交流励磁发电电动机内部故障分析及主保护设计新进展

国内抽水蓄能电站的建设已进入高潮,已在国外广泛应用的转速可调的交流励磁发电电动机也备受关注.丰宁抽水蓄能二期工程准备投产两台300MW可调速交流励磁发电电动机,本文对此机组定子绕组/转子绕组内部故障分析计算的方法以及主保护设计的特点进行归纳总结,为后续变速机组的设计提供了借鉴:交流励磁发电电动机多回路数学模型是交流电机多回路理论的拓展,其正确性已得到实验样机的验证;基于常规水电机组和定速发电电动机主保护设计经验,通过典型故障特征分析来简化丰宁抽水蓄能二期变速机组定子绕组主保护设计;交流励磁发电电动机转子绕组内部短路时产生的分数次谐波磁场会在定子绕组同相分支间产生环流,为变速机组故障率高的转子绕组主保护设计提供了新思路.     

采用双馈电机的抽水蓄能机组技术概述

传统的可逆式水泵水轮机和同步发电电动机组成的二机式抽水蓄能机组,存在一些固有的缺点,例如无法兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率、水泵工况下不能灵活调节吸收的有功功率,这些缺点都与机组转速不可调节有关.采用双馈电机的抽水蓄能机组技术,机组转速可在一定范围内调节,便可以解决上述问题.双馈电机的转子采用了交流励磁,转子提供到气隙的合成旋转磁场仍保持与定子旋转磁场保持同步.交流励磁电源采用电压源型变流器,变流元件为全控型电力电子元件绝缘柵级晶体管(IGBT)或注入增强柵级晶体管(IEGT),采用脉宽调制技术获得幅值和频率可调节的交流输出电压.电压源型变流器不仅是机组的励磁电源,还可以用作机组在水泵工况启动时的电源.     

发电电动机励磁引线硬连接设计的几个问题

梳理了近年来因磁极引线问题导致发电电动机事故停运事件,分析了导致停运产生的原因,并在此基础上对励磁引线设计进行了总结。分析结果表明,抽水蓄能发电电动机励磁引线设计与常规水电机组发电机励磁引线设计不同,应充分考虑抽水蓄能机组工况复杂、启停频繁的运行特点,注重热及动静作用力下的引线应力变化特征研究及其对引线寿命的影响;应强化磁极引线结构设计,采用合理的断面形状,避免因结构导致的失效问题;应研究铜导体在正常及极限温升条件下的机械特性,以便建立合理的数学模型评估引线性能;并应充分考虑铜导体的电接触机理及其电腐蚀机理,从而避免了由此引起的设计、安装及运行等问题。     

中型抽水蓄能机组的有关问题探讨

国内研制抽水蓄能机组起步较晚，缺乏足够的设计制造经验，一时难于承担大型抽水蓄能机组的生产任务。但制造难度不大的中型抽水蓄能机组，则可通过国际技术合作与引进部分关键部件；或者由国内合资厂运用外方的先进技术等措施，在国内是可以承担中型抽水蓄能机组的设计制作任务的。     

加速功率型PSS在抽水蓄能电站的应用

抽水蓄能电站对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起着非常重要的作用,在研究PSS2A(Power System Stabilizer简称PSS)的主要原理、主要参数及含义的基础之上,结合东北某抽水蓄能电站PSS的投运实例,分别介绍了抽水蓄能机组在发电和抽水两种工况下整定PSS参数的方法,从其PSS投运投运效果可以看出励磁系统在抽水和发电两种工况下的无补偿特性基本相同,并且通过试验整定好的同一组PSS参数在抽水蓄能电站机组的不同工况下都有着良好的效果。     

加速功率型PSS在抽水蓄能电站的应用

抽水蓄能电站对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起着非常重要的作用．在研究PSS2A（Power System Stabilizer简称PSS）的主要原理、主要参数及含义的基础之上，结合东北某抽水蓄能电站PSS的投运实例，分别介绍了抽水蓄能机组在发电和抽水两种工况下整定PSS参数的方法，从其PSS投运投运效果可以看出励磁系统在抽水和发电两种工况下的无补偿特性基本相同，并且通过试验整定好的同一组PSS参数在抽水蓄能电站机组的不同工况下都有着良好的效果。     

大型抽水蓄能电站发电电动机变压器继电保护就地化整体解决方案研究

回顾常规抽水蓄能机组继电保护存在的二次接线复杂、投资大等问题,开展大型抽水蓄能电站发电电动机变压器继电保护就地化整体解决方案及关键技术研究。文中提出了发电电动机变压器继电保护就地化的配置原则及配置方案,重点阐述了分布式保护运行模式、基于柔性光学CT的直采技术、基于SOC冗余系统框架、装置接口标准化、装置高防护设计等关键技术。最后总结了抽水蓄能机组保护就地化的有益效果,展望实现就地化保护还存在的困难,为后续抽水蓄能机组继电保护就地化实践提供指导意义。     

定速与变速抽水蓄能机组功率特性分析对比

功率特性是抽水蓄能机组运行性能的重要体现,定速抽水蓄能机组和变速抽水蓄能机组的功率特性不同.基于两种抽水蓄能机组的电气特征和水力特性,对各自的运行范围及限制条件进行分析计算,提出功率圆作图方法,并通过Mathematica软件绘制功率圆图,对两者的功率特性进行对比.     

新型电力系统下的变速抽水蓄能机组关键技术

随着风、光等新能源发电的迅猛发展和源-网-荷核心设备的"电力电子化"变革,电力系统正形成"高比例可再生能源"和"高比例电力电子设备"的"双高"发展趋势.在新型电力系统中,抽水蓄能机组承担着保障大电网安全和促进新能源消纳的重要使命,在电网安全稳定运行中发挥着重要作用.由于兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率,且在水泵工况下能够灵活调节吸收的有功功率,已在国外广泛应用的变速抽水蓄能机组在国内抽水蓄能电站的建设中备受关注,丰宁抽水蓄能二期工程准备投产两台300MW可调速交流励磁发电电动机.     

抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置研究

水蓄能机组水头较高,主阀、导叶有较大漏水,在静止状态时容易发生蠕动,使机组长时间低速转动而导致烧瓦,影响机组的安全正常运行。根据抽水蓄能机组的特点,设计了抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置,克服了传统机械－触点检测方法触点动作不灵、易产生磨损的缺点,可广泛用于抽水蓄能机组的蠕动检测。     

基于多回路理论的交流励磁电机转子绕组内部故障仿真与实验研究

交流励磁电机正逐步应用于变速抽水蓄能机组.与和常规水电机组相比,抽水蓄能机组由于转速高且启停频繁,它的转子绕组振动更剧烈,也更容易发生磨损并导致内部故障,因而需要研究针对变速抽水蓄能机组转子 绕组内部故障的主保护方案.本文研究交流励磁电机的转子绕组内部故障时采用多回路理论,首先将多回路建模法应用于交流励磁电机并编写程序以进行暂态故障仿真;然后在特制的交流励磁样机上进行不同工况下,转子绕组内部不同短路类型的故障实验,验证仿真计算的正确性.为了制定针对性强的主保护方案,本文进一步分析交流励磁电机转子绕组内部故障时的物理机理和电气特征,并据此提出监测定子分支环流的新型保护方案.     

广州蓄能水电厂自适应微机调速器控制算法研究

针对抽水蓄能机组调速器控制工况繁多、控制逻辑较常规水火电机组复杂的问题,以广州蓄能水电厂# 4蓄能机组调速器为倒,介绍了发电与抽水工况下蓄能机组调速器的控制逻辑、相关算法及监控系统与调速器配合完成机组的有功控制过程,可供其他抽水蓄能电厂控制调速器参考.     

抽水蓄能机组低频保护整定方案

介绍了抽水蓄能机组低频保护的概念及国内外抽水蓄能机组低频保护整定的原则,在分析对比该原则的基础上,以宝泉抽水蓄能电站低频保护整定为例,介绍了抽水蓄能机组低频保护整定过程及定值校核计算过程,并对抽水蓄能机组低频保护整定提出相关建议,为国内抽水蓄能电站完成机组低频保护整定提供借鉴.     

抽水蓄能机组碳刷滑环状态清扫检修技术

抽水蓄能机组运行过程中,碳刷磨损产生的碳粉会引起污闪、转子一点接地、转子两点接地等故障,也会造成定子绝缘老化等问题.因此需要对抽水蓄能机组开展经常性的碳刷滑环清扫工作.过去由于缺少状态清扫技术,机组启停受优先权控制、季节、系统负荷等影响,因而出现机组过清扫带来的问题和清扫不足带来的运行问题.本文提出抽水蓄能机组碳刷滑环...     

某250MW抽水蓄能机组计算机监控系统控制流程及优化

鉴于抽水蓄能机组运行工况多,机组启停及工况转换频繁,控制流程相对复杂,对某250 MW抽水蓄能机组计算机监控系统顺序控制及工况转换流程进行梳理分析,并针对整组启动试运行期间出现的问题,对机组控制流程进行修改优化,结果可为新建抽水蓄能机组控制流程的设计或已投运机组控制流程的优化改造提供参考。     

多对极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位理论研究

大型水轮发电机和抽水蓄能发电电动机均为多对极,现场迫切希望实现故障磁极的在线定位.本文基于一台3对极、12kW的发电机动模样机研究在线定位的理论基础.首先,采用场路结合法对该样机在联网工况下的励磁绕组匝间短路故障进行了计算,并与实验结果进行了对比和分析,验证了计算模型的正确性.然后,利用故障数学模型对该样机一极短路故障进行了计算,基于仿真结果,研究故障磁极、励磁磁动势、定子电动势和定子分支环流之间的相位关系.研究表明:定子分支环流的1/P次谐波相位角(P为发电机的极对数)可以用于对故障磁极的判断.本文为实现多对极大型发电机励磁绕组匝间短路故障的在线定位奠定了理论基础.     

高水头抽水蓄能机组两瓣式蜗壳座环焊接制造技术应用研究

随着抽水蓄能机组不断向高水头、大容量、高转速方向发展,为了保证机组的高性能指标要求和轻量化结构设计要求,将大量采用新材料、新结构进行制造,增加了其制造难度.本文分析了高水头抽水蓄能机组两瓣式蜗壳座环的工艺结构及生产制造难点,并对制造难点提出了解决方案,形成了一套高水头抽水蓄能机组两瓣式蜗壳座环制造工艺方案和制造技术.     

小型抽水蓄能技术发展现状及应用前景

抽水蓄能是电网调峰的有效手段之一,当今世界抽水蓄能机组的发展方向是高水头化、大容量化和高转速化。按照机组类型,抽水蓄能机组可分为四机分置式、三机串联式和二机可逆式机组,其中由可逆水泵水轮机和发电电动机组成的二机可逆式机组是目前的主流结构。我国抽水蓄能电站建设于20世纪90年代后步入发展快车道,目前电站的整体设计、制造和安装已达到国际先进水平。随着分布式能源的开发利用和智能电网的发展,分布式储能成为新的发展趋势,而分布式抽水蓄能将成为值得广泛推广的技术。小型抽水蓄能既可以与大型抽水蓄能实现优势互补,也可以独立协调各种分布式电源,解决分布式能源和微电网系统供电质量差、可靠性低等问题,具有工程位置灵活、投资少、见效快、对输电线路要求较低以及能够较好解决个别单位和部门峰荷需要等优点。国内外已经开展了小型抽水蓄能电站的研究、实施和工程应用,积累了可供借鉴的宝贵经验。高水头混流式水泵水轮机技术是当前的研究热点,主要集中在500~700m高水头水泵水轮机的研究,涉及水力性能、结构性能以及试验等。如果国家能够建立起有效机制,充分调动地方和企业投资小型抽水蓄能电站建设的积极性,那么它将具有广阔的发展前景。     

变转速抽水蓄能机组控制策略选择

文章从变转速抽水蓄能机组特性及建设目的出发、讨论了变转速抽水蓄能机组控制策略,推荐采用变流器控制功率,调速器控制转速的控制策略,最后讨论了变转速抽水蓄能的启停策略,希望对以后工程建设有借鉴作用.     

抽水蓄能机组检修管理的优化

近年来,抽水蓄能电站的建设得到快速发展,加强抽水蓄能电站设备管理是一个重要的课题。分析了抽水蓄能机组检修管理的现状,探讨了抽水蓄能机组的检修模式,提出了抽水蓄能电站机组检修分类管理的理念,通过对人员职责分类管理和检修项目和类别的分类管理来加强抽水蓄能电站的检修质量控制,并讨论了抽水蓄能机组检修过程管理的具体内容与要求。实践表明:加强对抽水蓄能机组检修的过程管理与质量控制,是确保机组检修质量,提升抽水蓄能电站安全运行水平的有效措施。