靜態(tài)勵磁系統(tǒng)與無刷勵磁系統(tǒng)的比較及經(jīng)濟分析(東方)

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1、靜止勵磁系統(tǒng)與無刷勵磁系統(tǒng)的比較及經(jīng)濟分析一．概述大型常規(guī)火電和核電用發(fā)電機的勵磁方式主要有靜止勵磁和無刷勵磁兩大類。其中靜止勵磁占有大部份份額（在常規(guī)火電中更是絕大部分份額）。不但原GE家族（含日立、東芝）完全采用靜止勵磁系統(tǒng)，具有西屋傳統(tǒng)的三菱電機也首推靜止勵磁系統(tǒng)，西門子和ALSTOM也是根據(jù)用戶要求可提供兩種中的任何一種。我公司從方便機組運行維護、方便將來全面國產(chǎn)化的角度考慮，在后續(xù)核電項目中將靜止勵磁推薦為選擇方案之一。二．靜止勵磁的主要優(yōu)缺點靜止勵磁的主要優(yōu)點有：?靜止勵磁用靜止的勵磁變壓器取代了旋轉(zhuǎn)的勵磁機，用靜止可控硅取代了旋轉(zhuǎn)二極管，

2、由于勵磁系統(tǒng)沒有旋轉(zhuǎn)部分，設(shè)備接線比較簡單，大大提高了整個勵磁系統(tǒng)的可靠性。?采用靜止勵磁的發(fā)電機轉(zhuǎn)子可以直接進行轉(zhuǎn)子電壓、電流和電阻（溫度）的測量，可以直接設(shè)置轉(zhuǎn)子過電壓、過電流、轉(zhuǎn)子接地和斷路器滅磁保護等。??????????由于取消了勵磁機的慣性滯后環(huán)節(jié)，靜止勵磁系統(tǒng)裝置（變壓器和可控硅）可以有較大的容量裕度和很高的響應(yīng)速度，可大大提高勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)比。??????????靜止勵磁系統(tǒng)的可控硅整流器有很大的冗余度（采用N-2冗余），可以進行在線維護，提高了運行的安全性和可維護性。靜止勵磁的主要缺點有：????????整流輸出的直流頂值電壓受發(fā)電機

3、機端或電力系統(tǒng)短路故障形式和故障點遠近等因素的影響，但由于現(xiàn)在采用封閉母線后，發(fā)電機機端短路的故障概率幾乎不考慮。?由于短路電流的迅速衰減，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作。但國內(nèi)外的分析研究和試驗表明，該技術(shù)問題已得到解決。?由于有碳刷和滑環(huán)，存在碳粉污染滑環(huán)而導(dǎo)致短路的可能。但是該技術(shù)問題目前已經(jīng)解決。二．無刷勵磁系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點無刷勵磁的主要優(yōu)點有：?與靜止勵磁相比，無刷勵磁的控制功率大大減小，有利于簡化控制、保護線路，少占用廠房場地（省去勵磁變壓器和大功率整流滅磁屏）。?目前無刷勵磁系統(tǒng)也采用小機端變壓器的接線方式，當發(fā)電機機端或系統(tǒng)短路故障時可

4、以用直流蓄電池輔助強勵。?因為沒有整流器、無滑環(huán)和碳刷，不需要進行這方面的維護工作。??因為沒有碳粉和銅沫引起電機線圈污染，故電樞繞組絕緣的壽命較長。?電機運行在易燃、易爆炸的環(huán)境條件下，也不會因換相火花而造成惡性事故。由于取消了整流器和滑環(huán)，在帶有腐蝕氣體場所，只要對絕緣采取防護措施，亦可運行。無刷勵磁的主要缺點有：?同步電機轉(zhuǎn)子不能直接滅磁，目前只能在勵磁機回路滅磁，故滅磁時間較長。?發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓、電流不能直接測量。?對旋轉(zhuǎn)元器件（整流元件的熔斷器）要求能承受較大的離心力。?對旋轉(zhuǎn)元器件的故障監(jiān)測與報警技術(shù)有待進一步完善。三．采用靜止勵磁系統(tǒng)的經(jīng)

5、濟分析由于無刷勵磁對旋轉(zhuǎn)二極管的要求很高，目前能夠提供用于大型發(fā)電機無刷勵磁的旋轉(zhuǎn)二極管廠家世界上屈指可數(shù)，所以無刷勵磁系統(tǒng)的成本遠高于靜止勵磁，加之旋轉(zhuǎn)二極管國產(chǎn)化進程極其緩慢，使得國內(nèi)采用無刷勵磁的大型發(fā)電機用戶長期依耐進口旋轉(zhuǎn)二極管組件，導(dǎo)致建設(shè)初期投入和備件采購成本很高，基于以上原因近幾年國內(nèi)大型發(fā)電機用戶采用靜止勵磁的比例越來越高。無刷勵磁（每臺機）靜止勵磁（每臺機）電站建設(shè)期勵磁系統(tǒng)設(shè)備采購?fù)度耄≧MB）勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流輪、AVR柜及勵磁變壓器等為3000萬元勵磁變壓器、AVR及整流滅磁屏柜、共箱母線等為1300萬元電站運行期整流器元件運行

6、成本投入(RMB)暫不考慮其他備件，以旋轉(zhuǎn)二極管組件為例，每個20萬元，40年更換10個，共200萬元暫不考慮其他備件，以可控硅組件為例，40年更換10個，每個為4萬元，共40萬元總計3200萬元1340萬元從以上表格可以看出，每臺機無刷勵磁比靜態(tài)勵磁高出近2000萬元。四．鄒縣與方家山東方百萬發(fā)電機靜止勵磁系統(tǒng)主要技術(shù)數(shù)據(jù)比較鄒縣勵磁技術(shù)數(shù)據(jù)方家山勵磁技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)電機額定功率1000MW1150MW額定電壓27kV24kV額定電流23949A30739A額定功率因數(shù)0.90.9額定勵磁電壓501V454V額定勵磁電流5272A5861A強勵倍數(shù)22.5

7、勵磁變壓器容量3X2700KVA3X3300KVA可控硅整流器額定電流3200A3200A可控硅整流器并聯(lián)數(shù)44可控硅整流器冗余度N-2N-2可控硅整流器型號UNL14300UNL14300每柜整流器冷卻風機數(shù)量2（1+1）2（1+1）滅磁開關(guān)型號HPB60M-82SGERAPID8007滅磁開關(guān)額定電流6000A8000A滅磁開關(guān)額定電壓2000V2000V滅磁電阻SiCSiCAVR型號UNITROL5000UNITROL5000AVR冗余100%100%鄒縣電廠首臺百萬機組到目前為止已經(jīng)安全穩(wěn)定運行一年時間，而且從以上數(shù)據(jù)可以看出，方家山的靜止勵磁

8、方案數(shù)據(jù)與鄒縣的很接近，鄒縣電廠可以作為方家山的參考電站，方家山采用靜止勵磁具有可行性。