電氣制動開關在常規水電站的選擇及應用

路秀麗 趙曉輝

摘要：本文介紹了水輪發電機機組采用電氣制動開關的原因、優點，以及電氣制動開關的工作原理及參數選擇，為電氣制動開關在同類機組中的應用提供了參考。

關鍵字：電制動開關，工作原理，參數選擇

0 前言

水電站在電力系統中一般擔任調頻、調峰、調相、備用等任務，因此水輪發電機組開停機的次數較多，為保障機組的安全運行，機組停機制動就顯得十分重要。目前，我國大部分常規水電站的機組停機都采用壓縮空氣操作的機械制動裝置，其優點是：運行可靠，使用方便，用氣壓、油壓操作所消耗的能源較少，在制動過程中對推力瓦的油膜有保護作用，既可以用來制動機組，又可以用來頂轉子，具有雙重功能。但是，這種制動方式也存在如下的缺點：制動器的制動塊磨損較快，制動中產生的粉塵隨著循環風進入轉子磁軛及定子鐵心的通風道，長年累積會減少通風道的快風斷面面積，影響發電機的冷卻效果。粉塵與油霧會四處飛落，污染定子繞組妨礙散熱，降低絕緣水平增加檢修工作量[1] [4]。為了克服這種缺點，目前在大容量高轉速水輪機組，特別是機組啟停頻繁的抽水蓄能機組上，采用機械制動與電氣制動結合的雙重制動方式，以期縮短停機時間，提高機組的自動化水平。

1 電氣制動開關的工作原理

機組解列后，當發電機轉速下降到50%～60%額定轉速時，在發電機出口合上電氣制動開關，并給發電機轉子加勵磁，依據同步發電機的電樞反應原理，電樞反應的直軸分量僅體現為加磁或者去磁，不反應有功轉矩，而電樞反應的交軸分量則體現為一個有功轉矩，其方向與原有速度方向相反。利用這個相反的力矩，可以讓機組快速的停下來。

電氣制動開關的使用分以下兩種情況：

（1） 電氣制動單獨使用

電氣制動單獨使用時，一般應在機組轉速下降到50%～60%額定轉速時投入，制動時間應限制在10min以內。

（2） 電氣制動與機械制動的配合使用

當發電機轉速下降到50%額定轉速時，電氣制動系統投入運行;當轉速繼續下降到額定轉速的10%時，機械制動系統投入運行;制動時間應限制在10min以內。

目前一般電站都采用第二種。

2電氣制動開關的方案選擇

目前，水輪發電機組的電氣制動開關一般采用隔離開關或者斷路器，各有優缺點。

（1） 若采用隔離開關，應為快速或帶引弧觸頭的隔離開關。隔離開關的價格相對低廉，布置簡單，但是，隔離開關滅弧能力差，分合閘時間較長，三相同期性差，個別電廠增發生過出頭燒損的事故。

（2） 若采用SF6斷路器，由于SF6斷路器電氣性能好，布置簡單，一般抽水蓄能電站，常規需要電氣制動水電站，都要求電氣制動開關采用SF6斷路器。

3電氣制動開關的參數選擇

電氣制動開關在機組正常運行時處在打開狀態，只有當機組停機，且發電機轉速降至額定轉速的50%～60%時才投入，此時制動電流為1～1.3倍的發電機額定電流。所以，電制動開關額定電壓、額定電流不低于所在回路的發電機的額定電壓和額定電流，額定短時耐受和峰值耐受電流應能保證滿足發電機機端發生三相短路時，發電機側短路電流的交流分量和直流分量。

4電氣制動開關的布置

電氣制動開關應用于大型機組，一般都是通過分支母線與離相封閉母線相連。布置時與離相封閉母線布置統一考慮，一般布置于發電機和GCB之間。電制動開關外殼和導體均采用了可拆卸的軟連接件，電制動開關外殼與離相封閉母線的外殼需保持電氣上的良好聯通。

在完成與離相封閉母線的連接后，電制動開關應保證其外殼密封良好，并和離相封閉母線組成一個完整的氣密封系統，以滿足采用微正壓系統的離相封閉母線對氣密性的要求。

5 結論

電氣制動短路開關的應用，對改善機組的停機工況，縮短停機時間，以及提高電站的自動化程度都具有積極的意義。在電制動開關的應用中，應該重視設備閉鎖，防止引起發電機回路短路。

參考文獻

[1]周新有，電氣制動在烏溪江電廠水輪發電機組的應用實踐。浙江省水電站技術改造與新技術應用交流會，2006年

[2]阮全榮，孫帆等，水電站電氣設備選擇與布置。中國水利水電出版社，2013年9月

[3] GB/T7894—2009，水輪發電機基本技術條件（S）

[4] 趙鑫，三峽左岸電站發電機電氣制動開關裝置的設計（M）