岩滩电厂转子灭磁及过压保护装置

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1、岩滩电厂转子灭磁及过压保护装置存在问题与改造作者：张明工作单位：广西岩滩水力发电厂通讯地址：广西大化县岩滩镇关键词岩滩水力发电厂转子灭磁及过电压保护装置残压过高功率柜保护可靠性研究改造9岩滩电厂转子灭磁及过压保护存在问题与改造张明（岩滩水力发电厂广西大化县岩滩镇530811）摘要广西岩滩水力发电厂第一台机组投产于1992年10月，1996年6月底全部竣工。其发电机励磁装置采用氧化锌压敏电阻作为转子灭磁及过电压保护。限于当时灭磁设备状况及技术水平，非线性电阻氧化锌残压U残取得偏高，为2200V。本文根据投产以来励磁系统转子灭磁及过压保护装置运行情况，试从转子

2、灭磁、过电压保护等几个问题展开讨论、分析和研究，提出应采取的改造措施，以提高励磁系统运行安全性、稳定性和可靠性。关键词岩滩水力发电厂转子灭磁及过电压保护装置残压偏高功率柜保护研究改造可靠性中图分类号：文献标识码：B文章编号：一、概述广西岩滩水力发电厂位于红水河中游、大化县境内，总装机容量4×30.25万千瓦，年设计发电量56亿千瓦。其发电机励磁装置主要参数如下：机组额定电压：15.75KV额定励磁电压：457.5V额定励磁电流：1940A最高励磁电压：1281V空载励磁电压：105V空载励磁电流：1056A励磁变二次侧电压：980V作为大型同步发电机，在运

3、行中常因一些故障或其它的原因使转子系统出现过电压，如：当发电机组出现二相、三相突然短路、失步、非同期合闸、灭磁、非全相运行等，会产生转子系统的过电压；另外，可控硅励磁电源运行中出现的换相尖峰过电压以及从交流侧通过励磁变压器和气隙传递过来的大气过电压、电网操作过电压也会出现在转子系统中,励磁回路的元器件在高纹波波动电压和尖峰过电压长期作用下，寿命大大缩短，从而导致励磁系统可靠性下降。由于过电压产生的原因不同，因此不同的过电压有其自身特点：（1）灭磁过电压时间短、能量集中；（2）非全相或大滑差异步运行时过电压剧烈，时间不定，其能量无法估计；（3）整流装置可控硅

4、换相产生的尖峰过电压时间极短，但持续时间极长。分析这些特点，对发电机转子过电压产生的原因并采取相应的措施和保护方法，对发电机组和电力系统的安全运行具有重要的意义。9励磁装置关键的灭磁设备─灭磁开关、转子灭磁及过压保护设备，岩滩水力发电厂一开始就采用双断口开关加氧化锌压敏电阻阀片作为转子灭磁及过电压保护。当时选择这个方案是非常正确的，比相同机组类型的白山电厂早年采用两台DM2型灭磁开关串联灭磁的方案优越(这与当时的技术条件有关)，基本上解决了转子灭磁保护装置在国内其他机组存在的问题。由于设计装置的当时采用了十年前的技术，从岩滩电厂#1机第一台灭磁装置制造以来

5、，八、九年过去了，技术不断地更新，元器件性能的不断改进以及运行和使用经验的积累，从现在的观点来看，岩滩电厂现有的灭磁及保护装置存在着几个有待改进的问题。为此，从设备现状及运行资料进行分析、研究和讨论，对转子灭磁及过压保护装置等设备尚存在的几个问题提出以下几点意见及其改造建议：二、灭磁电阻氧化锌残压U残偏高问题1、灭磁原理岩滩电厂原灭磁系统采用灭磁开关DY□─3500型双断口磁场开关配合氧化锌非线性电阻组成的移能灭磁方式。该磁场开关本身不能吸收能量，只在跳灭磁开关过程中起建压的作用，灭磁成功的关键是：灭磁开关跳开时其断口能否建立起有效的足够高的弧电压，迫使氧

6、化锌非线性电阻导通，从而将转子磁场能量吸收。当灭磁开关分断时，转子能量转移到氧化锌非线性电阻的必要条件是：UF=（Uw-Uz）≥Ur式中UF—灭磁非线性电阻氧化锌组件两端电压Uw—灭磁开关分断时触头总弧压Uz—功率柜整流输出电压Ur—非线性电阻氧化锌残压2、氧化锌特性介绍过电压保护的基本元件现在一般多数选取氧化锌压敏电阻阀片.其基本原因有四:一是氧化锌压敏电阻阀片单位体积能容量大,可做到600J/cm3,单只阀片可做到20kJ/只；二是保护特性好，阀片流过100A的电压和流过10mA的电压比仅为1.5倍；三是漏电流小，二分之一U10mA电压下的电流小于50

7、µA；四是寿命长，阀片能在持续运行电压Ue=0.75U10mA下工作100年。岩滩电厂原配置的氧化锌非线性电阻─氧化锌压敏电阻的伏安特性为：Ur=1720+0.06If由上公式可见，当转子电流If增加时，Ur也要增加；当出现空载误强励以及定子三相或二相突然短路时，转子电流If可能达到8000A，Ur达到2200V。从现在技术角度看来，当时选择偏高。Ur偏高有三个不利之处：一是每次事故灭磁对转子绝缘是一次冲击，当冲击次数太多使转子绝缘下降后对机组设备不利；二是对灭磁开关开断带来困难，在空载误强励下甚至有开不断的可能，至少加重了对触头的烧损；三是可能在滑环间造

8、成击穿（广西电力系统已有Ur过高导致灭磁时滑环击穿事故，如拉浪电厂