发电机交直流灭磁的模拟试验

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1、发电机交直流灭磁的模拟试验曲国权东北电网公司松江电站工程建设局彭辉李自淳中科院等离子体物理研究所科聚公司摘要：本文说明了同步发电机交流和直流灭磁多项模拟试验的情况，介绍了试验电路和试验方法，分析了试验录波图反映的试验物理过程，最后总结出试验结论。关键词：发电机；交流灭磁；直流灭磁；模拟试验1前言随着电力事业的飞速发展，发电机的容量和参数不断提高，传统的以DM2型灭磁开关为代表的“串联型吸能灭磁”已经趋于淘汰，新型的以磁场断路器为中心的“并联型移能灭磁”正在广泛应用。但由于磁场断路器产品的发展跟不上需要，所以在灭磁方式上出现了交流灭磁和直流灭磁等多

2、种方案。关于同步发电机交流灭磁和直流灭磁的理论分析，经过多年学术会议和专业刊物的组织引导，以及广大业内同行的深入探讨，已经比较成熟。有关这方面的论文和专著也已广泛流传[1]，大家观点基本趋于一致。但是由于条件的限制，在实验验证方面还比较欠缺。本着“实践是检验真理的唯一标准”的宗旨，我们利用中国科学院等离子体物理研究所1:1灭磁模拟实验室的有利条件，对交直流灭磁的各种工况做了一系列模拟试验，吸能元件分别用ZnO、SiC和线性电阻。经过大量对比试验，得出一番有意义的结论，本文就有关情况作一介绍。2试验原理接线图见图1和图2。本试验的负载受设备条件的限

3、制，采用了空气芯电感L和线性电阻R1来模拟发电机的励磁绕组，这样就不能充分模拟发电机的一些特性，如饱和特性、阻尼特性和电枢反应特性，所以本文所述的灭磁时间就相当于纵轴灭磁时间。试验将侧重于对交流侧和直流侧灭磁的原理和特点进行验证。3试验参数励磁电流A，励磁电压V，电感L=0.72H，电阻R1=1Ω。21图1交流侧灭磁模拟试验原理接线图图2直流侧灭磁模拟试验原理接线图4录波量UL，UZ，UK，Uab，Ubc，UKA，UKB，UKC，IL，IRV，IK，IKA，IKB，IKC，共14个量。14个录波量的检测位置和正负极性见图1和图2，录波量的定义见表

4、1。21表1录波量定义表序号代号定义序号代号定义1UL转子电压（电感电压）8UKC交流开关C相断口电压2UZ整流输出电压9IL转子电流（电感电流）3UK直流开关断口电压10IRV灭磁电阻电流4UabAB相交流线电压11IK直流开关断口电流5UbcBC相交流线电压12IKA交流开关A相断口电流6UKA交流开关A相断口电压13IKB交流开关B相断口电流7UKB交流开关B相断口电压14IKC交流开关C相断口电流以上各量不同时录取。交流侧灭磁和直流侧灭磁分别录取不同量（见图1和图2），交流灭磁11个量，直流灭磁5个量。5磁场断路器和灭磁电阻试品磁场断路器

5、MK用DW10-1500/3型，三极交流空气开关，额定电压380VAC，额定电流1500A，加装联动常闭触头。灭磁电阻用ZnO、SiC非线性电阻RV或线性电阻R分别做试验，串联MK联动常闭触头，分闸时该触头比MK主触头分断提前2～4ms闭合。6试验项目、目的、方法及结果分析6.1直流侧灭磁测磁场断路器MK断口弧压本试验目的为实测MK的断口弧压，以便选配合适的灭磁电阻及在后续试验中验证理论换流条件。试验回路用图2，不接灭磁电阻RV/R，合MK，调节IK≈200A，跳MK，录波图见图3、图4和图5。各录波量及关键时刻均标注在图3上，图4和图5相同。t

6、1时刻为MK主触头分断点，t2时刻为MK断口熄弧点。从录波图可看出，“实测最高平均弧压”[2]，单断口为500V，双断口串联为950V，三断口串联为1450V。实际试验时，交流和直流灭磁断口弧压均为双断口叠加，故选配灭磁电阻的非线性电阻RV残压在1000V左右，线性电阻R=10Ω和5Ω。6.2交流侧灭磁不切脉冲试验21本试验目的为验证是否如理论分析那样，在这种情况下会形成整流桥同相正负桥臂可控硅同时导通，自然续流灭磁。试验回路用图1，接线性灭磁电阻R=10Ω，合MK，调节IL≈82A，不切除整流器可控硅的触发脉冲，跳MK。录波图见图6a和图6b（

7、因同时测录的量太多，如标在一张图上会看不清，故分标于二张图，读者应二图同时对照着看，下同）,各录波量及关键时刻均标注在图上。时刻t1以前为正常励磁状态，MK常开主触头闭合，断口弧压UKA=UKB=UKC=0；断口电流IKA、IKB、IKC均为方波；MK常闭放电触头断开，故IRV=0；转子电压UL为周期3.33ms的锯齿波，转子电流IL为平直水平线。t1时刻MK常闭放电触头闭合，IRV电流上升；同时交流侧IKA和IKC也同步上升，此时IKB=0；随后IKA向IKB换流，IKA下降到0。图6a和图6b的t1时刻不重合系录波误差。t2时刻MK常开主触头

8、断开，此时IKA=0，A相断口无电弧开断，UKA立即分到电压而上升；IKC=-IKB，+C和-B相两只可控硅管导通续流，励磁回路演变成如