发电机灭磁工作原理

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1、灭磁工作原理     当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。     通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性，达到近似恒压灭磁的效果。    灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励

2、磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、UR为氧化锌非线性电阻残压。若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。但反向电势受转子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率（di/dt=-U/L）按直线规律衰减至零。由于氧化锌非线性电阻残压UR变化很小，灭磁时近似于恒压，即UR=U。发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为

3、微安级。灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Uo+UR时，电流被迫入灭磁过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗，且氧化锌良好的伏安特性保证了这部分能量几乎以恒压的形式消耗，确保了发电机组的安全。 图1发电机转子灭磁及过电压保护装置采用多组氧化锌非线性电阻并联跨接于转子绕组两端，由于氧化锌非线性电阻FR1、线性电阻R1、快速熔断器RD、二极管D1组成（见图2）。其核心部件FR1具有限制反向过电压和吸收磁能的作用；各支路中都有特制熔断器RD，熔断器的熔断时间小于2ms并且熔丝电压足够高，当部分支路必生

4、故障，其相应熔断器快速熔断，产生的电压将故障支路的短路电流迅速迫入其他支路，故障支路被切除。线性电阻R1和二极管D1在机组正常运行时降低氧化锌非线性电阻FR1的荷电率，延缓阀片老化。（1）主要部件与作用同步发电机在运行时常因一些故障或其他原因使转子系统出现过电压。这些过电压产生的条件不同、强弱不同，所以应当采取不同的保护方法。同步发电机转子灭磁及过电压保护装置基本原理如图2、图3所示。 图2 图3 （2）非全相及大滑差异步运行保护器（FQ）    因发电机断路器的非全相或非同期合闸等原因会使发电机非全相运行或大滑差异步运行，在这两种

5、运行状况下，转子绕组中将产生剧烈的过电压，由于此时电网和励磁电源的能量均能传递到转子绕组中，能量远超过通常灭磁装置的灭磁能量，当灭磁装置中氧化锌阀片的熔断器全部熔断时，转子绕组开路，此时转子绕组相当于恒流源，产生的过电压将会击穿转子绕组的绝缘。“非全相及大滑差异步运行保护器”能在以上情况下快速动作，构成转子续流通道，避免转子绕组开路，有效防止转子绝缘击穿事故发生。   在图2中，非全相及大滑差异步运行保护器装置由FR2、线性电阻R2和R、可控硅触发器CF、可控硅KPT、二极管D1组成；在图3中由FR2构成。其中FR2防止正向及反向过

6、电压，线性电阻R2用来降低氧化锌非线性电阻的荷电率，D1一方面降低正常运行时氧化锌非线性电阻的荷电率，另一方面在出现反向过电压时作为FR2的导电通道，线性电阻R和可控硅触发器CF配合触发可控硅KPT启动正向过压回路。在发电机正常运行情况下，非全相及大滑差异步运行保护器处于开路状态，仅有极小的漏电流（微安级），在转子灭磁工况下，因保护器导通电压远高于灭磁高能氧化锌非线性电阻的导通电压，故不会参予灭磁工作；当出现非全相或大滑差异步运行而产生剧烈正向过电压时，灭磁高能氧化锌非线性电阻由于二极管的阻断作用而不会动作。图2中R和CF所组成的过

7、电压测量回路将动作，发出触发脉冲，可控硅KPT导通，FR2进入导通状态，限制发电机转子的过电压，保护转子不受损害。当出现非全相或大滑差异步运行产生反向过电压时保护器不需要触发器只需要D2支路即进入工作状态。与此同时，灭磁电阻也参与工作，使转子过电压被限制在允许范围内，保障转子不受损害。但需要说明的是，非全相及大滑差异步运行保护器除具有一般氧化锌非线性电阻的特性以外，还有一个特殊的特性，即在吸收一定的能量以后，将会改变非线性特性曲线，自动降低导通电压，当周期性或持续性的过电压波到来时，随着时间的增加，保护器吸收能量的增加和温度的提高，

8、保护器导通电压迅速下降，低于灭磁氧化锌非线性电阻的导通电压，使灭磁氧化锌非线性电阻退出工作。    非全相大滑差异步运行保护器在结构上采取了防潮、密封及防爆措施，运行安全可靠，使本公司的同步发电机灭磁及过电压保护装置具有更完善的转子系