Powerformer概述及继电保护原理研究

Powerformer是一种集成了传统发电机和升压变压器功能的新型高压发电机,是在发电技术领域取得的最新进展.它通过利用交联聚乙烯(XLPE)电缆绕制定子绕组,克服了困扰发电机绕组设计的绝缘问题,使得其机端电压在电缆绝缘水平范围内可以任意调节,实现与高压电网的直联.结合目前实际运行的Powerformer的情况,介绍了Powerformer的设计特点,Powerformer对系统侧的支持情况.此外,Powerformer设计和运行的特点使得原有发电机保护不能完全适应Powerformer的要求.目前,作者所在课题组提出了4种面向Powerformer的保护新功能,即Powerformer定子电容电流自适应补偿差动保护、Powerformer新型能量方向保护、非全相保护、用于多台电机并联运行于同一母线的发电机过电压保护.对这4种保护的功能设计进行了详细的介绍.最后总结了Powerformer保护现阶段的研究成果,指出了其中存在的问题,提出了后续研究的思路.     

Powerformer概述及继电保护原理研究

Powerformer是一种集成了传统发电机和升压变压器功能的新型高压发电机,是在发电技术领域取得的最新进展。它通过利用交联聚乙烯(XLPE)电缆绕制定子绕组,克服了困扰发电机绕组设计的绝缘问题,使得其机端电压在电缆绝缘水平范围内可以任意调节,实现与高压电网的直联。结合目前实际运行的Powerformer的情况,介绍了Powerformer的设计特点,Powerformer对系统侧的支持情况。此外,Powerformer设计和运行的特点使得原有发电机保护不能完全适应Powerformer的要求。目前,作者所在课题组提出了4种面向Powerformer的保护新功能,即Powerformer定子电容电流自适应补偿差动保护、Powerformer新型能量方向保护、非全相保护、用于多台电机并联运行于同一母线的发电机过电压保护。对这4种保护的功能设计进行了详细的介绍。最后总结了Powerformer保护现阶段的研究成果,指出了其中存在的问题,提出了后续研究的思路。     

Powerformer非全相运行保护

Powerformer非全相运行时将在其中性点产生很高的位移电压,而其分级绝缘的特点使中性点附近成为耐受过电压的薄弱环节。因此,相对常规发电机而言为Powerformer配置专门的非全相保护更为必要。在分析非全相运行状态特点的基础上,提出了一种基于Powerformer机端零序电压和定子绕组负序电流的非全相运行保护方案。采用EMTDC建立系统仿真模型,仿真结果证明,保护方案将零序电压和负序电流配合使用,对系统非全相运行的识别能起到相互补充的作用,保护原理正确可行。     

超高压电机的突破性进展——从Powerformer到Dryformer、Motorformer和Windformer

1998年2月25日,ABB 公司对外宣布,世界上第1台采用交链聚乙烯(XLPE)电缆绕制定子绕组的高压发电机(Powerformer)研制成功,科学家们为之奋斗数十年的直连电网高压电机得以初见端倪。自此以后,ABB 公司不仅为6座水、火电厂研制成多台直连电网水轮发电机(Hydro Powerformer)和直连电网汽轮发电机(Turbo Powerformer),而且还基于同一设计理念,相继研制成功电缆绕组无油电力变压器(Dryformer)、直连电网高压电动机(Motorformer)和直连电网风力发电系统(Windformer)。本文介绍了直连电网发电机产生的历史背景及发展过程;重点论述 Powerformer 的原理、设计特点、性能及优缺点;对 Dryformer、Motorformer 和Windformer 分别作了简单介绍和分析。     

Powerformer继电保护系统研究动态

介绍了发电机保护技术的最新进展--适用于Powerformer的继电保护系统.对目前提出的4种面向Powerformer的保护新功能设计进行了详细介绍.最后总结了Powerformer继电保护现阶段的研究成果,指出了其中存在的问题,提出了后续研究的思路.     

定子冷却水中断对发电机造成的损坏及修复

对沙角Ｃ电厂内冷水中断事故及其对发电机造成的损坏作了介绍,经分析,造成了定子绕组继水后出现振动过大的主要原因是端部固定方式较薄弱,无法承受在一定的温升时所产生的热膨胀,事故后,厂家决定对发电机绕组端部进行临时性的加固,情况已经明显改善。     

江口电厂发电机冷却系统的设计及运行情况

本文较详细地介绍江口电厂发电机通风冷却系统的设计思路,以及机组投产发电后该系统的工作情况,并针对该系统易出现的问题提出了个人观点,供所有同行参考。     

一次重大发电机事故的分析及建议

本文叙述了一台200MW机组发生短路事故及其前后经过分析产生事故的各种因素，为拟建、在建发电机组提供了经验和教训。     

益阳电厂自并励励磁系统设计及运行中问题浅析

对自并励励磁系统设计选型中应注意的几个问题进行了讨论，分析比较了自并励励磁系统与三机系统对电力系统稳定性的影响，同时对益阳电厂自并励励磁系统实际运行中出现的问题进行了分析。     

发电机或一次系统的异常运行及事故处理

发电厂发电机或一次系统出现异常运行时,如果处理不正确,会诱发运行事故。出现异常运行时,应采取以下处理措施:根据表计、信号指示及保护动作情况正确判断故障性质;如果对人身和设备安全有严重威胁,应立即消除威胁;迅速切除故障点;确保厂用电源正常工作,如果因为故障造成厂用电源失压,应优先恢复厂用电源。在事故处理过程中,首先应保证人员安全,其次是保证事故不扩大,再次则是尽快恢复正常设备运行,优先恢复厂用电源。以上处理措施可为电厂运行人员提供参考。     

超高压发电机运行特性的分析与计算

本文运用电机和电磁场理论建立了发电机运行特性的数学模型,给出了有限元求解二维电磁场的方法。为满足运行特性的计算要求,将电机内电磁场的有限元计算与外部电路相结合,计算出了不同工况下超高压发电机的特性曲线,包括短路特性、空载特性、调整特性和外特性。通过和实验结果的对比,证明了数值仿真的正确性,从而为超高压发电机的实际应用提供了参考依据。     

能量变换器及其最新发展

介绍了20世纪末出现的一种新型的可直接并网的高压发电装备--能量变换器(Powerformer)的基本原理、开发背景、目前现状、技术关键、设计特点和运行特点,并对其发展及应用前景进行了展望.     

发电机定冷水系统运行异常现象分析及处理

针对某电厂330 MW发电机定冷水系统的腐蚀及杂质的进入以及防腐方法的不当所引起发电机定子线圈内部运行异常现象,通过对发电机线圈内部杂质的来源进行分析,提出了有效的预防措施。各项水质指标均达到要求,确保机组安全稳定运行。     

高压发电机定子电容电流自适应补偿差动保护方案

提出一种能自适应补偿绕组是分级绝缘的新型发电机———高压发电机（Powerformer）的定子电容电流方法,以提高其差动保护的灵敏度。根据高压发电机正常运行时产生的电容电流,自适应地确定一个“虚拟”的等效系数,用该等效系数将绕组总电容以集中电容的形式分割成2个电容,等效“虚拟”地分布在机端和中性点以计算电容电流。在此基础上,依据线路差动保护的补偿方式进行电容电流补偿,则无论高压发电机处于何种运行状态,差动电流中的电容电流都可以被完全补偿,从而提高了保护的灵敏度。经过仿真验证,该自适应补偿方法简单可行,效果显著。     

高压发电机内部故障仿真研究

建立了高压发电机(Powerformer)的定子绕组内部相间故障和接地故障分析的数学模型。该模型以直接相量法为依据，并且考虑了定子绕组对地电容的影响。为准确地仿真内部故障时地情形，计算了各个故障分支磁轴的正方向。模型建立了转子和定子的电流方程、电压方程和磁链方程，并且以一个75MVA/150kV的高压发电机为模型，详细仿真了单相接地故障、两相接地故障和相间短路故障的情况并且给出了故障波形。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

Powerformer定子槽漏抗推导

Powerformer是一种新型高压发电机，它采用圆形电缆作为定子绕组。为了提高输出电压的等级，Powerformer绕组采用多层同心式。本主要利用解析法和有限元法对Powerformer槽漏抗进行推导和计算，并得出相应的公式。     

能量变换器内部故障仿真

文中用直接相量法建立了能量变换器定子绕组内部故障分析的数学模型。该模型不仅可以对能量变换器中性点经高阻接地和经消弧线圈接地情况进行仿真,还能对绕组内部不同位置处发生的故障进行仿真。以一台能量变换器样机为模型,仿真了定子内部发生单相接地、两相接地故障情况,并给出了故障电流波形。与同容量的常规发电机相比,能量变换器的故障电流较小。     

大型发电机内冷水系统优化运行综述

发电机冷却水系统的安全稳定,关系到发电机的安全、可靠运行。通过对目前国内几种典型的优化运行方式的介绍,讨论大型火力发电机组发电机冷却水系统冷却水控制指标的关键问题和优化运行方式中要解决的核心技术问题。     

1.5MW双馈水冷风力发电机水冷系统的设计

介绍1.5MW水冷风力发电机的冷却系统结构及其计算过程,计算时综合考虑了水阻、水量、环境条件等因素对电机水路的影响。通过合理的计算、优化及电机冷却系统,使结构更加合理,该计算有效地应用于生产实际中,解决了实际生产制造过程中风力发电机的散热问题,降低电机温升。