[发明专利]一种多个单组件SiC灭磁电阻并联后能容量计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机灭磁系统使用的灭磁电阻检测、评估领域，具体地说是一种基于单组件80%标称额定能量注入和测温试验、多组件并联均能试验数据的SiC非线性灭磁电阻多组件并联后的实际可用能容量计算方法。

背景技术

发电机灭磁系统是发变组故障过程中最后一道防线，只有在发变组和其他相关系统故障过程中快速、可靠灭磁才能保证发变组等主设备的安全，目前在国内的大型发电机组静态励磁系统中广泛使用的碳化硅SiC非线性灭磁电阻，对发电机的运行保护起到至关重要的作用。

但是国内目前缺乏可行的基于测试数据来全面、科学的计算SiC灭磁电阻并联组合后实际可用能容量的方法。由于缺少准确计算方法，目前一般都通过经验值估计或直接采用制造厂设计参数的做法。然而，制造厂的设计参数未仔细考虑各电阻组件本身制作过程中的参数分散性，未详细考虑各电阻内部片间和片内由于材质不均匀等因素导致的温度分布差异，也未精确的考虑不同SiC单组件并联组合后其总能容量与单组件标称能容量之间的关系，从而提供的能容量参数往往比受运行温度限制的实际可用能容量要偏大。采用经验值估算的方法只能反应一般规律，并不能精确的说明特定组件组成的整套灭磁电阻的实际可用能容量。因此，大型发电机组的灭磁系统在严重故障工况下灭磁时，由于灭磁电阻实际能容量是否满足要求这一问题的不确定性而面临很大风险。

目前，灭磁电阻是否符合要求都是简单的以厂家出厂标识为准，无完善、科学的基于实际试验数据的能容量评估方法。使用方无法准确的核算灭磁电阻能容量是否满足严重故障工况灭磁要求，容易导致灭磁系统不能起到全面的保护作用，从而在严重故障过程中因无法实现快速、可靠灭磁而导致励磁系统和灭磁系统本身、发电机、主变压器等主设备受损，甚至事故扩大的严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在缺陷，提供一种SiC非线性灭磁电阻多组件并联后实际可用能容量的计算方法，以解决目前大型发电机组配套的多个SiC非线性灭磁电阻单组件并联后实际可用能容量基于测试数据的计算问题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种多个单组件SiC灭磁电阻并联后能容量计算方法，其步骤如下：1)选择需要进行实际可用能容量计算的由多个单组件SiC灭磁电阻并联组成的多组件，根据该类型单组件SiC灭磁电阻的设计参数，获取所述单组件的标称额定能容量、设计温度上限值和给定注入能量下的理论温升；

2)通过控制电压和电流并实时计算功率积分的方式，向单组件注入80%标称额定能容量，使其吸收能量后温度上升；再使用红外成像仪监测单组件表面温度上升过程达到顶值时，进行三向红外成像，保证单组件表面测温的全面性和同时性，根据三向红外成像数据和测试前的单组件初始表面温度，计算单组件表面温度的平均温升、最高温升和均温系数；

3)根据单组件的设计参数、均温系数和运行环境温度计算单组件实际允许注入能量限值；

4)多组件的能量注入均能试验：多组件注入设定的能量，再基于多组件能量注入过程中各个单组件的电压、电流计算相应单组件实际吸收的能量数据，计算各个单组件吸收的能量在多组件吸收的总能量中的占比，即吸收能量占比；

5)根据单组件的实际允许注入能量限值和该单组件在多组件能量注入均能试验中的吸收能量占比，来计算由该单组件能量限值决定的整组总允许吸收能量值，再取各单组件决定的整组总允许吸收能量值的最小值作为多组件可用能容量；

6)根据单组件80%能量注入试验的实际温升、实际注入能量和标注额定能容量下理论温升计算散热反系数，并采用散热反系数对多组件可用能容量进行修正，得到多组件实际可用能容量；所述的散热反系数=单组件80%能量注入试验实际温升能量比/多组件理论温升能量比，多组件实际可用能容量=多组件可用能容量×散热反系数。

由于单组件灭磁电阻在80%额定能量注入后，至电阻表面温度达到最高值的约1-2分钟时间期间，热量存在由内向外、由高温点向低温点的传递过程，由电阻表面向环境空气的热传导、辐射等散热过程；而上述物理过程是难以测量的，因此定义“散热反系数”参数，通过理论设计参数与实际试验数据对比计算的方式来综合考虑其散热和热传导等过程，用于修正未考虑散热的计算结果，以提高计算的科学性和准确性。

进一步，步骤2)中，所述单组件表面温度的均温系数的计算公式如下：

其中T为i点的表面温度，n为测试表面用于计算的温度点数；在取温度点时以取典型点为原则，取的点数越多均温系数计算结果越准确。