水电机组电气制动的设计及应用
水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用
水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用水电站自动化系统在国内已经具备20多年的应用时间，在这20多年里，随着计算机硬件的不断强大，通信技术的迅速发展，软件功能的持续更新，水电站的综合自动化系统也向着更为可靠、功能更为全面的方向迈进，水电站自动化系统的开放性和扩展性以及智能等性能均有了很大的提高。
作为水电站自动化系统中的关键组成，水轮发电机组的电气制动是推动水电站自动化发展的重要条件。
鉴于此，本文主要分析水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究与应用问题。
标签：水轮发电机组的电气制动;水电站自动化;研究;应用引言水轮发电机组是水电站自动化系统中的重要组成部分，其功能主要是完成机械能向电能的转换，水轮发电机组的运行质量直接关系到水电站运行的的稳定性和安全性，进而影响到水电站的运行效率。
水轮发电机的制动系统是影响水轮发电机组运行水平的重要因素，传统的制动方式为机械制动，但是其在工作过程中会存在一些弊端。
因此，本文对以电气制动为主要制动方式的水轮发电机组在水电站自动化系统中的应用研究具有重要的实践价值与意义。
1、水轮发电机组的电气制动概述1.1 水轮机发电机制动系统的功能水轮发电机组在运行过程中面临的关键问题是制动停机问题，即水轮发电机组在工作过程中会经历较为频繁的起动和停机过程，在起动和停机时对转动惯量的要求较高，因此在短时间内不能自主停下。
然而，当水轮发电机组长时间处于低速远转状态时会威胁到水轮发电机组推力轴承的安全性和稳定性。
因此，水轮发电机制动系统就是为了解决水轮发电机组的起动和停机问题。
1.2 机械制动与电气制动的特点分析机械制动方式是水轮发电机制动的一般形式，为了避免机组减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损，在机组转速降低到额定转速的25%到35%时，会自动投入制动器，加闸停机。
对没有配备高压油顶起装置的机组，当经历较长时间的停机以后，当再次启动机组前，利用油泵将压力油打入到制动器当中顶起转子，时推力瓦重新建立油膜，从而为推力瓦创造出良好的工作条件。
电气制动技术在水电厂的应用
电气制动技术在水电厂的应用文章介绍了电气制动的工作原理，分析电气制动的一般性结论和对机组保护的影响，阐述某电厂#5机组电气制动的设计和计算以及电气制動试验数据。
标签：水电厂；水轮发电机；电气制动；自动化前言水轮发电设施中安装上电制动停机设施，根本宗旨就是为了防止发电机制动设施中出现环龟裂、制动设施出现损害、确保设施完善，还有因为停机时风闸闸板出现磨损损耗以及转子、定子线圈受污，导致绝缘性质变差还有通风位置阻塞，能够延迟维修养护的时间以及清理打扫的工作内容。
某电厂五号机组单台的机器100MW，和厂房的掌控室相隔两千米，使用电脑监督掌控体系进行掌控，能够促进电气制动设施的发展，少人进行或者无人进行值班。
对于五号机组停机制动在实际工作中的使用情况以及相应的实验，获得了有力的经验。
1 电气制动的概述我们在以往中使用的由水轮机驱动的发电机设施大多是使用机械减速停止，具有的优点是：运转稳定，操作便利，适用范围广，如果是用气压或者油压进行掌控的使用资源少，在减速停止时会对推力轴承的油膜起到保护的用途。
它不仅是制动设施还能够顶转子，所以有两重身份。
为了能够制伏机械制动中存在的不足，在某电厂中五号机组进行实验，装置电气制动设施，不过现在依旧留存着机械制动的设施，开展混合减速停止的活动。
2 电气制动的工作原理在水轮发电设备和体系之间切断联系，相互独立之后，导水设备关闭，发动设备中降低励磁回路中的电流，设备中的水轮产生阻力、转子风产生阻力还有轴承进行摩擦产生阻力一起作用下，运转速度慢慢的减慢，在转动速度降低到原转动速度的百分之四十到百分之六十之间，关闭发电设施定子绕组出线位置的减速短路开关，然后为转子绕组添加恒定励磁电流，按照交流发电设施中电枢反应磁场的理论，其直轴分量只有加磁以及去磁这两种表现形式，没有有功转矩的模式。
并且电枢中交轴只有一种表现形式就是有功转矩，且和原来的转动方位相异。
电气方式减速停止转动的模式能够使机组因为惯性扭矩来抵达停止转动的需要。
水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用
广西大学硕士学位论文水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用姓名：***申请学位级别：硕士专业：农业电气化与自动化指导教师：***20040501水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究及应用摘要本文首先简要介绍了计算机监控技术的发展及其在水电站自动化上的应用，同时为了实现水电站的无人值班、少人值守，电气制动起着很重要的作用。
本文着重探讨水轮发电机组电气制动的工作原理，分析了几种电气制动方法的特点及其应用场合，包括目前最常用的发电机定子端短路制动、发．变组高压短路制动和中小机组反接制动方法。
深入探讨了发．变组高压短路制动和中小机组反接制动的可行性、实用性，为水电厂选择合理的电气制动方式提供了依据。
目前，发电机组停机电气制动特性都是在机组投运后，通过现场实际试验得到的，为了在电站的设计阶段得到机组的制动停机特性以便选择电气制动方案和最佳制动参数，电气制动的仿真研究是很有必要的。
本文利用Ｍａｔｌａｂ软件开发出不同电气制动方法的仿真软件，该软件能计算出不同水轮发电机组在不同的投入转速和不同的制动电流下的制动时间并能描绘出制动过程曲线，为水轮发电机电气制动方案的设计以及选择最佳的制动参数提供了重要的依据。
最后针对定子端短路电气制动方法，利用松下ＦＰＯＣｌ４系列ＰＬＣ设计出水轮发电机组电气制动过程的自动控制系统。
具体的控制方法和流程图以及实际接线的实现。
关键词：水电站自动化电气制动机械制动Ｍａｔｌａｂ仿真松下ＰＬＣ广西大学硕士学位论文ＴＨＥＳＴＵＤＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮｏＦＥＬＥＣＴＲＩＣＢＲＡＫＩＮＧＩＮＨＹＤＲｏＰＯＷＥＲＳＴＡＴＩｏＮＡＵＴｏＭＡＴＩｏＮＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓｐａｐｅｒｂｅｇｉｎｓｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ·Ｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｎｏｂｏｄｙｗｏｒｋａｎｄｆｅｗｐｅｏｐｌｅｗａｔｃｈ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｗｏｒｋｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｐｌａｙｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅ—ｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｔａｔｏｒｓｉｄｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｇｅｎｅｒａｔｏｒ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｕｎｉｔｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｒｅｖｅｒｓｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｒｅｓｓｅｓｏｎｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒ—ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｕｎｉｔｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｓｈｏｒｔｂｒａｋｉｎｇａｎｄｒｅｖｅｒｓｅｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｂｒａｋｉｎｇｉｎｍｉｄｄｌｅ—ｓｍａｌｌｕｎｉｔ．ｗｈｉｃｈｃａｎｏｆｆｅｒａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｗａｒｒａｎｔｙｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｎｇａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎＮｏｗ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｓｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｆｔｅｒｔｈｅｕｎｉｔｒｕｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｃｅｐｔｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｈａｓｅ，ＳＯａｓｔｏｃｈｏｏｓｅａｌｏｇｉｃａｌｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｅｓｔｂｒａｋｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙ．ＴｈｅｐａｐｅｒａｉｍｉｎｇａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗａｒｅｅｘｐｌｏｉｔｅｄｂｒａｋｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｒａｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｐｐｌｙｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｃｏｍｐｕｔｅｂｒａｋｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｄｒａｗｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｃｕｒｖｅ．ＦｉｎａｌｌＮａｐｐｌｙｉｎｇＰａｎａｓｏｎｉｃＦＰＯｓｅｒｉｅｓＰＬＣａｃｈｉｅｖｅｓｔａｔｏｒｓｉｄｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｂｒａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｉｎｇ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｒａｋｉｎｇ，Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＰａｎａｓｏｎｉｃＰＬＣ第一章绪论第一节选题背景及意义水电站自动化是～门涉及控制技术、测量技术以及计算机等多方面理论的综合性科学技术，近年来受到了较广泛的重视，取得了迅速发展。
电气制动技术在水电厂的应用
２ ０ １ ３ 年 第２ ９ 期ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 科技创新与应用
电气制动技术在水电厂的应用
周 磊
（ 黑龙 江水运建设发展有限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 文章介绍 了电气制动的工作原理 ， 分析电气制动的一般 性结论和对机组保护的影响， 阐述 某电厂 ＃ ５ 机组 电气制动的设 计 和 计 算 以及 电气制 动 试验 数 据 。
关键词： 水 电厂 ； 水 轮发 电机 ； 电气制 动 ； 自动 化
前言 五 号 机组 是 一种 单 机容 量 在 一 百 毫瓦 的设施 ， 其 中安 装 了以 往 水 轮 发 电设 施 中安装 上 电制 动停 机 设 施 ， 根 本 宗 旨就 是 为 了防 的机械形式制动设备 ，因为电站在运行体系中还有调峰的工作 ， 开 止 发 电 机 制 动 设施 中 出 现环 龟 裂 、 制动 设 施 出现 损 害 、 确 保设 施 完 关设备次数 比较多 ， 所以使用电气形式的制动设施作为平时的停机 善， 还 有 因 为停 机 时 风 闸 闸板 出 现磨 损 损 耗 以及 转 子 、 定 子线 圈 受 设备是很合适 的， 并且这 台机组是使 用电脑进行掌控的 ， 没有值班 污， 导致绝缘性质变差还有通风位 置阻塞 ， 能够延迟 维修 养护的时 人员 ， 值守的人员也很少 ， 因此一定要提升机组制动的智能化水 准。 间 以及 清 理 打 扫 的工作 内容 。 某 电 厂五 号 机组 单 台 的机 器 １ ０ ０ Ｍ Ｗ， ４ ． １对 于 容量 规 模 比较 大型 或 者 中性 的 机 组 ， 定 子 制 动使 用 的 和厂房的掌控室相隔两千米 ，使用 电脑监督掌控体系进行掌控 ， 能 电流是设定 电流的一倍到一点二倍之 间， 太小的电流会使制动的时 够促进 电气制动设施的发展 。 少人进行或者无人进行值班 。对于五 间延 长 ， 太大 的 电流 制 动 时 间 又会 太 快 ， 对 发 电设 备 会 产 生 不 良 的 号机组停机制动在实际工作中的使用情况以及相应的实验 ， 获得了 影响 。策划中特地把发 电设施的定子制 动使用 的电流掌控在 ０ ． ８ — 有力 的经 验 。 １ ． ２ Ｉ ｅ 之间， 同时 经 过调 节 制动 变 压设 施 抽 头来 完 成可 调 。通 过实 验 １电气 制 动 的概 述 的方 式最 后 明确 定 子 制动 使 用 的 电流 流量 范 围 。 我 们 在 以 往 中使 用 的 由水 轮 机 驱 动 的 发 电机 设 施 大 多 是 使 用 ４ ． ２对大中容量的机组 ， 采 用 电气 、 机 械 混 合 制 动 是 一 种 较 理 机 械 减 速停 止 ， 具 有 的 优点 是 ： 运转稳定 ， 操 作便 利 ， 适 用 范 围广 ， 如 想 的 制动 方 式 。 一 般在 电气 制动 投 入成 功 后 ， 当 转速 降 至 ２ ０ ％～ ２ ５ ％ 果 是 用 气压 或 者 油 压进 行 掌控 的使 用 资 源少 ， 在 减 速 停 止 时会 对 推 Ｎ ｅ 时 ，再投入机械制动 ，如果推力轴承润滑性较好 ，转速可降至 力 轴 承 的 油膜 起 到保 护 的用途 。它 不仅 是 制 动 设 施还 能够 顶 转 子 ， １ ５ ％一 ２ ０ ％Ｎ ｅ ， 再 投 入 机 械 制 动 。 由于 某 电 厂 ＃ ５机 组原 具 有 机 械 制 所 以有两重身份。为了能够制伏机械制动 中存在的不足 ， 在某 电厂 动系统 ， 故采用混合制动方式。 中五号机组进行实验 ， 装置 电气制动设施 ， 不过现在依 旧留存着机 ５某电厂 机电气制动试验数据 械制动的设施 ， 开展混合减速停止 的活动。 ５ ． １发电机空转至额定转速的情况下停机 ， 采用气制动停机。 ２ 电气 制 动 的工 作原 理 ５ ． ２制动 变压 器抽 头放在第 ２档 ，二次 电压为 ｕ ａ ｂ ＝ Ｕ ｂ ｃ ＝ ｕ ａ ｃ ： 在水 轮发 电设备和体系之间切断联系 ， 相互独立之后 ， 导水设 ７ ０ ｖ ， 发 电机短路 电流 Ｉ Ｆ ＝ ３ ８ ５ ０ Ａ 。 此次试验在 １ ０ ％Ｎ ｅ 时投入气制动 ， 备关闭 ， 发 动设备 中降低励磁 回路中的电流 ， 设备中的水 轮产生阻 采用混合制动 。 力、 转 子 风 产 生 阻力 还 有轴 承 进 行 摩 擦产 生 阻力 一 起 作 用 下 ， 运 转 ５ ． ３制动变压器抽头放在第 ３档， 二次 电压为 ８ ０ Ｖ， 记录转子电 速度 慢 慢 的减慢 ， 在转 动 速 度 降低 到 原 转动 速 度 的百 分之 四十 到 百 压 ＝ ８ ６ Ｖ， 转子 电流 ＝ ５ ９ ５ Ａ， 发 电 机定 子 电流 ＝ ４ ５ ０ ０ Ａ， 本次 采 用 纯 电气 分 之六 十 之 间 ，关 闭 发 电设 施 定子 绕 组 出线 位置 的减 速 短 路 开关 ， 制动 。 然后 为 转 子绕 组 添 加 恒定 励 磁 电 流 ， 按 照交 流 发 电设 施 中 电枢 反应 ５ ． ４ 通过 监 控 上位 机 历史 数 据库 记 录 ， 对＃ ５ 机 改 造 前后 停机 时 磁场的理论 ， 其 直 轴 分 量 只 有 加 磁 以及 去 磁 这 两 种 表 现 形 式 ， 没有 间 比较 ： ｆ 制 动变 压 器 抽 头放 在 第 ２ 档 ，二 次 电压 为 Ｕ ａ ｂ ＝ Ｕ ｂ ｃ ＝ Ｕ ａ ｃ ＝ 有 功转 矩 的模 式 。并 且 电枢 中交 轴 只 有一 种 表 现 形 式 就 是 有 功 转 ７ ２ Ｖ， 制动 电流约 ４ １ ０ ０ Ａ ） 改造前 由于采用气制动方式 ， ２ ５ ％Ｎ ｅ 时气 矩， 且 和原 来 的转 动 方 位相 异 。 电气 方式 减 速 停 止转 动 的模 式 能够 制 动 加 闸 ， 停 机 解 列 至零 转 速 时 间是 ６分 ２ ７ 秒， 而改 造 后 采用 混 合 使机组因为惯性扭矩来抵达停止转动的需要。 在使用电气模式减速 制 动 方 式 ， ６ ０ ％Ｎ ｅ电气 制 动 ， １ ０ ％Ｎ ｅ 再 气 制 动 加 闸 ，停 机解 列 至 零 停止转动 时 ， 因为转子绕组 中添加 的是恒励 ， 所 以伴 随着转动速度 转速时间是 ４ 分４ ０秒。 在几乎差不多 的水 头下停机制动 ， 改造后 的 的下 降 ， 发 电设施的感应情 况和直轴 电抗都在慢慢的下降 ， 这种情 时间 比改 造 前少 了 １ 分４ ７秒 。 可 见改 造后 的制 动效 果 还是 明显 的 。 况下 ， 发 电设施 的定 子 减速 电流 不变 ， 但 是 速度 会 慢 慢 降低 。 ６结束语 ３ 电气 制 动 的一 般 性 结论 和 对机 组 保 护 的影 响 这 次 的 改革 以及有 关 的 实验 都 是 很成 功 的 ， 电气 形 式 的制 动 设 ３ ． １采 用 定 子三 相 直 接 短 路 ， 转 子 励 磁 方 式 较 为 适用 。制 动 投 备运动稳固可信 ，能够很好 的使发电设备从高速改变到低速度 ， 对 入转速可在额定转速 ４ ０ ％一 ６ ０ ％Ｎ ｅ内选取 。 对于定子制动电流 Ｉ Ｆ一 推力轴承的磨损降低 ，同时还能在很大程度上促进智 能化水准 ， 同 般 可 取发 电机 定 子额 定 电 流 Ｉ ｅ 的 １ ． ０ — １ ． ２ 倍 。对 于 导 叶漏 水量 较 大 时还能够降低平时的检查维修养护的工作。 的常规水轮发 电机机组 ， 要求缩短低转速区的运行 时间 ， 采用增大 ６ ． １伴随着定子制动使用的电流量加多 ， 电气形式 的制动力矩 定 子 制动 电流 的 制动 方 式 效果 较好 。 就会有很强的效果出现 。针对漏水情况少 ， 轴承润滑功能好 的普通 ３ ． ２ 针 对离 心 泵 的转 动 装 置漏 水 量 不 多 ， 轴 承功 能 良好 的 普 通 的由水轮驱动带动发 电的设施 ， 发 电设备中定子制动多使用 的电流 使用的由水轮机驱动 的发电设施 ， 电气方式 的减速停止转动 的投人 最好在 Ｏ ． ８ Ｉ ｅ 一 １ ． ０ Ｉ ｅ 之间 ， 这差不多就能够符合停机所使用 的时间以 数据 大多 是 ５ ０ ％Ｎ ｅ 还有 限定 的 电流 Ｉ ｅ 比较 适 合 。 及制动所使用的时间。 ３ ． ３ 使 用 电 气 以及 机 械 共 同对 设 备 进 行 制 动 是 很 理 想 的 一 种 ６ ． ２ 如 果 是漏 水 情 况 多 ， 轴 承 润 滑功 能很 好 的普 通 由水 轮 驱 动 制动模式 ， 为 了促 进 轴 承 的 润 滑 功 能 ， 转 动 速 度 能 够 降 到转 速 可 降 带 动发 电 的设 备 ， 可 以调 整 制 动 变 压设 备 中 的抽 头 ， 加 大发 电设 备 至１ ５ ％一 ２ Ｏ ％Ｎ ｅ ， 然 后 再投 入 机 械方 式 制动 。 中定 子 制动 所 使用 的电 流量 ， 能 够 减 少低 转 动 速度 的地 方 转 动 的 时 ３ ． ４ 给差动保护产生的作用 ： 对 于五号机组来讲 ， 在 电气 模 式 间抑或使用 电气制动和机械制动联合的形式 ， 当低转动速度在 １ ０ ％ 制动 的情况下会在 回路电流中产生差电流 ， 致使差动保护工作出现 Ｎ ｅ 一 １ ５ ％Ｎ ｅ中时 ， 很适合再次使用机械制动。 失误 ， 所 以， 在 策划过程 中， 要想 到对差动保护产生的作用 ， 以便 能 ６ ＿ ３ 保 障措 施 ： 由于 ｝ ｝ ５机是 远 离 中控 室 ， 并 且 是无 人值 班 ， 关 门 够关闭保护行为 出口。 ． 运行机组 ， 采用计算机监控控制。我们在机组 Ｐ Ｌ Ｃ开机条件程序 中
浅议抽水蓄能电站电气制动技术
浅议抽水蓄能电站电气制动技术摘要：近几年，我国国民经济的不断发展，抽水蓄能电站越来越多地建立起来。
抽水蓄能电站的大规模兴建不仅可缓解我国用电紧张的问题，还为清洁用电指明了一条新的方向。
抽水蓄能水电站的建立需要多种技术的引进和职能部门的协调工作。
关键词：抽水蓄能电站；电气制动技术；应用与探讨1电气制动技术在抽水蓄能电站中出现的问题1.1抽水蓄能电站自我调节能力低下抽水蓄能电站自我调节能力比较差，这就使得其电气制动技术无法发挥出自身最大的效用，会在一定程度上降低其效果。
通常，抽水蓄能水电站会依靠水而建立，有些电站受到各类外界因素的干扰，只能被迫的修建在河流的上游位置，其上游位置会在一定程度上影响到水电站的自我调节功能。
抽水蓄能水电站的工作原理比较复杂，其把水流引到某一高度之后存储起来，让其水位达到某一高度数值之后在进行开闸放水的处理，将其水的势能转变成为动能，其还应当推动着发电机组进行工作，以此来完成其发电等的工作。
有些抽水蓄能电站自身的水位调节能力比较差，其在水流中混杂了多类其它杂物，这就严重的影响到了电站自身的综合效益。
如果水电站施工构建在水流的上部位置，那么其就会在一定程度上影响到其下游位置的水流状态。
所以，在修建水电站，对水电站进行水位的管理时，必须要综合多方面的影响因素，合理的管理该项工作，防止其给水电站蓄水工作带来不良的影响，维持其下游水域生态系统的稳定运行状态。
将水电站修建在河流的上游也具有一定的优势，其上游的水量变化比较微弱，其所受到其它各类不定因素的影响问题比较小。
其在该种条件作用下，水电站上游的来水量会直接决定其水电站的发电量。
我国大多数的地区都处于北温带，所以其降水量会受到季节变化的影响。
一些降水量比较大的季节水电站中会存有较为充裕的水源，以此来进行发电工作。
若其降水量比较小，那么其电站就会产生用水不足的问题，使得抽水蓄能电站处于困境之中。
对此，其需要深入的探究水电站的供水系统设计工作。
机组制动系统中电气制动技术的应用分析
在电气制动开关的投入和退出方面， 必须与灭磁 开关的投入和退 出有严格的逻辑关 系， 否则将会导致 定子三相瞬间断路或带 负荷 拉隔 离开关 等严重 事故
的发生。
３ ３ 短 路 制 动 开 关 的 选 择 ．
电气制动一般可在机组额 定转速 的 ６ ％以下 投 ０ 入， 由微机监控 系统 向励磁 系统发 出 电气 制动命令 ， 由励磁系统调节柜 的专 用可编程 控制器 （ Ｌ ）完成 ＰＣ 具体的 电气制动流程控制 。在 电气制动过程 中， 励磁 系统处于恒电流 手动方 式运行 ， 控制励磁系统 向转子 绕组输 出恒定 的励 磁 电流 。励磁 电流 的给定 可通过 人机界面设定， 也可通过 Ａ Ｄ转换实现数 字给定， ／ 实 现调整方 便、 程最优 的 目的。 过
７ 辞 各砷制动力丢 与水轮发电机组转速的关 糸 ． ｆ
会进一步增加， 其最大值一般是出现在机组将停止转 动前的瞬间。 根据电气制动的以上特 点， 了获得最大 的制动 为 力矩， 应充分利用发 电机定子 的容量 ， 使定子 短路 电 流约等于额定 定子 电流 ， 而要 获得额 定定子 电流， 根 据发 电机的短路特性 ， 励磁电流应达到发 电机空载额
定励磁 电流。
２ ７ 电 气制 动 的投 退 要 求 ．
罗昌文 ， 绍军 ， 羊 周小 泉 ： 组制 动 系统 中电 气制动技 术 的应 用分析 机 表２ 电 气制动方式的比较
３ ２ 电 气制 动 控 制 回路 的设 计 ．
・３ ５・
电气制动控制 回路的设 计是否科学合理， 将会对 电气制动过程是否可靠产生严重影响， 因此必须考虑 到要有足够的约束条件和闭锁措施。 对于 电气制动的投入约束条件 ： 机组的停机命令 给 出后断路器在跳 闸位置 ， 机组 无 电气故 障， 机端 电 压小 于 或等 于 １ ９ Ｕ ， 组转 速 小 于 或等 于 ５ ％ ０６ ｎ 机 ０ Ｎｅ导 叶在全 关位置 ， 。 灭磁 开关 在 断开位 置等 条件 。 另外还可 以在相关条 件满足的情况下， 对发 电机组是 否解列 、 机组停机命 令等条件 进行单 独判断来进一步
水电厂电气制动运行技术的应用 罗瑶珊
水电厂电气制动运行技术的应用罗瑶珊摘要：随着我国社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，电力资源已经成了人们日常生活不可或缺的一部分。
并且随着工业产能的不断提升，对于供电量和供电质量都提出了新的要求。
粗放式的工业生产模式，造成了巨大的产能浪费，电力资源的浪费尤为突出。
能源问题日趋恶化，要求电力行业必须朝着新能源的方向发展，只有这样才能够满足社会的需求。
当前传统的发电制动方式仍具有较大的进步空间，电气制动技术的应用，对于改善当前供电紧缺问题具有重要的理论意义与实践意义。
关键词：水电厂；电气制动；运行技术1 电气制动技术的相关概述水电厂要实现自动化，实现机组的电气制动是关键的一环。
水轮发电机组在停机过程中，为确保轴承的安全，必须采用强迫制动停机。
而传统制动方式是采用机械制动，存在明显不足，已无法满足现代化水电站的运行要求，对于水电厂实现无人值班、少人值守，提高自动化水平是一个很大的障碍。
而电气制动是一种非接触式的制动方法，它是基于同步电机电磁感应的原理，将机组的剩余动能转变为热能而实现制动停机的。
它提高了机组的自动化水平，具有更高的可靠性。
因此加强对电气制动技术在水电站自动化中的应用研究十分必要。
早前电气制动都是清一色采用发电机定子绕组三相短路，并对励磁线圈通以适当的励磁电流以产生制动力矩的方法来实现的。
文章还提出了另外两种电气制动的方法，分析比较这些方法的原理、特点和应用场合，水电厂在设计和技术改造中可以根据实际情况进行选择。
1.1电气制动技术的原理所谓电气制动技术就是将同步发电机中的电枢反应原理，在电网和电机解列的过程中，等待发电机转子灭磁以后，三相定子出现一定的短路，这就给转子提供了相应的励磁，却使出现一定规模的电磁转矩，即产生制动力矩，导致转速迅速下降为零，从而形成电机制动的原理。
1.2电气制动技术的运行机制传统的发电机制普遍采用水轮机驱动发电的模式，水轮机发电主要是采用机械减速的方式产生动力，这样的操作方法相对来说简单可控，但是将电气制动技术应用于水电发电中将会对电气设备的轴承膜产生较强的保护，避免机器设备过度损耗，从而在一定程度上增强了机器设备的使用寿命。
电气制动原理及其实际应用
制动电流增大 更好制动效果
一味追求缩短时间
安全风险
以额定定子电流为标准 适当追求时间时：1.1至1.3倍额定定子电流
结论
简单，可靠，良好制动效果，满足现代 大型水电厂制动要求
无噪音、污染，是一种理想的环保技术 易自动控制，适合现代控制
电气制动与励磁统一规划设计，减少设 备，节省投资
机组参数
额定功率：300 MW 定子额定电压：18 kV
定子额定电流：10.692 kA 额定励磁电压：330 V
额定励磁电流：1818 A
转动惯量：3300 tm2 制动励磁电流：1090 A
广蓄电气制动的评价
运行近10年
可靠 稳定
制动过程中机组温升小于5℃
~~
广蓄电气制动的构成
广蓄机组在各种情况下制动过程时间统计表
t
nr
60
2 GD2
1 0
n d P(n)
n
几种常用电气制动方式的比较
实现方式
定子三相短路 制动
高压侧短路制动
逆变制动
接线示意 图 优点
缺点
应用情况
~
转动能量消耗 在短路的发电 机定子里，实 现方便
世界范围内目 前应用最广泛
~
变压器可提供附加 制动损耗，制动效 果甚佳
高压短路开关操作 寿命要求高
负荷=0
发电机断 路器断开
励磁开关 断开
部分保护 闭锁
V<50%Vn
电气制动 刀投入
励磁开关 投入
V<5%Vn
机械制动 投入
停机结束
广ห้องสมุดไป่ตู้电气制动刀的参数
型号：SB250 最大电压：24kV 额定电压：18kV 额定电流：12000A 关合容量：8000A（在6%额定电压下）
电气制动技术在水电厂的应用
关键词 ： 气制动 的切 除 ； 电 自动 控 制 ； 电 厂 水
某水 电厂励磁装 置是 由 Ａ Ｂ 公 司提供 的 Ｂ Ｕ 一 ００ Ｎ ５０ 型静 止励磁 系统 ， 电气 制动 部分 的 对 合 同要求是： 方应采用独立整流器提供机组 电 卖 气制动所需的励磁 电源 。电源 由电站 Ａ ３０Ｖ Ｃ ８ 厂用 电通过专用 的制动变压 器、二 极管整流器 供给 ，并满足 电气制 动时 自动控制及现 地操作 监视的要求。制动变压器应为 Ｈ级绝缘 、 内、 户 自冷 、 环氧浇注的干式变压器。 变压器的二次侧 电压应有 ±２ × ％的抽 头。电气制动时间应 ２５ 小于 １ ｉ，电气制动 的具体要求应 与发 电机 ０ｍ ｎ 承包商协商。 １电气制动硬件原理介绍 正 常运行时励磁 系统电源方 式为 自并励方 式， 励磁电源取 自 励磁 变副边三相交流 电压 ， 经 交流开关 Ｑ ７引至励磁功 率柜整 流桥交 流侧 。 Ｏ 投入电气制动后 电源方式变 为它励 方式 ，它励 电源取 自４ ０ Ｖ厂用 电，经制动 变 、 流开关 ０ 交 Ｑ８ ｏ 引至功率柜整流桥 。两个 交流开关 Ｑ ７ ｏ 和 Ｑ ８ 间有机械互锁机构 ， 证两者不会 同时 ｏ之 保 处于合闸状态 ，如 Ｑ ７ ｏ 在合 闸位置 ，要使 Ｑ ８ ｏ 合闸， 必须 先分 开 Ｑ ７然后 才 能合 Ｑ ８否则 Ｏ， Ｏ， Ｑ ８ 闸操 作无效 。功率柜整流 桥为 ４一 ｌ ｏ合 冗 余配置 ，冷却方式 为强迫风冷 。风机 电源有两 路， 电源 １ 为主用 ， 自机端 ， 取 电源 ２为备用 ， 取 自交流 ２ ０Ｖ厂用电。 ２ 自并励方式运行 ， 风机 由 主用电源供电 ，电源 １ 障时 自动切到 电源 ２ 故 。 它励方式运行时直接 由电源 ２ 供电（ 电气制动时 机端电压为零） 。整流桥工作期 间 ， 果某功率 如 柜风机停运 ， 则该整 流桥退 出运 行。 当退出运行 的整流桥数大于 等于 ３ ，就会发生励磁 内部 时 事故跳闸保护动作而导致励磁系统退 出运行 。 正常停机过程 中 ，当转 速降到 ６ 绉 ｏ 额定转 速时 ，计算机监控 系统 先发令合上 电制 动开关 Ｚｘ ｘ Ｏ ｌ（ 为机 组号）， 发 电机 出 口三相短 路 ， 使 然后 向励磁 系统 发出投入 电制动令 ， 磁系统 励 接令后投入励磁 ， 在转子 中加入 电压和 电流 ， 从 而在定子绕组 中产生感应 电流 ，制动力 矩帮助 发 电机组快速停 止转动。电制动过 程中励磁 电 流保持不变 ， 定子 电流也始终不变 直至转速接 近为零 。 在励磁 电流一定 的情况 下， 制动力矩 的 大小与转速成反 比关系 ， 转速很高时 ， 动力矩 制 反而很小 ，这也是在 小于 ６ 额定 转速时才投 ∞ 入 电气制动的—个原 因。 电气制 动时 ， 由于发 电 机出 口三相短路 ， 励磁 调节方式只能是 手动方 式， 即电流调节方 式（ Ｃ １ Ｆ Ｒ 。起 励后 ， 磁 电流 励 的 大小 可通过 手 动方 式 预设 值 ２的设 置 来调 整， 确定制动力矩初始大小 。手动方式预设值 ２ 调整后 ，还须 同时改 变手动方式下励磁 电流 限 制值的设置 ， 相关设 置在制动调试 试验 中根据 电制动的效果具体确定 。 ２电气制动的 自动控制和监视 励磁 系统 必须处于远方控制 方式 ，才能实 现 电气制动的 自动投入 ， 切除控制 。 ２ ． １电气制动 的投入 机组正常停机时 ，计算机监 控系统控制流 程 向励磁 系统发 出 ” 电制 动投入 ” ，触发 电 令
电气制动技术在水电站自动化中的应用
电气制动技术在水电站自动化中的应用摘要：水电站机组的电气制动当中，实现自动化是至为重要的环节。
水电厂是自动化、机械化兼长时间工作的部门，所以对水电厂的实时检测就显得尤为重要，实时监视或操作监控必须严格执行，监视的变量和所需进行的数据处理也越来越多，如果搞好精准检测对水电站是个严峻考验，仅依靠运行人员来完成各种操作已变得十分困难。
自动化系统可以保证提高水电厂的运行水平，为水电站安全筑下围巢，为电能质量提高奠定基础，同时大大减轻了工人的劳动强度。
目前，中央控制室和机旁两级监控是一些中小型水电厂采用的装置，大部分水电厂己实现了在无人值班系统的中央控制室的集中监控。
随着水电的装置不断的更新，水电厂自动化系统也正在一步步的升级，朝着先进、安全、可靠的方向发展。
可以说，在现代化的水电厂中，自动化系统已经和主机、辅机设备一样，成为了水电厂正常运行不可缺少的部分。
水电厂一要实现自动化，实现机组的电气制动是关键的一环。
关键词：电气制动技术；水电站自动化；应用1机械制动和电气制动的相关概述1.1机械制动的优缺点水轮发电机组的传统制动方式采用机械制动,其优点是:运行可靠,使用方便,通用性强,用气压、油压操作所耗能源较少,在制动过程中对推力闸瓦的油膜有保护作用,既用来制动机组,又用来顶转子,故具有双重功能。
由于机械制动的安全性和可靠性较高,所以不会因电网电源的中断或电气线路的故障而影响到制动。
但这种制动方式也存在很多缺点:①对于启停调峰运行的发电机组,闸瓦磨损迅速,运行一段时间后,检修人员就需要更换闸瓦；②风闸本身有时不能自动落下,每次停机后,运行人员都需要进风洞检查,用撬杆撬落风闸,检修运行维护量大,这不但不能满足系统事故时停机后的迅速启动,同时很难实现无人值班的要求,降低了机组自动化水平；③制动中产生的粉尘随循环风进入转子磁轭及定子铁芯的通风道,长年积累会减小通风道的过风断面面积,影响发电机的冷却效果,导致定子温升增高；④粉尘与油雾结合四处飞落,污染定子绕组,妨碍散热,降低绝缘水平,增加检修工作量；⑤在制动过程中,制动环表面温度急剧升高,因而产生热变形,以致出现龟裂现象。
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水电机组电气制动的设计及应用
摘要：随着水轮发电机能力的不断提高，大型水轮发电机不断发展和使用，
其大规模惯性对水轮发电机的制动提出了很高的要求。
本文研究了水电站电气制
动的设计与应用。
研究了水电机组的制动原理后，设计了机组制动参数的选择，
分别涉及过载系数的确定、电阻的确定、转子电流的计算和控制角的设计。
通过
实际应用，本文设计的水轮发电机组电气制动控制过程可以有效延长水轮发电机
组制动系统的寿命，制动电流稳定稳定，满足实际应用的需要。
关键词：水电机组；电气制动；原理分析；设计应用；
前言
随着大型水轮发电机的不断设计和运行，发电机的转动惯量也在增加，相关
的停机问题也越来越严重。
对于三峡机组，转动惯量可达到 4.5 * 10 m³或更高，使停车更加困难。
由于水力发电装置通常在电网中发挥紧急备用和频率调节作用，而且其启动和关闭频率很高，传统的机械制动方法已不能满足水力发电装置目前
的控制和运行方法。
因此，研究大型水电机组的电气制动很重要。
弹性电动制动
与传统电动制动的区别，在于传统电动制动模式通常使用二极管整流器为发电机
提供励磁电流，但这种制动模式需要增加二极管不受控制的整流装置，因此输入
成本相对较高柔性电动制动技术最重要的部件是可控硅整流和发动机励磁系统调
节器。
该制动方法产生的制动电流是可控的，可以根据制动时的水头速度和漏水
量进行控制，从而改变制动。
整个制动过程稳定可靠。
因此，本文总结了水电站
电气制动的设计和应用经验。
一、水电机组电气制动概述
1.电气制动的概述
过去，大多数水轮机发电设施采用机械减速停机，具有稳定运行、易于使用
和广泛应用的优点。
如果是气压控制或油压控制，则推力轴承油膜受到保护。
这
不仅是刹车，而且是上转子，因此具有两个身份。
为了能够制伏机械制动中存在
的不足，在某电厂中五号机组进行实验，装置电气制动设施，不过现在依旧留存
着机械制动的设施，开展混合减速停止的活动。
2.电气制动的工作原理
断开机组后，定子将输出转子绕组的恒定周期大小的短路电流，短路电流不
会改变机组的随机转速，引起定子绕组中铜消耗的制动力矩，直至机组停止减速。
根据同步电机的基本知识，可使用相同的损耗功率/角速度获得柔性电动制动转矩。
在公式中，n是组的转速，Km和k是常数，r是定子的有效电阻。
根据上述
公式，制动力矩m具有负单位速度。
因此，电动制动的性能对于低速停车来说一
般是显而易见的与此同时，m直接成正比，反过来成正比于短路电流的平方之和
定子电路和组转速。
因此，增加定子电路的电流是减少停机时间的最快方法。
3.电气制动的一般性结论和对机组保护的影响
采用定子三相直电路，转子励磁方法较为合适，制动输入速度只能达到额定
速度的40 %至60 %。
变频器的制动电流通常是发电机定子额定电流的1.0至1.2倍。
对于导叶漏水量较大的常规水轮发电机组，需要缩短低速区运行时间，提高
定子制动电流的制动方法较好。
由于离心泵的旋转装置漏水不多，轴承运转良好，电减速停止输入数据为50%，因此限制电流不再合适。
机电组合制动设备是理想
的制动方式。
为了便于轴承润滑，可以将转速降低到15%-20%，然后进行机械制动。
差动保护:对于n 5组，在电气制动时，回路电流可能产生差动电流，从而
可能导致差动保护错误。
因此，在规划时，必须考虑到对差别保护的影响，以关
闭保护行为的出口。
对发电机定子接地保护的影响:在电气制动状态下，发电机
短路，线电压Uf=0，但发电机结构确定的E3三次谐波动力的a、b和QJ潜力相同。
发电机组一般采用同极增压定子接地保护。
由于电动制动过程中连续三次谐
波共振的影响，定子接地保护可能会失效，并发出错误信号。
解决上述问题的方
法是在串联电路中消除电弧回路中的感应或接地导体。
发电厂n 5组电气制动采
用发电机与地面之间的电容消除方法。
换句话说，当电气制动停止时，发电机短
路并接地。
这种方法简单、可靠、可行。
二、制动参数选择
该电路在原有标准励磁电路的基础上，添加了定子短路开关、侧制动开关和
制动变压器等四种新设计。
一般来说，如果晶闸管的基本性能和可靠的开关满足
基本的励磁要求，则无需修改制动变压器电路。
然而，在实际应用中，一方面发
现转子电路与供电装置之间存在电路偏差；另一方面，从可靠性的角度来看，定
子电流超过额定电压15倍时，定子杆就会被烧毁，大大降低了整个系统的可靠性。
因此，在设计过程中，可控硅励磁电压和励磁电流必须是不超过定子额定热
容的设计标准。
制动变压器二侧额定线路电压计算公式给出。
Uf表示电子制动变
压器二侧的额定线路电压，Amin表示励磁调节器输出控制角度，Ki表示短路电
流过载系数；Ci表示定子短路产生额定电流时转子的电流；Rf代表转子电阻；
水代表电路的电压降。
从整个公式出发，左侧表示完全控制的三相整流桥输出直
流励磁电压；等号的右侧表示转子处于稳定状态时的电压和线损。
1.确定超出负荷系数。
根据有关国家对水轮发电机的技术要求，水轮发电机
定子必须能够承受比额定负载额定电流高出1.5倍的电流，在上述电流条件下，
能够不受损害地保持两分钟。
根据定子的热公差曲线，当液压机组制动时，定子
电流应保持在额定电流的1.0至1.3倍之间。
电气制动速度没有严格的标准要求，工程通常选择额定电流的1倍左右。
转子强度的测定。
确定转子强度的方法有两种:一种使用额定励磁电压与电流之比，另一种使用110 ~ 130摄氏度范围内的
热阻。
2.计算出的转子电流的电流值可通过r，短路电流k=L/R来计算-什么但是r
随着单位容量的增加而下降，传输距离和稳定性等问题也变得越来越重要。
因此，短路通常设计为大于正常值，其值通常介于1.0和1.3之间。
控制角度设计。
在
完全失控状态下，所有晶体管都是定向的，转子电流和电压不能偏离正常工作点，即控制角度为0度。
因此，当制动变压器满足实际工作状态时，选择较小的电压
值有利于系统的安全性和可靠性。
3.结论及展望
在电气制动过程中，由于制动时间通常比电机的瞬态时间长几分钟，定子/
转子电流在速度条件下保持恒定的比例关系，但在停机过程中，定子/转子不再
是线性比例关系，因此此时必须进行详细分析事实证明，单个电动制动可导致额定转速0.5%至1 %之间的转速，机器无需机械制动即可停机。
当然，由于机械制动被用作电气故障的保障，需要设计电气混合制动模式，并不时应用气动制动来测试机械制动。
电动制动时，可以考虑转子固定角度控制方法、转子恒励磁电流控制方法和定子恒电流控制方法。
该理论基于定子电流与转子电流的线性关系。
制动变压器失去控制时，短期定子电流不得超过定子的最大热容。
为了提高系统的安全性和可靠性，必须详细审查电气制动过程，包括硬件和软件锁定、过度包装、防止错误、参数设计等。
精确模拟电气制动过程和计算制动时间有助于分析励磁开关时定子和转子的电磁暂态。
结束语
综上所述，在实际使用后，可知制动电流在使用过程中变化平稳，能够完全实现柔性控制。
通过对电动执行器稳定状态激励试验的分析，波形在稳定状态下比较稳定。
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