[发明专利]汽轮机危急直流润滑油泵复合型启停装置及控制方法

说明书

本公开提供了一种汽轮机危急直流润滑油泵复合型启停装置及控制方法，包括依次连接的主接触模块、BUCK电路和限流模块，主接触模块被配置为用于切断或接入两条直流母线，从而切断或接入直流电压；BUCK电路包括三个部分，第一部分为直流接触器与电力电子开关的并联结构，且所述并联结构连接至某条直流母线上，第二部分为保险丝和续流二极管串联结构，所述串联结构位于所述并联结构的一侧，并接于两根直流母线之间；第三部分为母线电容，设置于所述并联结构的另一侧，并接于两根直流母线之间；限流模块设置在其中一条直流母线上，为待接入的负载进行限流作用。本公开既有BUCK变换式直流电机启停装置的平滑启停的优点，又大幅提升了IGBT和续流二极管的抗过载能力。

技术领域

本公开涉及一种汽轮机危急直流润滑油泵复合型启停装置及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电厂汽轮机组设计有完善的润滑油系统，当厂用交流电或交流油泵出故障时，由厂用直流供电系统驱动危急直流润滑油泵运转，维持润滑油系统油压，以防汽轮机出现断油烧瓦事故。

作为汽轮机轴承的最后应急供油设备，电池组供电的危机直流润滑油泵的可靠启停极其重要，而由于直流电机换向器的存在，直流电机本身就比交流电机故障率明显高，如果直流电机不加任何限流限压措施强制启动(硬启动)，电机回路会产生特别大的电流浪涌以及于此伴生的电压尖峰，并对回路内所有器件、设备和仪器面临产生极大电压或电流冲击，甚至导致其损坏。对于危机直流润滑油泵启停，目前发电厂主要采用两种解决方案。

第一方案是利用电阻式直流电机软起动装置。在直流电机启动初始级阶段，以电阻限制的直流电机启动电流，启动后短路限流电阻；当直流电机需要关停时，则通过直流接触器强制关断(硬关断)。这种方案好处是电机启动时其抗过流能力特别强，电机启动电流也有所限制；缺点是电机启动电流仍然偏大，而且电机强制关停时电机内的存储磁能会引起接触器触点之间严重燃弧，时间久了会造成接触器触点烧损严重，甚至粘连。

第二方案是利用基于BUCK变换电路(电压斩波技术)的直流电机软启停装置。其中BUCK变换电路包含两个核心电力电子开关(主开关IGBT和电机续流二极管)。当直流电机启动时，IGBT占空比会逐渐由0→1，电机的电枢电压均值会随之由0渐增为直流母线电压；当直流电机关断时，IGBT占空比会逐渐由1→0，电枢电压均值会随之由直流母线电压渐降为0。此方案实现了直流电机的平滑启动与关停(软启停)；在直流电机启动时可有效消除对整个回路中仪器设备(如直流电源、接触器和直流电机等)的电流和电压冲击；当直流电机关停时也可安全释放电机剩余磁能。但是电力电子元件(无论是IGBT还是续流二极管)抗电压/电流过载能力有限，容易因过压或过流出现短路故障(绝大多数的大功率电力电子器件出现故障时是以内部各极之间的短路结束)，由此可以派生出两个严重问题：第一，如果续流二极管短路时，会使整个直流供电回路短路，进而导致跳闸断电，从而导致汽轮机轴承出现断油烧瓦事故；第二，当 IGBT短路时，会导致直流油泵被硬启动，且无法关停直流电机。

当然，现在也存在如发明专利CN104707425A，一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置及其控制方法中提到的将上述两种(电阻式和BUCK变换式)直流电机软启停装置的并联方案。此方案可在一定程度上增加直流电机启停装置可靠性。这种并联直流电机启停装置工作逻辑大体如下：正常情况下， BUCK变换式软启停装置负责危急直流润滑油泵的启停；当此装置出现故障，则自动切换到电阻式直流电机启停装置。此方案仍存在如下问题：第一，如果BUCK 变换出现故障，并导致回路保险丝熔断，并联的电阻式电机启停装置自动立刻启动，这个过程延时一般最少在几百毫秒左右，这对于有些品牌(例如西屋) 的汽轮机组的润滑油系统来说延时还是太长了；第二，如果BUCK变换出现故障，并没有导致回路保险丝熔断，直流电机会被直接硬启动，这时并联的电阻式启停装置的投入已经失去意义，而且这种情况下，往往会导致两个并联的启停装置无法正常断电。另外此方案并没有改善电力电子开关比较脆弱，容易因过压或过流烧毁短路问题。