計時的系統(tǒng)結構和設備制造水平，并考慮下面兩個原因：第一，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，機端電壓下降，勵磁強勵能力受到影響。特別是機端三相短路而又長時間未被切除，自并勵方式不能保證強勵。第二，如果上述原因造成短路電流迅速衰減，帶時限的繼電保護裝置可能會拒動。隨著勵磁技術的發(fā)展，發(fā)電設備制造水平的提高，特別是發(fā)電機封閉母線的使用，新建的大中型發(fā)電廠都采用自并勵勵磁方式。葛洲壩大江電廠20F～21F也在這種背景下采用了自并勵勵磁方式。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4000V，不僅損害電氣設備的絕緣，還加重可控硅阻容保護的負擔，這一切都使得勵磁系統(tǒng)主回路設備極易損壞。按照目前葛洲壩電廠的系統(tǒng)結構和繼電保護水平，在適當?shù)臅r候取消串聯(lián)變壓器是可能的。表18 整流變、串聯(lián)變主要技術參數(shù)整 流 變串 聯(lián) 變型 號ZSG2400/ZSG2000/CDT800/15CDT1000/容 量2400KVA2000KVA38000KVA31000KVA高 壓 側電 壓2一3正常一次側電壓29V正常一次側電壓80V3一44一5高壓側電流(一次側)100A84A低壓側電壓(二次側)727V790V83V144V低壓側電流(二次側)1900A1462A強勵電流一次強勵電流二次接線方式Y/Y一12Y/Y一121/1一121/1一12絕緣等級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，其接線特點是六個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。正是因為有逆變狀態(tài)，勵磁裝置在正常停機滅磁時，就不需要跳滅磁開關，可以大大減輕了滅磁裝置的工作負擔。三相全控橋整流電路原理接線見圖110，這里，六個可控硅按+A、C、+B、A、+C、B順序輪流配對導通，在一個360度周期內(nèi)，每個可控硅導通120度。KRD是快速熔斷器，起保護可控硅的作用。RC是可控硅阻容保護，主要吸收可控硅換相時的過電壓，可限制可控硅兩端的電壓上升率，有效防止誤導通。運行實踐表明，RC對勵磁系統(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開關，由于功率柜都是先切脈沖后跳開關，再加上使用電動開關后的維護工作量較大，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，運行情況很不好。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，比如大江電廠20F～21F功率柜。其原因一方面我國勵磁規(guī)程講究功率柜故障后的退柜運行，另一方面是國產(chǎn)功率柜的質量較差，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大電流低阻值的分流電阻，當規(guī)定的額定電流通過時，它產(chǎn)生75毫伏的電壓，該電壓驅動相應的電壓表滿量程。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，即讓每個功率柜的輸出盡量保