宣伟民-2M装置飞轮储能发电机系统（提交）

HL－ 2M装置 5GJ/600MVA 飞轮储能发电机系统 5GJ/600MVA Flywheel Energy Storage Generator System for HL-2M Device 2019-05-18 Version 0.1 HL－ 2M装置 5GJ/600MVA 飞轮 储能发电机系统 引言 HL-2M装置 飞轮 发电机系统介绍 300MVA储能发电机组及关键技术 结论 中核集团核工业 西南物理研究院 宣伟民 1979年北 冰洋冰边 界 北极 ITER计划七方 引言 500MW 中国 环流器二号 M（ HL-2M） 装置是 我国大型常规磁体托卡马克聚 变研究装置 。 它规模大 、 参数高 ， 有望将等离子体电流提高到 3兆安培 ， 等离子体离子温度将超过 1亿摄氏度 ， 等离子体参数将大幅度提高到近 堆芯水平 ， 为我国参与国际热核聚变实验堆 （ ITER） 实验与运行以及 自主设计建造未来聚变堆提供重要技术支撑 。 引言 系统由 四套脉冲 发电机组组成 ， 总容量： 600MVA， 总 储能： 5GJ， 额定脉冲释 能 约 2.6GJ， 构成国内 最大飞轮储能发电机系统 。 HL-2M装置 飞轮储能发电机 系统 介绍 1号 （ 或 2号 ） ：总长 20.5m， 同步转速 1500r/min， 超同步调速到 1650r/min。 2500kW电动机驱动 、 1GJ、 90MVA同步发电机 。 3号：总长 22.5m， 同步转速 3600r/min。 2500kW电动机驱动 、 0.7GJ、 125MVA同步发电机 。 HL-2M装置 飞轮储能发电机 系统 介绍 4号 机组针对 HL-2M装置需求近几年研制的 大型 立式 脉冲发电机组 ， 2019年 1 月成功 通过专家组 验收。 额定容量 300MVA、 额定释能 (储能 ） 1.4(2.6)GJ， 额定转速 500r/min,飞轮力矩 7550tm2 总重 约 800t， 转子重约 400t， 总高约 15.5m， 直径约 10.6m。 300 MVA 机组 (电动机） 300MVA储能发电机组及关键 技术 300MVA储能发电机组及关键 技术  短时重复工作制： 10s/10min  负荷 变化大，大电感整流型负载  发电机电流 大， 29kA，六 相 (双 Y移 30)  发电机频率 为 100-67Hz  机组起动及升降速频繁 (0.67-1.08) 满足 不同负载 供电： (CS： 750V/240kA， TF： 1660V/140kA等 )。 降低直轴超瞬变电抗有利 于整流器逆变深度，但增 大短路冲击。电抗选择与 电源工况的匹配性 。 发电机定子 电流达到 29kA，超过百万千瓦 水轮 发电机，且为六 相，定子引线层数达到 29层。 电磁 和结构设计解决诸多技术难题。 498 r/min定子线棒下端部绕组受力柱形图 发电机故障最大冲击电流 300MVA储能发电机组及关键 技术 转子总重 量约 390T、外径 φ 5290mm，磁轭高 度 3030mm。转子转动惯量大，比常规机组高 ，转速高等，提高发电机转子设计标准。 300MVA储能发电机组及关键 技术 转子支架综合应力分布图和径向变形 300MVA储能发电机组及关键 技术 磁极线圈 一 阶 临 界 820r/min  脉冲 机组的快速 制动，大功率 液冷电阻器；  满足负载功率快速变化的 发电 机励磁系统；  国际领先的开 断 400kA短路电流 能力的发电机保护 开关；  具有适应宽频率变化的 机组控 保 系统 ,采用归一化设计；  12000kW高压变频器调速，大功 率滑差调速；  脉冲大电流下母线工艺设计。 300MVA储能发电机组及关键 技术 540r/min机械考核试验： 试验数据显示机组 振动、摆度、温度数据满足设计要求，可以 满足长期运行要求。 300MVA储能发电机组及关键 技术 29kA额定电流考核试验： 5.5秒短路放电，定 子电流基本上达到额定定子电流 29kA，初步验 证发电机具备输出额定电流能力。 29kA额定电流考核试验波形 300MVA储能发电机组及关键 技术 解决了诸多关键技术， 建成 5GJ/600MVA的飞轮 储能发电机系统，满足 了 HL－ 2M装置对大功率 、 高 储能的特定供电需求； “四号机”总体参数达 到国际先进水平，是具 有自主知识产权的国内 首台大型立轴脉冲发电 机组。 结论 唐任 远院士、邓建军院士等专家 谢谢 Thanks for Your Time