发电机交流灭磁方式的探讨.doc

发电机交流灭磁方式的探讨 Discussing the way of demagnetization method for large generator 山东电力工程咨询院 周建 王丽 【摘要】 本文对常用的灭磁保护方式进行了简要分析，探讨其优缺点，分析灭磁状态下的电压关系。同时介绍了一种新型的灭磁保护方式，即交流灭磁。分析其发展过程，基本原理。并对碳化硅（SiC）压敏电阻和氧化锌（ZnO）压敏电阻作为非线性电阻灭磁的特点，作了初步的分析。 【关键词】 发电机 直流灭磁 交流灭磁 非线性电阻 Summary This article briefly analyze the general demagnetization method and its advantage and disadvantage, discussing the voltage relationship when demagnetized. Analyzing the development process and basic theory of AC demagnetization, one new type demagnetization protection method. Preliminary analyzing the characteristics of using SiC voltage sensitive resistance and Zn0 voltage sensitive resistance as the nonlinear resistance demagnetizing. Key word Generator DC demagnetization AC demagnetization nonlinear resistance 1??? 前言 发电机内部故障时，虽然可以由继电保护装置迅速地把发电机与电力系统断开，但磁场电流产生的感应电势将继续维持故障电流。不论何种故障，如果时间较长，都可能严重损坏发电机，造成巨大经济损失。因此，灭磁就成为发电机励磁系统必须具备的基本功能之一。 灭磁是在发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。近年来大型同步发电机的灭磁方式，正在从传统的由直流灭磁开关构成的灭磁系统向以交流断路器构成的灭磁系统转移，在国内外一些机组中获得了应用，并取得了良好的业绩。本文将就灭磁方式及非线性电阻的特点作一初步的探讨。 2??? 直流灭磁 常规磁场断路器一般都串联在励磁直流回路中，目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。其基本原理如图1。 图中LP为励磁整流装置， MK为灭磁开关， RF为氧化锌非线性电阻，UZ表示可控硅直流侧电压，UK表示灭磁开关弧压，UL表示灭磁非线性电阻的残压。FR跨接于励磁绕组两端，发电机正常运行时，转子电压UL较低，FR呈高阻，漏电流仅微安量级。灭磁时MK开断，弧压UK上升，导致UL反向并升高，高至一定值时FR转为导通，励磁电流转入FR衰耗，MK熄弧开断。 这种以MK跳闸建立弧压，并击穿氧化锌非线性电阻FR，以实现励磁电流由MK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-UZ≥UL的成立。这是直流侧灭磁正常换流的必要条件。 根公式UK-UZ≥UL，当直流开关用于非线性电阻灭磁系统时，对开关主触头断开时产生的弧压有严格的要求。为了建立更高的断口电压，以满足在灭磁时使非线性电阻导通并将励磁电流换流到灭磁回路中的要求，而使得开关的结构复杂化，在某些情况下，甚至要求开关具有两个或更多的串联主触头，这种专用的开关价格较高，市场较小，所以对生产及开发均带来了不利的影响。 交流灭磁 交流灭磁的一次原理电路图与图1相同，区别之处在于需要通过一中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大电感，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导通，且不可控；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，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