大型发电机灭磁系统设计几个主要问题

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1、第42卷第15期人民长江Vo1．42，No．152011年8月YangtzeRiverAug．，2011文章编号：1001—4179(2011)15—0086—06大型发电机灭磁系统设计的几个主要问题粱建行，高光华，易先举，陈红君，邹来勇(长江勘测规划设计研究院机电设计处，湖北武汉430010)摘要：为了确保所选择的用于大型发电机灭磁系统的磁场断路器能够满足发电机灭磁分断的要求，探讨了降低磁场断路器的灭磁分断电流、电压及减少发电机灭磁时间的方法和途径。叙述了在大型发电机灭磁系统设计中的几个技术问题，包括发电机磁场断路器灭磁分断能力的测试标准及设计选择方法、采用SiC或线性灭

2、磁电阻的灭磁系统接线、发电机继电保护设置误强励保护、交直流冗余灭磁及目前磁场断路器采用的产品类型等。初步分析了存在的问题并提出了进一步探讨的建议。关键词：灭磁系统；磁场断路器；误强励灭磁；误强励保护；交直流冗余灭磁；大型发电机中图法分类号：TV31文献标志码：A大型发电机的额定励磁电压高、电流大，某些电力目前水轮发电机已普遍采用自并励励磁系统，并系统根据电厂在电力系统中的地位，可能要求发电机通常采用磁场断路器及灭磁电阻的灭磁方式，这种励有较高的顶值电压倍数，使发电机灭磁时磁场断路器磁系统在大型汽轮发电机上也已有较多的应用。发电需在很高的电压及电流下进行灭磁分断，这样就给大机

3、自并励励磁系统的结线示例见图1。图中G为发电型发电机磁场断路器产品分断能力的试验方法及相应机，TE为励磁变压器，u为励磁功率整流器，1QF为磁的磁场断路器设计的选择方法带来了一些新问题。对场断路器，R为灭磁电阻，QF1为灭磁电阻投入开关。某些容量特别大的发电机，在其误强励时，磁场断路器当灭磁电阻采用ZnO电阻时，在灭磁电阻回路的1、2往往已在接近最大分断能力下进行灭磁分断，并有较之间通常串接二极管V。灭磁电阻采用线性或SiC电长的灭磁时间。由于已没有更高分断能力的磁场断路阻时，1、2之间目前均短接，未串接二极管。根据AN．器可供选择，因此需要探讨降低磁场断路器的灭磁分SI／

4、IEEEC37．18标准的规定，采用自并励励磁系统的断电流、电压及减少发电机灭磁时间的途径。发电机磁场断路器的灭磁分断能力的试验回路结线应与图1相同或相当，并应具有与实际发电机灭磁回路1灭磁分断能力测试标准及选择相同的参数。采用ZnO灭磁电阻时的试验等效回路1．1测试标准见图2(C)。对同步电机磁场断路器的技术参数及测试要求，对中小型及一般大型发电机，当发电机采用ZnO目前国外主要是采用ANSI／IEEEC37．18“旋转电机磁灭磁电阻时，磁场断路器(指直流磁场断路器，下同)场放电回路封闭式断路器”标准⋯，而我国尚未有相的灭磁分断电流、电压一般在几千A及1—2kV以内。应的

5、标准。对磁场断路器在灭磁分断中的分断能力，按ANSI／IEEEC37．18标准中的试验条件要求，可以标准中是以断路器在额定最大分断电压下的额定分断在试验室内对这些发电机所用的磁场断路器的灭磁分电流来表示。根据ANSI／IEEEC37．18标准的规定，断能力进行测试。此时，可直接采用通过测试的断路对磁场断路器的灭磁分断能力应在实际应用的发电机器灭磁分断能力对发电机磁场断路器进行选择。励磁回路或相当的回路中进行测试。但对容量较大的大型发电机，其转子的电感及灭收稿日期：2011—05—10基金项目：国家“九五”攻关(97—312)项目(97—312一Ol一11)作者简介：粱建行，

6、男，教授级高级工程师，主要从事水电站电工二次专业设计研究工作。E—mail：ljx—cwr@126．com第l5期粱建行，等：大型发电机灭磁系统设计的几个主要问题87磁电阻容量都很大。某些容量特别大的发电机，转子触器仅测试额定分断能力，对断路器仅测试短路分断电感可达1H以上，时间常数可达10S或以上，灭磁能力。标准规定接触器额定分断能力型式试验的分断电阻容量高达十几MJ，严重灭磁工况下(通常为误强负载为时间常数较小的电感和电阻串联负载，断路器励灭磁，下同)，要求磁场断路器的灭磁分断能力可达短路分断能力试验则在断路器负载端口短路下进行，到在恢复电压3—4kV下分断十几甚至几十

7、kA的电试验的电源回路时间常数也较小。试验接线及分断过流。试验室显然不可能提供如此高参数的试验设备，程见图2。其中，图2(a)为低压电器标准的额定分在电厂发电机上也不可能对设备进行破坏性的误强励断；图2(b)为低压电器标准的短路分断；图2(c)为灭磁试验。发电机采用ZnO灭磁电阻时，磁场断路器ANSI／IEEEC37．18标准的灭磁分断。灭磁分断过程可认为基本上是在仅有发电机转子的负载下进行分断。采用SiC或线性灭磁电阻时，在磁场断路器灭磁分断的整个过程中，磁场断路器的分断负载为并联了SiC或线性灭磁电阻的发电机转