交流灭磁论文1

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1、交流灭磁装置作为同步发电机灭磁及过电压保护的探讨交流灭磁课题组：安徽凯立科技股份有限公司、口山发电厂、葛洲坝电厂摘要本文通过対国内常用的灭磁保护装置进行简要分析，探讨其优缺点，分析灭磁状态下的电压关系，并市此找出问题的症结所在，探讨解决的办法。同时对国内外技术人员近期研究提岀的各种灭磁技术方案进行简要的论述、对比，推荐一种新型的灭磁保护方案，既交流灭磁。分析其发展过程，基本原理，以及在国内的研究、试验、使用进程，论述该交流灭磁方案在大型水轮发电机组上应用的可行性、经济性。灭磁ZnO非线性电阻过电压弧压脉冲1问题的提出灭磁是在发

2、电机组的内部发生故障时，在转子绝缘允许的条件下，尽快地将发电机转子绕组中的励磁电流所产生的磁场减弱到尽可能小的过程。八十年代以前，由于励磁系统多为直流励磁机励磁或三机励磁，灭磁基木上采用灭磁开关串联灭磁。随着可控硅自并励系统的出现，1984年提出了并联灭磁的方案，并在以后的十年屮逐步加以发展完善。冃前国内大部分新建机组及老机组改造都选择灭磁开关配合ZnO非线性电阻的灭磁方案。其基本原理图如图lo图中SCR为励磁整流装置，FMK为灭磁开关，FR为氧化锌非线性电阻，Uo表示可控硅直流侧电压，Uk表示灭磁开关弧压，Ur表示灭磁非线性

3、电阻的残压。正常运行时，FMK处于闭合状态，开关弧压Uk为零，加在非线性电阻及二极管两端的电压为负值，曲于二极管的反向不导通，灭磁非线性电阻也不导通。灭磁时，FMK跳闸并在其断口建立弧压Uk，根据灭磁时的电压关系，当UK-U0^UR时，也即加在灭磁电阻两端的电压大于灭磁非线性电阻的设计残压时，FR击穿导通，开关断弧，转子电流经过非线性电阻进行灭磁。这种以FMK跳闸建立弧压，并击穿氧化锌非线性电阻FR,以实现转子电流由FMK转移到FR,来吸收转子磁能的灭磁方法，必须保证电压关系Uk-UoMUr的成立。但是，随着机组容量的进一步加

4、大，阳极电圧进一步提高，当励磁调节器误强励故障时，该关系不成立。仅1999年国内大型水电厂有10例以上烧毁开关实例。举一实例：某电厂，开关弧压Uk为2000V,ZnO非线性电阻灭磁残压Ur为1500V,阳极电压为1000V,当出现误强励故障时,Uo~l・414X1000二1414V,于是Uk-Uo=2000-1414

5、问题，国内科技人员提岀了许多方案及设想，出于灭磁时的电压关系是恒定的，为了满足Uk-Uo^Ur以实现可靠灭磁，不外乎以下三种方法：提高开关弧压；降低电源电压；降低灭磁残压。出于现有生产工艺的限制，在近期内大幅度地提高灭磁开关的弧压是不可能的（由上例可知Ur=1500V,UO=1838V,Uk2Uo+Ur二3338V）。如果降低灭磁的残压（由上例可知UrW262V）,则灭磁时间将会大大延长，起不到在故障状态下快速灭磁以保护转子的H的。在提高开关弧压和降低灭磁残压都不可行的情况下，安徽凯立公司提出了一种交流灭磁理论，其基木原理是利

6、用交流电源的负半波将电源电压变为负值，从而使上述电压关系变为Uk+IUoI$Ur,减轻灭磁开关的负担，实现可靠灭磁。1.1交流灭磁的基本原理交流灭磁的一次原理电路图与图1相同，区别之处在于灭磁时需要通过一屮间继电器的分闸动作去切除励磁电源的可控硅触发脉冲（简称拉脉冲），然后跳灭磁开关。由于发电机转子是具有储能的人电感，其释能的时间常数为几秒量级，拉脉冲后，它相当于一直流恒流源，也就是使励磁电源的可控硅始终有两只导通、四只关断；由于可控硅触发脉冲被切除，四只关断的可控硅管不会再导通，但因转子的直流恒流源作用，两只导通的可控硅始终

7、导通，R不可控；又因该直流恒流源的输出为单方向直流，两只导通的可控硅在此仅相当于导体。这就使得在与励磁电源输入端相连接的三相支路中有两相电流流过，一相无电流，在此过程中，三相励磁变压器只相当于单相交流电压源，其输出仅为单相正弦波电压，此时，励磁电源相当于一交流恒压源，拉脉冲以后的电路图可以等效为如图2所示。这样电流回路由于上述单相交流恒压源与转子形成的直流恒流源串联而形成闭合回路。当交流灭磁开关开断时，就使得交流开关的断口处产生弧压。利用上述交流开关断开时的弧压和励磁变压器所输出的单相交流电压的叠加，当满足条件Uk-UoUR时

8、，转了电流全部切换到ZNO中，随即使开关断口点熄弧——开关开断成功，这样就将发电机转了储存的磁能经ZNO释放，完成快速灭磁。EMK2图23313（转子电施）累»0在交流灭磁中，灭磁开关可以使用直流断路器，也可以使用交流开关。方案之一•如图1所示，将开关放在可控硅直流侧。方案之