交流灭磁原理分析

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1、三峡励磁系统交直流灭磁原理分析陈小明，胡先洪（三峡水力发电厂，湖北宜昌市三峡坝区，443113）【摘要】本文在介绍直流灭磁和交流灭磁的原理基础上，分析了整流器触发脉冲在交流灭磁过程中作用以及三峡电厂的西门子励磁系统交直流灭磁原理，在讨论交直流灭磁系统可靠性等问题中，给出了使用交流灭磁开关的几点建议。【关键词】三峡电厂，西门子励磁，磁场断路器，真空断路器，交流灭磁。1引言为了实现同步发电机快速女全火磁，目前国内外广泛采用磁场断路器配合灭磁电阻的放电灭磁方式（也称并联灭磁），三峡电厂也是如此。磁场断路器迅速切断发电机励磁绕组与励磁电源的通路，同时将发电机的励磁电流转移到火

2、磁电阻屮，火磁电阻消耗磁场能量。过去和H前，磁场断路器大都串联在励磁直流冋路中，采用的是直流灭磁开关及其直流灭磁技术。随着励磁容量的不断增人，现冇直流火磁开关的选择也越来越困难。现在，磁场断路器也C经开始串联在励磁整流电源的交流侧，采用交流开关以及交流灭磁技术。为了保证特大型机组的灭磁安全，三峡电厂的西门子THYRIPOL励磁装置采用交直流灭磁开关双重灭磁方式。分析三峡电厂交直流灭磁原理，有利于我们学习和借鉴西门子励磁装置之灭磁技术。2直流灭磁原理分析直流火磁是指跳开励磁整流器直流侧灭磁开关的灭磁。对于采用放电灭磁方式的励磁系统来说，灭磁的首要任务是将灭磁电阻并联在转

3、子两端，然厉跳开灭磁开关进行换流，即将发电机的励磁电流转移到灭磁电阻中。换流成功就意味着火磁基本成功。如果换流失败，放电灭磁就变成单纯的开关灭磁（也称串联灭磁），此时的灭磁开关不仅耍承担断流的任务，还要承担消耗磁场能量的任务。在发电机励磁回路中，灭磁时由三个电压量组成了一个灭磁冋路：励磁整流器LP的整流电压Ud、灭磁开关MK的灭磁弧压Uk>火磁电阻Rm的火磁电压Um,如图1所示。图1发电机灭磁回路原理图Um是Rm流过灭磁电流Im时的电圧降，对于非线性电阻来说就是其残压。所谓换流成功,是指Im=If,Ik=Oo只有当磁场断路器的开断弧压Uk为励磁整流电源电压Ud之和大于

4、或等于灭磁电阻电压Um时，励磁电流才能保证换流成功，即成功换流条件是公式（DoUk土UdNUm（1）灭磁过程中，Uk和Um的电压极性是是固定不变的，如图1所示，而三相全控桥的输出电压Ud的极性是可以变化的，整流为正，逆变为负。当励磁整流装置在灭磁时处于整流状态，比如处于强励状态时，图1中Ud的极性止，成功换流条件简化为公式（2）,此时,需要Uk值很高。一旦Uk值达不到要求fl.灭磁开关的灭弧能力乂不够时，就会发牛换流失败，造成灭磁开关损坏等事故。Uk—Ud>l!m（2）当励磁整流装置在灭磁时处于逆变状态，比如跳灭磁开关前先逆变灭磁，图1中Ud的极性是负，成功换流条件简

5、化为公式（3）,此时，需要Uk值不高，换流条件很容易满足，灭磁安全可靠。Uk+Ud>Um（3）当励磁整流装置在灭磁时处于颠覆状态，此时整流器输出交流电压,图］中Ud的极性是交变的，成功换流条件如公式（1）。交流正半波不利于换流，而负半波有利于换流，交流灭磁正是利用负半波有利于换流的原理来灭磁的。3交流灭磁原理分析交流灭磁是指跳开励磁整流器交流侧灭磁开关的灭磁，如同冑流灭磁一样，交流灭磁的主要任务也是换流。为了满足成功换流条件公式（1）,灭磁时励磁整流装置应处于颠覆状态，而使整流器颠覆的主要措施就是切除脉冲。因此分析交流灭磁原理，要同灭磁时触发脉冲的状态结合起来分析。3

6、.1交流灭磁时脉冲正常在发电机交流励磁冋路中，三相灭磁开关MK串联在励磁变的低压侧冋路中，MKa、MKb、MKc是MK的三个断口，如图2所示。由于三相全控桥的可控硅是按照正负组轮流导通的，每一时刻只冇两个可控硅导通，这样，流过MK三相断口的电流除了在可控硅换向期间外，任何时刻只有两相通流，图3是三峡电厂某机组励磁变低压侧电流的实测波形。图3励磁变低压侧电流波形图X8M支飪压*）1电质:湘圧玄支1氐压例电盃；田竇低压侧电逼假如在+A和一C可控硅导通时进行交流灭磁，即此时跳开MK,因Ib=O,灭磁开关断口MKb轻松开断。由于在脉冲正常情况下跳MK,触发脉冲每隔3.3ms按

7、照如下顺序施加于6只可控硅:+A、一C、+B、—A、+C、-Bo现在+A和一C两管已经触发导通，在转子电感的续流作用下，励磁电流If继续通过这两个对控硅以及励磁变AC两相，使得开关断口MKa和MKc不能关断熄弧，Ia=—Ic。接下来+B可控硅被触发，但是此吋B相阳极电源己经断开，故+B可控硅不能导通，电流仍经+A和一C流通；再过3.3ms—A被触发，这时一A的阳极电压己转为正向，故一A导通，一C截止；励磁电流If经一A及+A短路续流，la=Ic=0,MKa和MKc熄弧开断。由于一A和+A可控硅导通压降很小，与Z并联的灭磁电阻无法投入灭磁，Im=0。因