国内外大型灭磁开关结构评价.doc

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1、国内外大型灭磁开关结构评价陈小明胡先洪邵显钧朱必良（葛洲坝水力发电厂湖北宜昌市）摘要：本文通过对我国水电厂使用的三种大型灭磁开关优缺点的分析，提出了一套归类描述灭磁开关结构的方法，并以此来评价我国部分水电厂现用灭磁开关结构的特点，分析得出CEX98-4.1灭磁开关结构的科学性和我厂选用其的合理性。关键词：DM2、DM4、DMX、CEX98、灭磁开关结构1引言同步发电机励磁系统中的灭磁开关，是发电机组内部故障的最后保护装置。当发电机定子、单元联接的主变压器或励磁系统发生故障，如励磁变压器故障、发电机滑环短路、励磁主回路短路及元件故障、发电机励磁调节器误强励故障等，灭磁开关应迅速跳开，以达到灭磁

2、的目的。发电机灭磁不仅能迅速安全的切断发电机转子电流，还能消耗吸收发电机的转子磁能。直流灭磁开关的灭弧原理及结构与交流开关不同，我国常用的几种大型灭磁开关在灭弧原理及结构上也有所区别。因此对国内外大型灭磁开关的结构进行评价很有必要。2国产大型灭磁开关的结构评价最早应用于大中型水轮发电机组静止可控硅励磁系统的国产大型灭磁开关是DM2型灭磁开关，它有一个由圆铜片组成的特殊灭弧室，用来吸收转子磁能和切断转子电流。DM2是一个单断口、双触头结构的单极开关，一个主触头和一个弧触头并联，跳闸时主触头先断开，弧触头后断开，转子电流在弧触头上产生电弧，经纵向和横向电磁力作用（即双向电磁吹弧），进入灭弧室旋转

3、并被铜片灭弧栅分割成短电弧，只有当绝大部分转子磁能在灭弧室变为热能后，电弧才熄灭。DM2灭弧室采用金属灭弧栅灭弧原理，即灭弧栅为金属铜片，吸收热能效果好，电弧弧压稳定，这是其优点之一。但是，由于DM2是一个切断电流和吸收能量于一体的灭磁开关，随着发电机组容量的增大，其灭磁容量越来越不能满足要求，再加之其复杂的吹弧过程容易被其他参与灭磁的转子电量的干扰而中断，因此灭磁失败甚至灭磁开关烧毁的事故就时有发生。由于磁能被铜栅片吸收，故烧毁严重，不能频繁动作，维护工作量打。另外其机构易拒动。现在，大中型水轮发电机组静止可控硅励磁系统采用投入灭磁电阻放电灭磁方式，即灭磁开关跳闸切断转子电流，灭磁电阻并接

4、到发电机转子两端吸收转子磁能。这样就可以大大减轻灭磁开关的灭磁负担，此时也可以采用交流开关。通常将此类的灭磁开关称为磁场断路器。国产DM4双断口灭磁开关就是这种移能式的磁场断路器。由于DM4采用双断口组合，恰好满足发电机转子正负极使用，因而得到广泛使用。但是，DM4双断口灭磁开关在结构上也有三点不足之处：(1)没有用于投入灭磁电阻的辅助常闭断口，因而实施放电灭磁方式比较困难。尽管在灭磁电阻回路中串联整流二极管也能简单的解决此问题，但是，在正常运行中，灭磁电阻要承受可控硅整流器输出的反向电压的冲击，降低了灭磁电阻的使用寿命；(2)DM4采用双断口单触头结构，即每个断口只有一种触头，这个触头既是

5、正常运行中的主触头，又是灭弧中的弧触头，由于灭磁跳闸所产生的电弧对触头的损伤必然影响触头的接触电阻，为了保证触头正常运行中的接触电阻不超标，在大电流灭磁后，一般都要检查该触头损伤情况，增加了维护工作量；(3)灭弧罩采用绝缘灭弧栅灭弧原理，也称为长电弧灭弧原理。灭弧栅片为绝缘材料，吸热效果差，电弧弧压不稳定，极大的影响灭磁能量从灭磁开关向灭磁电阻上转移的过程。如果这种移能转移失败，DM4灭磁开关就有可能在灭磁中损坏。新型国产大型灭磁开关DMX，不仅吸收了DM4多断口的优点，而且吸收了DM2多触头接触和金属灭弧栅灭弧罩，更重要的设置了专用的常闭辅助断口，使灭磁电阻的投入方式更加合理。同时还具有合

6、闸永磁保持、反磁分闸、永磁吹弧、后备分闸和多端口同轴同步等优点。从结构上讲，DMX系列灭磁开关优于DM2和DM4都好，应用起来更加方便。3进口大型灭磁开关的结构评价调研进口灭磁装置在我国的应用情况，我们发现其灭磁原理采用的都为放电灭磁方式，即在灭磁开关跳闸前，首先闭合灭磁开关辅助常闭断口，即放电触头或触发可控硅跨接器，将灭磁电阻并接到发电机转子两端，利用灭磁电阻吸收灭磁能量。我国进口的灭磁开关种类很多，结构也各不相同，我们可以对照下面三个内容进行描述：（1）常开主断口数量和触头结构，即有无专用弧触头；（2）有无常闭辅助断口；（3）灭弧罩采用何种灭弧和吹弧原理。因为这三个主要内容不仅描述了灭磁

7、开关的结构，而且也反映了灭磁开关结构的优缺点。具体来说，具有常闭辅助断口的灭磁开关最适合放电灭磁方式，即当今的先进灭磁方式；双断口灭磁开关比单断口灭磁开关更加适合励磁回路；设置专用的弧触头有利于保护主触头；采用短电弧栅灭弧原理，即采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热好，电弧稳定；电磁吹弧简单。按照灭磁开关上述三个主要特点，部分进口灭磁开关描述如下：ASLG4000：单断口单触头，绝缘灭弧栅灭弧罩，电磁吹弧，外型如DM4