摘要：电气制动对改善推力瓦运行条件、缩短机组低速运行时间、保证机组安全可靠刹车停机具有十分重要的意义。介绍了岩滩发电公司#4机组EXC9000型励磁系统电气制动的工作原理和实现方式，为下一步设备技术改造提供借鉴。
关键词：水轮发电机组；电气制动；应用
电气制动和机械制动相比，不仅可靠性高、不存在磨损和寿命限制、也没有粉尘污染，而且对减小机组振动、噪音都有好处。特别是电气制动机组的转速越低其制动力矩就愈大，这样大大缩短了机组低速运行的时间，对改善推力瓦运行的条件是十分有利的。岩滩发电公司装有4台混流式水轮发电机组，总容量为4×302.5 MW，是广西电网的主力发电企业之一，承担着电网的调峰调频任务，机组启停比较频繁。因此，改变岩滩发电公司水轮发电机组停机制动方式，采用以电气制动为主、机械制动为辅的联合制动方式是十分必要的。
1.电气制动的原理
发电机解列、灭磁以后，待机组转速下降到额定转速的50%～60%左右，将发电机定子在机端出口三相短路，通过一系列逻辑操作，提供制动电源，励磁调节器转到制动运行方式，给发电机转子加励磁电流，因为发电机正在惯性转动，定子在转子磁场的作用下，感应产生短路电流，由此产生的电磁力矩正好与转子的惯性转向相反，起到制动的作用。
在电气制动过程中，定子绕组中的短路电流 是一恒定值，不随机组转速下降而变化。因为电气制动过程中，通过转子绕组的励磁电流是相对稳定的，故可认为基波每极磁通量 也是恒定的。
定子绕组感应的内电势和纵轴同步电抗分别为：
3.电气制动的工作流程
EXC9000型励磁系统在电气制动中的流程控制是通过励磁调节器中的可编程控制器（PLC）实现的，PLC在实现整个电制动过程中起着关键的作用。电制动的工作流程如图2所示。
PLC完成以下功能：
1）检测电制动投入的条件；
当机组需要正常停机时，首先由监控系统发出指令，令励磁调节器逆变灭磁。在具备以下条件时，由监控系统向励磁系统发出电制动投入命令。
（1）油开关分开
（2）机组停机令
（3）导叶全关
（4）机组无事故
（5）机组转速下降到60％额定值
2）当励磁系统的PLC检测到电制动投入命令并判断条件满足后，依次闭锁继电保护、分整流变副边开关QL1,合短路开关RES、合电制动电源交流开关QL2；
3）启动励磁调节器的调节程序，由调节器发出脉冲，控制整流器输出励磁电流，形成制动力矩，完成电气制动。
4）当电制动过程中，任何一步不满足电制动条件，PLC都将发信号转机械制动，并向计算机监控系统发送报警信号，电制动退出；同时进入第7步。
5）当机组的转速小于5%时，定子电流接近于零时，电制动完成，PLC向调节器发出逆变灭磁信号，灭磁成功后进入第7步。
6）当逆变灭磁失败，PLC将跳灭磁开关，然后进入第7步。
7）当完成第3步～第5步或第6步后，PLC同时发信号分电制动电源交流开关QL2、短路开关RES、合整流变副边开关QL1,解除发电机继电保护，使励磁装置恢复到正常开机前的状态。
在电制动过程中，PLC始终监测整个制动过程是否正常，当遇到以下异常情况时，PLC将向监控系统发出电制动失败报警信号，并退出电制动过程。此时需要由监控系统投入机械制动装置完成机组的制动：
（1）QL1不能分断，或RES、QL2开关不能合上；
（2）定子短路电流达不到定值；
（3）电制动时间过长。
4.整流器输出电流的控制
在电制动过程中，为了方便调节励磁电流的输出，在调节器的软件中加入了电制动励磁电流的预置值整定功能，调试电脑通过调试软件，可以改变调节器输出电流的给定值，从而调节功率柜整流器输出电流的大小。电制动过程中，励磁调节器的反馈量为从电制动电源变压器副边引入的电流互感器信号。当励磁调节器启动，进入恒励磁电流调节后，励磁电流给定量可由微机励磁调节器内部程序中的参数 “电制动电流给定值”预先设定。岩滩水力发电厂设定值为40% 额定负载励磁电流)。
调节器在模拟量调节通道（C通道）不具备电制动功能，若电制动令投入时，励磁系统正处于C通道运行，将发出电制动失败命令。
5.存在的问题及整改措施
电制动试运行过程中存在的问题及采取措施：
5.1电制动短路开关合闸时出现合闸不到位，触头合闸时被卡，触头有轻微烧损等现象。原因：电制动开关合闸瞬间，通过的电流较大，同相的两组闸刀的电动斥力使触刀向两侧进行偏移，导致触刀压在触头上，从而不能合闸到位。采取措施：（1）在触头上加装绝缘导向件，保证触刀的合闸位置正确；（2）同相两组触刀通过联片连同一体，将其间的电动斥力转换为内力，避免合闸时触刀倾斜，增加合闸力。
5.2电制动投入时，机组会产生有功功率和无功功率信号，该信号通过远动装置送至中调进行计算，错误的有功功率信号量会引起中调AGC调节混乱，为避免这种情况，在电制动投入时通过#4机励磁切换开关、电制动开关切换开关的辅助接点将#4机有功功率和无功功率闭锁。
6.结束语
岩滩水力发电厂2006年4月#4机组大修改造中，引进广州擎天电气控制实业有限公司研制的EXC9000型励磁系统电气制动，在采取了一些技术改造和相关的技术措施后，于2006年9月正式投运。现场运行结果表明，当制动励磁电流为760A，电气制动时间为5分钟左右，机组完全停止下来。该系统具有良好的制动效果，有利于发电机组快速通过低转速区，大大缩短了停机时间，显示出了独特的优势。
论文作者:滕维山
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/10
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