一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法。目前，滅磁電阻是否符合要求都是簡單的以廠家出廠標識為準，無完善、科學(xué)的基于實際試驗數(shù)據(jù)的能容量評估方法。本發(fā)明采用單組件80%能量注入下的實測紅外成像溫度數(shù)據(jù)、多組件并聯(lián)情況下的單組件能量占比、制造廠提供的理論設(shè)計參數(shù)，并通過定義“散熱反系數(shù)”的方法來考慮熱量傳導(dǎo)、熱量散失等不可測物理過程，綜合計算評估由多個單組件并聯(lián)組成的整套SiC滅磁電阻實際可用能容量。本發(fā)明解決了SiC非線性滅磁電阻整組能容量的計算問題，提高了計算的準確性，間接的提高了發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)等電力系統(tǒng)設(shè)備的安全、可靠運行水平。
【專利說明】—種多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機滅磁系統(tǒng)使用的滅磁電阻檢測、評估領(lǐng)域，具體地說是一種基于單組件80%標稱額定能量注入和測溫試驗、多組件并聯(lián)均能試驗數(shù)據(jù)的SiC非線性滅磁電阻多組件并聯(lián)后的實際可用能容量計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機滅磁系統(tǒng)是發(fā)變組故障過程中最后一道防線，只有在發(fā)變組和其他相關(guān)系統(tǒng)故障過程中快速、可靠滅磁才能保證發(fā)變組等主設(shè)備的安全，目前在國內(nèi)的大型發(fā)電機組靜態(tài)勵磁系統(tǒng)中廣泛使用的碳化硅SiC非線性滅磁電阻，對發(fā)電機的運行保護起到至關(guān)重要的作用。
[0003]但是國內(nèi)目前缺乏可行的基于測試數(shù)據(jù)來全面、科學(xué)的計算SiC滅磁電阻并聯(lián)組合后實際可用能容量的方法。由于缺少準確計算方法，目前一般都通過經(jīng)驗值估計或直接采用制造廠設(shè)計參數(shù)的做法。然而，制造廠的設(shè)計參數(shù)未仔細考慮各電阻組件本身制作過程中的參數(shù)分散性，未詳細考慮各電阻內(nèi)部片間和片內(nèi)由于材質(zhì)不均勻等因素導(dǎo)致的溫度分布差異，也未精確的考慮不同SiC單組件并聯(lián)組合后其總能容量與單組件標稱能容量之間的關(guān)系，從而提供的能容量參數(shù)往往比受運行溫度限制的實際可用能容量要偏大。采用經(jīng)驗值估算的方法只能反應(yīng)一般規(guī)律，并不能精確的說明特定組件組成的整套滅磁電阻的實際可用能容量。因此，大型發(fā)電機組的滅磁系統(tǒng)在嚴重故障工況下滅磁時，由于滅磁電阻實際能容量是否滿足要求這一問題的不確定性而面臨很大風(fēng)險。
[0004]目前，滅磁電阻是否符合要求都是簡單的以廠家出廠標識為準，無完善、科學(xué)的基于實際試驗數(shù)據(jù)的能容量評估方法。使用方無法準確的核算滅磁電阻能容量是否滿足嚴重故障工況滅磁要求，容易導(dǎo)致滅磁系統(tǒng)不能起到全面的保護作用，從而在嚴重故障過程中因無法實現(xiàn)快速、可靠滅磁而導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)和滅磁系統(tǒng)本身、發(fā)電機、主變壓器等主設(shè)備受損，甚至事故擴大的嚴重后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，提供一種SiC非線性滅磁電阻多組件并聯(lián)后實際可用能容量的計算方法，以解決目前大型發(fā)電機組配套的多個SiC非線性滅磁電阻單組件并聯(lián)后實際可用能容量基于測試數(shù)據(jù)的計算問題。
[0006]為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其步驟如下:1)選擇需要進行實際可用能容量計算的由多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)組成的多組件，根據(jù)該類型單組件SiC滅磁電阻的設(shè)計參數(shù)，獲取所述單組件的標稱額定能容量、設(shè)計溫度上限值和給定注入能量下的理論溫升；
[0007]2)通過控制電壓和電流并實時計算功率積分的方式，向單組件注入80%標稱額定能容量，使其吸收能量后溫度上升；再使用紅外成像儀監(jiān)測單組件表面溫度上升過程達到頂值時，進行三向紅外成像，保證單組件表面測溫的全面性和同時性，根據(jù)三向紅外成像數(shù)據(jù)和測試前的單組件初始表面溫度，計算單組件表面溫度的平均溫升、最高溫升和均溫系數(shù)；
[0008]3)根據(jù)單組件的設(shè)計參數(shù)、均溫系數(shù)和運行環(huán)境溫度計算單組件實際允許注入能
量限值；
[0009]4)多組件的能量注入均能試驗:多組件注入設(shè)定的能量，再基于多組件能量注入過程中各個單組件的電壓、電流計算相應(yīng)單組件實際吸收的能量數(shù)據(jù)，計算各個單組件吸收的能量在多組件吸收的總能量中的占比，即吸收能量占比；
[0010]5)根據(jù)單組件的實際允許注入能量限值和該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量占比，來計算由該單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值，再取各單組件決定的整組總允許吸收能量值的最小值作為多組件可用能容量；
[0011]6)根據(jù)單組件80%能量注入試驗的實際溫升、實際注入能量和標注額定能容量下理論溫升計算散熱反系數(shù)，并采用散熱反系數(shù)對多組件可用能容量進行修正，得到多組件實際可用能容量；所述的散熱反系數(shù)=單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比/多組件理論溫升能量比，多組件實際可用能容量=多組件可用能容量X散熱反系數(shù)。
[0012]由于單組件滅磁電阻在80%額定能量注入后，至電阻表面溫度達到最高值的約1-2分鐘時間期間，熱量存在由內(nèi)向外、由高溫點向低溫點的傳遞過程，由電阻表面向環(huán)境空氣的熱傳導(dǎo)、輻射等散熱過程；而上述物理過程是難以測量的，因此定義“散熱反系數(shù)”參數(shù)，通過理論設(shè)計參數(shù)與實際試驗數(shù)據(jù)對比計算的方式來綜合考慮其散熱和熱傳導(dǎo)等過程，用于修正未考慮散熱的計算結(jié)果，以提高計算的科學(xué)性和準確性。
[0013]進一步，步驟2)中，所述單組件表面溫度的均溫系數(shù)的計算公式如下:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其步驟如下:1)選擇需要進行實際可用能容量計算的由多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)組成的多組件，根據(jù)該類型單組件SiC滅磁電阻的設(shè)計參數(shù)，獲取所述單組件的標稱額定能容量、設(shè)計溫度上限值和給定注入能容量下的理論溫升； 2)通過控制電壓和電流并實時計算功率積分的方式，向單組件注入80%標稱額定能容量，使其吸收能量后溫度上升；再使用紅外成像儀監(jiān)測單組件表面溫度上升過程達到頂值時，進行三向紅外成像，保證單組件表面測溫的全面性和同時性，根據(jù)三向紅外成像數(shù)據(jù)和測試前的單組件初始表面溫度，計算單組件表面溫度的平均溫升、最高溫升和均溫系數(shù)； 3)根據(jù)單組件的設(shè)計參數(shù)、均溫系數(shù)和運行環(huán)境溫度計算單組件實際允許注入能量限值； 4)多組件的能量注入均能試驗:多組件注入設(shè)定的能量，再基于各個單組件能量注入過程中的電壓、電流計算相應(yīng)單組件實際吸收的能量數(shù)據(jù)，計算各個單組件吸收的能量在多組件吸收的總能量中的占比，即吸收能量占比； 5)根據(jù)單組件的實際允許注入能量限值和該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量占比，來計算由該單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值，再取各單組件決定的整組總允許吸收能量值的最小值作為多組件可用能容量； 6)根據(jù)單組件80%能量注入試驗的實際溫升、實際注入能量和標注額定能容量下理論溫升計算散熱反系數(shù)，并采用散熱反系數(shù)對多組件可用能容量進行修正，得到多組件實際可用能容量；所述的散熱反系數(shù)=單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比/多組件理論溫升能量比，多組件實際可用能容量=多組件可用能容量X散熱反系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其特征在于，步驟2)中，所述單組件表面溫度的均溫系數(shù)的計算公式如下:


3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其特征在于，步驟3)中，單組件實際允許注入能量限值的具體計算步驟如下: a)根據(jù)單組件的設(shè)計參數(shù)，計算單組件理論溫升能量比=給定注入能量下的理論溫升/給定注入能量； b)根據(jù)單組件設(shè)計溫度上限值與單組件運行環(huán)境溫度，求取單組件允許溫升=單組件設(shè)計溫度上限值-單組件運行環(huán)境溫度； c)根據(jù)均溫系數(shù)求取單組件實際允許注入能量限值=單組件允許溫升X均溫系數(shù)/單組件理論溫升能量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其特征在于，步驟5)中，單組件能量限值決定的整組總允許吸收能量值=單組件的實際允許注入能量限值/該單組件在多組件能量注入均能試驗中的吸收能量占比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多個單組件SiC滅磁電阻并聯(lián)后能容量計算方法，其特征在于， 步驟6)中，根據(jù)單組件80%能量注入試驗計算試驗實際溫升能量比，該單組件80%能量注入試驗實際溫升能量比=試驗實際平均溫升/試驗實際注入能量值。
【文檔編號】G01R31/00GK103616593SQ201310625964
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】吳跨宇, 盧嘉華, 陳新琪, 黃曉明, 陸承宇, 樓伯良, 熊鴻韜, 盧岑岑, 沈軼君, 華文 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院