祝 迪，丁 朦，李 凱

（湖北清江水電開發(fā)有限責任公司，湖北 宜昌443000）

1 柳樹坪電站勵磁系統(tǒng)概述

柳樹坪電站系水布埡電廠保安自備電站，裝機1臺，單機容量20 MW。柳樹坪電站勵磁系統(tǒng)自2008年投運以來，至今運行已10年，采用南瑞勵磁SAVR200系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)為雙橋雙控氧化鋅滅磁，額定勵磁電壓129 V，額定勵磁電流650 A，控制電源AC 220 V、DC 220 V。

柳樹坪電站為地下廠房，采用無人值班運行模式，電站運行可靠性要求高。近年來勵磁設備運行故障明顯增多且存在產(chǎn)品設計缺陷，需進行勵磁系統(tǒng)更新改造。

2 可控硅選型及并聯(lián)支路數(shù)計算

（1）勵磁可控硅反峰電壓選擇計算

柳樹坪電站可控硅選型為英國DYNEX的DCR1460 F28型號。

其反向重復峰值電壓VRRM應不小于柳樹坪電站勵磁變壓器二次側最大峰值電壓的2.75倍，則：

現(xiàn)擬選取的晶閘管重復峰值電壓為Urp=2 800 V，滿足電站現(xiàn)場實際要求，并留有裕度。

（2）常溫工況下勵磁可控硅平均通態(tài)電流的選擇

式中：

KSA為電流儲備系數(shù)，該值取2；

Kji為電路系數(shù)，對電站實際三相全控橋，該值取0.367；

Id為額定勵磁電流，該值取650 A；

K2為風速系數(shù)，設計風速為5 m/s，該值取1.0；

K4為海拔高度系數(shù)，該值取1.1；

K6為溫升系數(shù)，該值取0.9；

KS為環(huán)境溫度系數(shù)，設計環(huán)境溫度為30℃，該值取1.0。

根據(jù)柳樹坪電站現(xiàn)場，選取的晶閘管元件在60℃時，通態(tài)平均電流值為In=1 460 A，則并聯(lián)數(shù)：

式中：K7為均流系數(shù)值，按極端情況該值取0.85，計算nb=0.47，這說明在可控硅選型時，單橋運行即可滿足要求?，F(xiàn)設計并聯(lián)支路數(shù)取值為2，這表明柳樹坪電站晶閘管元件通態(tài)平均電流參數(shù)的設計裕量是充足的。

3 磁場斷路器選型計算

3.1 斷路器選型

柳樹坪電站選型擬用ABB公司生產(chǎn)的勵磁滅磁開關，其主要參數(shù)如表1。

表1 勵磁斷路器參數(shù)

3.2 額定電壓的核算

磁場斷路器選型中，其工作的額定電壓應大于發(fā)電機組磁場斷路器長期運行工況下工作電壓的最大值，該值應按2倍額定勵磁電壓來設計：

實際選取的ABB廠E1 B型滅磁開關額定工作電壓為1 000 V，滿足使用要求。

3.3 額定電流的核算

磁場斷路器選型中，其工作的額定電流應不小于柳樹坪發(fā)電機組長期運行工況下，工作時勵磁電流的1.2倍。

實際選取的滅磁開關型號為E1 B/E MS 800 A/1 000 V，該型號滅磁開關額定電流為800 A，滿足設計要求。

4 過電壓保護回路設計計算

4.1 保護回路的設計

當發(fā)電機出現(xiàn)故障，如出現(xiàn)因失磁或低勵造成機組失步、機端發(fā)生三相短路、錯誤準同期等故障，由于發(fā)電機組轉子繞組中產(chǎn)生出負向的磁場電流，會產(chǎn)生轉子過電壓。如果此能量不能得到釋放，則轉子的感應電壓會快速升高，對轉子及其所連接設備有嚴重的安全隱患。

柳樹坪電站勵磁元件選型設計中，通過使用跨接器與滅磁氧化鋅電阻相配合，保障過電壓保護功能的實現(xiàn)。折返二極管是勵磁可控硅觸發(fā)的主要元件，簡稱BOD。采用BOD元件的優(yōu)勢是，可對電站過壓保護的動作值進行精準整定。

當發(fā)電機出現(xiàn)瞬時過壓時，可控硅跨接器在勵磁調節(jié)器的控制中，具有自復位功能。同時，在勵磁調節(jié)器的邏輯程序中，能夠產(chǎn)生一個可調的時間延時跳閘指令。

4.2 保護動作值計算

根據(jù)相關標準的要求，勵磁系統(tǒng)的繞組回路保護動作電壓的最高瞬時值，應低于勵磁繞組回路對地測試電壓幅值的70%，還應低于勵磁系統(tǒng)整流橋的最大允許電壓值。勵磁系統(tǒng)的繞組回路保護動作電壓的最低瞬時值，應高于系統(tǒng)中滅磁設備正確動作時所產(chǎn)生的過壓值，還應高于勵磁系統(tǒng)最大整流電壓的峰值。

即：919.1 V＜動作值＜1 276.8 V。

電站實際選取的過電壓動作值為1 000 V。

5 結語

本文通過對柳樹坪電站可控硅及并聯(lián)支路、磁場斷路器、過電壓保護回路進行計算，有效輔助了勵磁元件的選型，為選型決策提供了可靠的理論支撐。對同類設備的改造選型提供了參考。