一种水轮发电机组制动能量回收系统和方法技术方案

一种水轮发电机组制动能量回收系统和方法，包括发电机，发电机第一电缆与出口开关连接，发电机转子通过第二电缆依次与励磁整流模块、交流灭磁开关、励磁变压器、第一电缆和电制动开关连接，第二电缆通过第三电缆依次与制动交流开关、制动变压器和制动电源开关串联，在励磁变压器低压侧依次串联蓄电池开关、整流模块、蓄电池、逆电器模块和辅助设备。本发明专利技术用于解决转动的能量转换为发电机定子线棒的热能散失，存在能量浪费的问题。存在能量浪费的问题。存在能量浪费的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮发电机组制动能量回收系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种水轮发电机组制动能量回收系统和方法。

技术介绍

[0002]大型水轮发电机停机过程有如下步骤：减负荷至接近0后，跳开发电机出口开关与电网解列，后对发电机转子进行逆变灭磁，全关水轮机活动导叶后投入制动让机组转速降为0。机组停机过程中，水轮机活动导叶虽然全关，由于机组惯性很大，机组转速不会快速下降至0，降低机组转速主要有如下过程：第一步，依靠水轮机转动水阻、发电机风摩擦、轴承摩擦等使机组转速从额定转速下降到某转速R1（一般为额定转速的50%），此步机组转速下降较快；第二步，当转速下降到R1后，投入电气制动，其原理是将发电机定子三相通过电气制动开关三相短路，然后通过外部电源给转子施加励磁，由于定转子间电磁感应作用，转子会产生一个与转速相反的电磁力矩，使发电机转速快速下降到R2（一般为额定转速的10%），第三步，通过机械制动使发电机转速下降为0，主要通过制动风闸与发电机转子间的摩擦力使转子从低转速下降为0。
[0003]在电气制动过程中，依靠发电机定子三相短路使发电机转速下降，这部分转动的能量转换为发电机定子线棒的热能散失，存在能量浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组制动能量回收系统和方法，用于解决转动的能量转换为发电机定子线棒的热能散失，存在能量浪费的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种水轮发电机组制动能量回收系统，包括发电机，发电机第一电缆与出口开关连接，发电机转子通过第二电缆依次与励磁整流模块、交流灭磁开关、励磁变压器、第一电缆和电制动开关连接，第二电缆通过第三电缆依次与制动交流开关、制动变压器和制动电源开关串联，在励磁变压器低压侧依次串联蓄电池开关、回收整流模块、蓄电池、逆电器模块和辅助设备。
[0006]本专利技术的有益效果为：本专利技术在不影响机组正常停机流程的前提下，既能加速停机过程，还实现了将水轮发电机组电气制动能量的回收再利用，提高了能源利用效率。
附图说明
[0007]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：图1为本专利技术所提供的一种水轮发电机组制动能量回收系统及再利用系统示意图。
[0008]图2为本专利技术所提供的一种水轮发电机组制动能量回收流程图。
[0009]图3为本专利技术所提供的一种水轮发电机组制动能量再利用流程图。
[0010]图中：蓄电池1、逆电器模块2、辅助设备3、励磁整流模块4、蓄电池开关5、交流灭磁
开关6、制动交流开关7、制动变压器8、励磁变压器9、出口开关10、电制动开关11、回收整流模块12、发电机13。
具体实施方式
[0011]一种水轮发电机组制动能量回收系统，包括发电机13，发电机13通过第一电缆与出口开关10连接，发电机转子14通过第二电缆依次与励磁整流模块4、交流灭磁开关6、励磁变压器9、第一电缆和电制动开关11连接，第二电缆通过第三电缆依次与制动交流开关7、制动变压器8和制动电源开关串联，在励磁变压器9低压侧依次串联蓄电池开关5、回收整流模块12、蓄电池1、逆电器模块2和辅助设备3。
[0012]蓄电池开关5：安装在发电机13励磁变压器9低压侧，主要作用是控制蓄电池1充电投退，机组在停机过程满足投入条件时才合闸，平时保持分闸状态，应具备拉合大电流的性能。
[0013]回收整流模块12：由于励磁变压器9低压侧感应出来是三相交流电，因此需要回收整流模块12将交流电压整流输出为稳定的直流电压为蓄电池1供电。
[0014]蓄电池1：蓄电池1作为电制动能量的储存介质，应能储存多次机组电制动过程中释放的能量，同时具备快速充电的特性，蓄电池1储存的电能供厂房照明系统。
[0015]逆电器模块2：实现能量回收的再利用装置，储能后的蓄电池1经过回收逆变模块将直流电源转换为三相交流电源，为发电机13辅助设备3运行提供交流电源。
[0016]在工作时，当发电机出口开关10分闸与电网解列，发电机转子14逆变灭磁后断开交流灭磁开关6，当机组转速到达一定转速R1，满足条件后电制动投入，让发电机13电制动开关11保持分闸，励磁系统接入机组自用电外部电源给转子施加励磁，由于电磁感应发电机13定子产生感应电压，机组正常运行时采用自并励方式，励磁变压器9与发电机13定子三相连接，因此在励磁变压器9低压侧也感应出电压，合上励磁变低压侧蓄电池开关5，通过回收整流模块12将制动电能储存在蓄电池1中，从而达到水轮发电机13制动能量回收的目的。
[0017]蓄电池1在充电过程中，发电机13定子也会产生感应电流，通过电磁作用对发电机转子14也会产生制动作用，从而加快停机过程。另外停机过程中随着机组转速下降，为保证发电机13定子感应电压恒定，从而让蓄电池1能够稳定充电，需要励磁整流模块4给转子提供与转速成反比例大小的励磁电流。当发电机13转速下降到投机械制动R2时，制动交流开关7分闸、蓄电池开关5分闸，停止为蓄电池1充电，电制动退出。若因设备故障原因导致蓄电池1不能投入，可直接合上电制动开关11执行常规电制动停机流程。
[0018]充电后的蓄电池1经过逆变模块可为机组的高压油顶起装置、碳粉吸收装置等发电机13辅助设备3运行提供电源，实现制动能量回收再利用，作为发电机13辅助设备3的主供电源；若蓄电池1能量不足或故障，则切换至机组自用电为发电机13辅助设备3的运行提供能量，保障机组安全稳定运行。
[0019]还包括控制网，控制器通过第一控制模块、第二控制模块、管理模块和第三控制模块分别与蓄电池开关5、整流模块12、蓄电池1和逆电器模块2连接。
[0020]第一控制模块：是蓄电池开关5与控制网的连接部分，控制蓄电池开关5通断。
[0021]第二控制模块：是回收整流模块12与控制网的连接部分，主要是监测回收整流模块12的状态并上送控制网，同时接受控制网下发的整流命令控制回收整流模块12。
[0022]管理模块：主要是监测蓄电池1是否故障以及蓄电池1充电状态，将蓄电池1状态上送控制网，若蓄电池1故障或者蓄电池1可充电容量不足，则不执行电制动回收流程。
[0023]第三控制模块：是逆电器模块2与控制网的连接部分，控制逆电器模块2的启停，当检测到满足蓄电池1供能条件，逆电器模块2工作，为发电机13高压油等辅助设备3提供交流电源，若检测到蓄电池1储存能量不足等，则切换至机组自用电为发电机13辅助设备3提供电源。
[0024]一种水轮发电机13组制动能量回收系统的方法，包括以下步骤：S1：电气事故导致机组非停不投入电自动，流程结束；机组正常停机，减负荷解列后发电机13出口开分闸，进入S2；S2：转子逆变灭磁后，交流灭磁开关6分闸，进入S3；S3：水轮机活动导叶全关，电气制动开关分闸，进入S4；S4：制动能量回收系统无异常，蓄电池1可充电容量满足，进入S5，否则电制动开关11合闸进入投电制动不回收能量流程；S5：当机组转速自然下降到电制动投入转速R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机组制动能量回收系统，包括发电机，发电机通过第一电缆与出口开关连接，发电机转子通过第二电缆依次与励磁整流模块、交流灭磁开关、励磁变压器、第一电缆和电制动开关连接，第二电缆通过第三电缆依次与制动交流开关、制动变压器和制动电源开关串联，其特征在于：在励磁变压器低压侧依次串联蓄电池开关、回收整流模块、蓄电池、逆电器模块和辅助设备。2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机组制动能量回收系统，其特征在于：还包括控制网，控制器通过第一控制模块、第二控制模块、管理模块和第三控制模块分别与蓄电池开关、回收整流模块、蓄电池和逆电器模块连接。3.一种使用权利要求1或2所述水轮发电机组制动能量回收系统的方法，其特征在于包括以下步骤：S1：电气事故导致机组非停不投入电自动，流程结束；机组正常停机，减负荷解列后发电机出口开分闸，进入S2；S2：转子逆变灭磁后，交流灭磁开关分闸，进入S3；S3：水轮机活动导叶全关，电气制动开关分闸，进入S4；S4：制动能量回收系统无异常，蓄电池可充电容量满足，进入S5，否则电制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成万，潘锐，季建培，王浩东，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：