一種諧波濾波裝置及其濾除高頻軸電流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種諧波濾波裝置及其濾除高頻軸電流的方法，屬于同步發(fā)電機(jī)靜止 勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的軸電壓、軸電流防治領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中，在發(fā)電機(jī)軸兩端之間、轉(zhuǎn)軸與地或者軸承之間形成的電 壓，稱為軸電壓。過高的軸電壓會(huì)擊穿發(fā)電機(jī)軸與軸承之間的潤滑油膜而產(chǎn)生放電現(xiàn)象， 造成電腐蝕現(xiàn)象，損害軸承等電機(jī)部件，加速機(jī)械磨損，縮短電機(jī)壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐?機(jī)組停機(jī)，危及電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，造成重大損失。因此，軸電壓是制約大型同步發(fā)電機(jī) (汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)）安全、可靠運(yùn)行的嚴(yán)重問題之一。
[0003] 軸電壓異常對(duì)發(fā)電機(jī)的危害主要源于其所產(chǎn)生的軸電流。當(dāng)軸電流密度很大時(shí)， 軸電流通過的軸頸、軸瓦等有關(guān)部件將被燒壞；軸電流引起的電弧也會(huì)燒蝕軸承部件并使 軸承的潤滑油老化，加速軸承的機(jī)械磨損；軸電流還會(huì)使汽輪機(jī)部件、發(fā)電機(jī)端蓋、軸承和 環(huán)繞軸的其他部件強(qiáng)烈磁化，并在軸頸和葉輪處產(chǎn)生單極電勢(shì)，加劇軸電壓的產(chǎn)生，造成惡 性循環(huán)。
[0004] 隨著晶閩管靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)在大型發(fā)電機(jī)中的廣泛應(yīng)用，因晶閩管換流所引發(fā)的高 頻軸電壓脈沖幅值往往很高，是一種相當(dāng)大的軸電壓源，對(duì)油膜絕緣危害很大，而且高頻軸 電流會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)測(cè)量信號(hào)形成一定的干擾，影響測(cè)振精度，嚴(yán)重時(shí)可能引起軸振信號(hào)虛 高，導(dǎo)致機(jī)組因誤報(bào)軸振振動(dòng)大而跳機(jī)。抑制靜態(tài)勵(lì)磁高頻軸電壓和軸電流是提高絕緣監(jiān) 督深度、確保大型同步發(fā)電機(jī)組安全、可靠運(yùn)行的迫切需要。
[0005] 為了確保大型同步發(fā)電機(jī)組安全和可靠運(yùn)行，現(xiàn)有的軸電壓濾波裝置包括并聯(lián)的 電阻和電容，電阻和電容并聯(lián)電路的一端接地，另一端與同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁側(cè)連接。此 結(jié)構(gòu)的軸電壓濾波裝置可顯著抑制軸電壓、軸電流，但并不能完全消除整流器換流時(shí)引起 的高頻脈沖軸電壓和軸電流，且不能有選擇地濾除高頻諧波電流，軸電流依然含有高頻諧 波分量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種諧波濾波裝置及其濾除高頻軸電流的 方法。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[000引一種諧波濾波裝置，包括電容C、電阻R和無源諧波濾波器，所述電容C、電阻R和 無源諧波濾波器并聯(lián)，所述電容C、電阻R和無源諧波濾波器并聯(lián)電路的一端接地，另一端 接同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁側(cè)，所述同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)側(cè)接地；所述無源諧波濾波器包括若 干條并聯(lián)的支路，第i條支路包括串聯(lián)的開關(guān)Ki、電容。和電感L 1，其中i為正整數(shù)。
[0009] 所述無源諧波濾波器的電容。和電感L i取值滿足W下等式
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種諧波濾波裝置，其特征在于：包括電容C、電阻R和無源諧波濾波器，所述電容 C、電阻R和無源諧波濾波器并聯(lián)，所述電容C、電阻R和無源諧波濾波器并聯(lián)電路的一端接 地，另一端接同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁側(cè)，所述同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)側(cè)接地； 所述無源諧波濾波器包括若干條并聯(lián)的支路，第i條支路包括串聯(lián)的開關(guān)1、電容(^和 電感Li,其中i為正整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波裝置，其特征在于：所述無源諧波濾波器的電 容Ci和電感L i取值滿足以下等式
其中，電感Li的單位為亨利，電容C 單位為法拉，fn為所要濾除的共模電壓第η次諧 波引起的高頻軸電流分量的頻率，單位為赫茲，fn= 150η，n = 2i+l。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波裝置，其特征在于：所述電容C、電阻R和無源 諧波濾波器并聯(lián)電路的一端通過快速熔斷絲與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁側(cè)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種諧波濾波裝置，其特征在于：所述無源諧波 濾波器的每條支路上也串聯(lián)有快速熔斷絲。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波裝置，其特征在于：所述電阻R取值為510歐
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波裝置，其特征在于：所述電容C取值為10微法 拉。
7. 基于權(quán)利要求1所述的一種諧波濾波裝置濾除高頻軸電流的方法，其特征在于：包 括以下步驟， 步驟一，在無源諧波濾波器各支路開關(guān)均斷開的情況下，對(duì)同步發(fā)電機(jī)的軸電壓進(jìn)行 錄波測(cè)量； 步驟二，對(duì)測(cè)量獲得的軸電壓依次進(jìn)行FFT和自功率譜分析，發(fā)現(xiàn)共模電壓若干次諧 波分量； 步驟三，合上與諧波分量相對(duì)應(yīng)的開關(guān)，以濾除突出的共模電壓若干次諧波引起的高 頻軸電流分量為目標(biāo)，濾除相應(yīng)的高頻軸電流分量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種諧波濾波裝置，包括電容C、電阻R和無源諧波濾波器，所述電容C、電阻R和無源諧波濾波器并聯(lián)，電容C、電阻R和無源諧波濾波器并聯(lián)電路的一端接地，另一端接同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁側(cè)，同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)側(cè)接地；無源諧波濾波器包括若干條并聯(lián)的支路，第i條支路包括串聯(lián)的開關(guān)Ki、電容Ci和電感Li，其中i為正整數(shù)。同時(shí)也公開了該諧波濾波裝置濾除高頻軸電流的方法。本發(fā)明不僅能有效濾除因同步發(fā)電機(jī)磁通不對(duì)稱等機(jī)組自身結(jié)構(gòu)原因引起的直流軸電壓、低頻軸電壓以及靜止勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻軸電壓，同時(shí)可有選擇地濾除靜止勵(lì)磁系統(tǒng)輸出共模電壓某次諧波引起的同步發(fā)電機(jī)高頻軸電流。
【IPC分類】H02M1-12
【公開號(hào)】CN104638890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510047685
【發(fā)明人】王宏華, 王成亮, 翟學(xué)鋒, 范立新, 孫昊
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇方天電力技術(shù)有限公司, 河海大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日