n三峡右岸电站电气制动停机对继电保护的影响

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1、三峡右岸电站电气制动停机对继电保护的影响陈海龙，赵斌，郭宝甫，蔡常群（许继电气股份有限公司河南省许昌市461000）摘要：本文介绍了三峡右岸电站水电机组电气制动停机的基本原理及电气制动停机对相关继电保护的影响。针对电气制动的特点，相关继电保护采取对应的处理措施，保证在正常电气制动停机过程中不误动作。关键词：电气制动；继电保护；处理措施0前言三峡右岸电站水轮发电机正常停机中采用电气制动技术，较大程度地改善了机组正常停机运行工况，缩短停机时间，但电气制动系统的使用，也出现了许多新问题，其中对继电保护的影响

2、尤为突出，若不合理解决，将会影响电气制动系统及机组的正常运行。1三峡右岸电站水轮发电机电气制动的基本原理电气制动的工作原理是基于同步电机的电枢反应。当机组与电网解列，发电机转子灭磁以后，转速降到设计的值后，将定子三相短路，同时给发电机加励磁电流，使它产生一个方向与机组惯性力矩的方向相反，具有强大制动作用的电磁转矩。这里的励磁电流一般由厂用电系统经整流后接人发电机转子。根据电机学理论[1]可知，这里我们要强调的是定子中的短路电流是一恒定值，不随机组转速下降而变化。因为根据同步电机理论可知：电气制动过程中

3、，通过转子线圈的励磁电流是相对恒定的，故可以认为基波每极磁通量亦是恒定的。发电机定子电势、发电机直轴同步电抗、制动时定子电流可表示为[2]（1）式(1)中：为频率，；为线圈匝数；为磁通量；为短距系数；为机组转速；、为常数；为角频率；为电感；为极对数；为定子有效电阻。由同步电机理论，电气制动力矩可表达为：(2)式中，为电磁功率；为常系数。可见电磁转矩最大点在转速满足，而转速在零时，电磁转矩也为零。定性分析如下：电气制动时磁通不饱和，考虑制动时间比较长，远大于发电机的瞬态、超瞬态时间常数，稳态时主要损耗是

4、铜损，而不是激磁电抗的铁损，这与正常短路升流一样特性。从公式(2)可知：由于和为常数，电制动力矩是随机组转速下降而增大。由此可见电气制动的特性对低转速停机具有独特效果。根据以上理论依据，当发电机转速很高时，即使投入电气制动，其制动转矩也是非常小的，而且在较高的转速下发电机轴承比较容易形成油楔，所以对轴承有影响的一般在低转速区，因此，在机组停机过程中，并不是一开始就投入电气制动，而是在转速下降到一定范围内才投入电气制动，一般为转速的50％至60％时投入。电气制动具有制动力矩大、无磨损、无污染、维护工作量

5、小等优点。电磁转矩与定子短路电流的平方成正比，与机组转速成反比的关系，因此，增大定子短路电流对缩短停机时间是十分有效的。停机过程中的关键在于低转速区中机组转速下降陡度，只要电气制动电流等于或大于定子的额定电流，电气制动在低速区能够获得令人满意的转速下降率。图1是发电机电气制动特性曲线图[3]。图1发电机电气制动特性曲线图Fig.1ThecurveofgeneratingelectricbrakingCharacteristics由图1可以看出，当机组开始停机时，由于转速高，空气阻力大，即使不加任何制动

6、，转速下降还是比较快，随着转速下降，空气阻力减少，速度下降曲线趋于平缓，如果不加电气制动，转速将下降很慢，如图中的虚线①投入电气制动后，发电机转速将迅速下降，转速越低，制动越明显。三峡右岸电站电气制动停机流程为：正常停机情况下，当监控系统发出停机令时，励磁系统首先进行逆变灭磁，当机组转速降到50％的时候，监控系统首先合上制动短路开关（BS），励磁系统在判断制动投入的条件都满足后，首先投上制动开关，断开灭磁阀片，合上制动电源开关，同时，调节器柜内同步切换开关将励磁同步变压器切至制动同步变压器，触发脉冲装

7、置的同步信号源从励磁变压器侧切换至制动变压器侧；励磁系统将从AVR调节模式切换至ECR调节模式，调节器向制动整流柜加脉冲，使其向发电机转子加励磁，启动制动回路工作。2电气制动停机对继电保护的影响分析[4]电气制动短路点的设置如图2中短路开关BS处。图2三峡右岸电气制动接线图Fig.2ThewiringdiagramofThreeGorgesElectricBrakingontherightbank2.1主变差动保护由于电制动短路开关(BS)位于主变差动保护之内(9TA与19TA之间)，电制动时在纵差保

8、护回路中将形成低频不平衡电流，该电流即发电机定子绕组中的制动电流，约为26kA，为1.16倍发电机额定电流，大于主变差动保护的设定值（0.3倍额定电流），所以在差电流和频率的影响下，导致主变差动保护误动。2.2发电机负序过流保护负序过流保护电流采用机尾3TA与4TA合成，负序电流的计算公式如下公式（3）：(3)式（3）中发电机保护选用许继WFB-800型微机发变组保护装置。发电机正常运行时，负序电流主要是不平衡电流，小于保护定值。如果发电机频率异常时装置