核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。

发电机短路工况下风电机组传动链动力响应特性研究

为了确保风力发电机组设计的安全性,针对某兆瓦级双馈风电机组,对发电机短路工况下风电机组传动链的动力响应特性进行了研究。首先,基于Simpack/ANSYS建立了传动链多体动力学分析模型;然后,以发电机短路工况下的电磁转矩为激励载荷,定量分析了传动链上各级转轴扭矩传递规律,进一步研究了刹车盘转动惯量、联轴器阻尼比等因素对传动链动力响应特性的影响;最后,为了验证上述计算结果的可靠性,采用GH bladed对相同机组模型、相同工况进行仿真,开展了仿真一致性验证。研究结果表明:发电机短路工况下,齿轮箱高速级输出轴、输入轴处的瞬时扭矩峰值衰减最为显著,两相短路工况下分别比上一级衰减74.7%、47.6%,三相短路工况下分别比上一级衰减70.7%、46.4%;传动链扭矩峰值相比电磁转矩有迟滞性;刹车盘转动惯量和联轴器阻尼比对高速级瞬时扭矩有显著影响,联轴器转动惯量偏大、联轴器阻尼比偏小会导致高速轴瞬时扭矩峰值过大。该研究结果作为发电机短路故障分析、传动链各级零部件安全性评估与设计时的参考。

发电机短路试验中转子接地保护误动作分析及关键问题探讨

针对自并励水轮发电机组在短路试验中发生转子一点接地保护误动作的问题,对励磁系统和继电保护原理等方面进行了理论分析,探讨了变压器运行特性及高次谐波的影响。通过现场测试、录制电压波形等方法,查找出保护误动作原因,并提出了相应处理措施。在此基础上对发电机短路试验中的关键问题及注意事项进行了探讨。

短路发电机的强励系统

文中分析了短路发电机的励磁特点,介绍了国内外大容量试验室发电机强励系统的基本原理、系统结构以及使用效果,从维护成本、使用效果等方面对比了3种强励系统的优缺点,指出电力电子技术的发展使得静态励磁应用于大容量试验室成为大势所趋。

用短路发电机进行换流阀故障电流试验

阀故障电流试验作为考核换流阀短路电流耐受能力的运行型式试验项目,必须在与实际运行工况最为等价的试验回路上进行。短路发电机系统既能提供阀故障电流试验要求的短路电流,同时又能够在短路电流过零时刻立即提供预期恢复电压,具有较高的等价性,是进行阀故障电流试验的一种理想回路。短路发电机系统进行阀故障电流试验时,先利用阀运行试验合成回路提供换流阀正常工况下的运行条件,在换流阀结温及运行参数满足要求时,通过短路发电机系统模拟实际运行中的突发短路故障,使换流阀流过标准规定的短路故障电流,并承受恢复电压,以考核其故障电流耐受能力。

大容量短路发电机同步信号采集装置的设计与应用

大容量试验中需要采集短路发电机的电压信号,以满足高压断路器试验过程中对合闸相角的控制要求。笔者通过研究"淘汰"了惯用的同步控制电机,利用光电技术,设计出一种新型的同步电压信号采集装置,得到了稳定、准确度高的电压信号。主要介绍了新型同步电压信号采集装置的原理、结构、优点、应用情况及信号传输过程中的抗干扰问题。实际应用表明,该同步采集装置各项功能指标均达到了预期的设计要求,极大提高了采集短路发电机电压同步信号的准确度,为大容量试验过程控制合闸相角提供了更加科学的依据。

基于短路发电机系统的MMC型电压源换流器短路电流试验方法研究

作为构建智能电网的关键技术—基于电压源换流器(voltage sourced converter,VSC)的柔性高压直流输电技术在中国已经得到广泛应用:±350 kV鲁西异步联网柔性高压直流输电工程建成投运,±500 kV张北可再生能源柔性高压直流电网示范工程开工建设,±800 kV乌东德—广东高压直流输电工程进入工程实施阶段。作为电压源换流器VSC的一种典型结构形式,模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)是目前成熟应用于柔性高压直流输电工程最主要的换流装置,其性能直接影响柔性直流输电工程安全可靠运行。型式试验是考核换流器性能能否满足柔性高压直流输电工程运行要求不可或缺的重要手段,短路电流试验作为型式试验最为重要试验项目之一,主要考核换流器耐受短路电流的能力。文中研究了利用短路发电机作为大电流源实施MMC型电压源换流器短路电流试验的试验方法,搭建了试验回路,实施了柔性直流输电工程用MMC型电压源换流器短路电流试验,试验结果完全符合IEC 62501:2014和GB/T33348—2016标准要求,为考核柔性高压直流输电工程用MMC型电压源换流器短路电流耐受能力提供了等效试验手段,具有较强的工程指导意义。

大型短路试验发电机运行性能仿真

短路试验发电机主要用于为高压断路器型式试验提供供电电源,它的运行工况相当于常规发电机的突然短路故障。由于电流冲击很大,远远超过普通发电机的短路电流,其瞬时损耗很大。本文研究的短路试验发电机工作频率为100Hz,其发热更为严重,不能完全照搬以往50Hz电机的设计方法,需要更为精确与细致的研究。本文采用场路耦合的时步有限元法,对短路试验发电机的整个运行工况进行了仿真,计算获得了定子电流、转子电流以及定子铁芯、转轴、阻尼条和转子槽楔更为精确的损耗分布,为进一步评价电机各部分的发热情况奠定了基础。

大容量短路试验发电机参数及结构优化设计

短路试验发电机对于提升国家电力系统运行水平和大电流试验效果能够发挥重要作用。现主要介绍哈尔滨电机厂有限公司自主设计的不同类型和不同容量大型短路试验发电机的主要技术参数和设计结构特点,并进行了优化设计。

短路试验发电机设计综述和参数选型

短路试验发电机对于提高国家电力系统和大电流试验发挥重要作用,本文介绍了哈尔滨电机厂有限公司自主设计的不同类型和不同容量的大型短路试验发电机的主要技术参数和设计结构特点。

3200 MVA短路试验发电机优化设计

短路试验发电机是提高电力系统和大电流试验的重要设备,为此介绍了哈尔滨电机厂自主设计的3200 MVA大型短路试验发电机,通过参数和结构优化进一步提升发电机性能,并可应用于现有机组优化改造。

基于高耦合分裂电抗器的短路发电机保护断路器TRV仿真与分析

基于高耦合分裂电抗器(HCSR)的保护断路器是大容量试验站发电机系统的重要保护装置,可以有效解决短路发电机系统短路故障的开断难题。本文研究了短路发电机保护断路器在均流开断和限流开断两种工作模式下,计算过零开断后暂态恢复电压(TRV)特性的等效电路和边界条件的问题,并以额定电压为14 kV、短路容量为6500 MVA的短路发电机出口端短路故障为例,计算两台并联的真空断路器在两种开断模式下的TRV参数。结果表明,在均流开断模式下,断路器BK1和BK2的预期TRV基本不受高耦合分裂电抗器的影响;在限流开断模式下,首先开断的断路器在第一和第二过零点的预期TRV均低于标准值,最后开断的断路器在第二个过零点的预期TRV上升率(RRRV)高于标准值,通过在高耦合分裂电抗器支路并联1000Ω电阻可以将RRRV降至合理的范围内。

3200MVA等级短路试验发电机升级换代技术

本文总结和介绍了哈尔滨电机厂有限责任公司通过继承、总结短路现有短路试验发电机设计、制造和运维技术和经验,进行自主研发和多方位的技术创新,对短路试验发电机进行了系列化、全方位的技术升级换代,全面提升了短路试验发电机性能和适应性,研制出新型3200MVA等级大型短路试验发电机,并达到了预期目的。

世界最大短路发电机用核心技术

我国独立自主设计和制造了世界最大开断容量的短路发电机。本文论述了最新设计计算软件程序和结构特点等。

发电机内部故障分析软件的理论基础——多回路分析法

阐述了交流电机的多回路分析法 ,奠定了发电机内部短路保护计算的理论基础。多台各种类型同步发电机内部故障的仿真及其与试验的对比证明了多回路数学模型和方法的正确。多回路分析法已成功应用于国内 10多个电站发电机定子绕组内部故障计算和保护方案设计。以多回路法为理论基础开发的发电机故障分析软件也已面世。

4000kW/3600RPM双馈变频调速系统在6500MVA短路发电机组中的应用研究

本文首先对大容量超高速双馈变频调速系统应用需求进行了概要介绍;而后对其最简矢量控制算法、循环变流器、双馈电机这三部分进行了仿真研究,得到了理论分析的结果;最后介绍了控制系统联调的结果,根据实验结果,得出其性能可以达到6500MVA短路发电机组性能要求的结论。在国内首次成功实现了6500MVA短路发电机机组的60Hz调速,使我国率先进行了交流60Hz高压电器产品大容量短路试验,填补了我国在这一方面的空白,对国内该领域的科研发展和推广起到了引领和示范作用。

国外短路发电机拖动调速方式概况及分析

本文对国外大容量实验室的短路发电机拖动方案及其优缺点进行了介绍、比较和分析。

某型350MVA短路试验发电机试验系统突然短路的研究

通过对350MVA短路试验发电机试验系统突然短路时短路电流的分析和计算,导出试验系统短路电流值。给出了本系统交、直流最大短路电流的实用计算方法。为电力系统继电保护提供了理论依据。同时,通过试验验证计算方法的有效性。

核电站用发电机内部短路分析及PARK方程实例仿真计算

介绍了发电机内部短路故障的主要分类及产生原因。利用经典PARK方程法,进行了实例仿真计算。研究并掌握超大容量核电站用发电机短路故障原因和仿真计算,对发电机运维与设备管理技术人员具有指导作用。