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淺談發(fā)電機轉子滅磁及過(guò)電壓保護裝置的原理

  【摘要】本文闡述了發(fā)電機轉子滅磁及過(guò)電壓保護裝置的工作原理,并對發(fā)電機轉子滅磁及過(guò)電壓保護裝置的工作原理進(jìn)行了詳細分析。 
  【關(guān)鍵詞】發(fā)電機;轉子;滅磁;過(guò)電壓保護;應用;跨接器 
  滅磁系統和過(guò)電壓保護裝置都是發(fā)電機勵磁系統的重要主成部分。由于電力系統比較復雜,發(fā)電機常常會(huì )發(fā)生一些故障,會(huì )影響電力系統的穩定,如發(fā)電機定子繞組接地、轉子滑環(huán)直接短路、整流裝置故障等。這些故障均需要快速切除勵磁電源,對發(fā)電機進(jìn)行滅磁。 
  1、發(fā)電機轉子滅磁的工作原理 
  發(fā)電機運行時(shí),如有突發(fā)事件發(fā)生時(shí),發(fā)電機繼電保護跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān),這時(shí)由于發(fā)電機在運行中突然切掉勵磁電源,轉子繞組儲存著(zhù)大量能量需要釋放,此時(shí)若不采取任何措施就突然斷開(kāi)勵磁電流,必然會(huì )使轉子繞組兩端形成過(guò)電壓,由于過(guò)電壓的產(chǎn)生會(huì )給轉子造成巨大沖擊,甚至會(huì )使轉子的絕緣層被擊穿。因此,在快速斷開(kāi)勵磁電源的同時(shí),必須要采取一定的措施先消耗掉轉子繞組中的電磁能,這一過(guò)程,通常被稱(chēng)為滅磁。 
  滅磁的方式:線(xiàn)性電阻滅磁、非線(xiàn)性電阻滅磁等等。 
  1.1本文所研究的第一種滅磁方式是直流氧化鋅非線(xiàn)性電阻滅磁方式。其具體的工作原理
  見(jiàn)附圖1所示:其中If轉子中的電流、FR1為氧化鋅非線(xiàn)性電阻、FMK為滅磁開(kāi)關(guān)、Uo為勵磁電壓、LP為整流電源、Uk為滅磁開(kāi)關(guān)弧壓、UR為氧化鋅非線(xiàn)性電阻殘壓。若要使轉子電流衰減至零,必須在轉子兩端加一個(gè)與其勵磁電源電勢相反的電勢U。滅磁方程式為公式(1):Ldi/dt+U=O 
  可見(jiàn)電感中電流衰減率正比于反向電勢U,反向電勢越大,滅磁時(shí)間越短。但反向電勢受轉子絕緣水平限制,反向電勢不能超過(guò)轉子絕緣允許值因此最理想的滅磁方式是滅磁電壓保持恒定,電流保持一個(gè)固定的變化率, 
  電流按直線(xiàn)規律衰減至零。由于氧化鋅非線(xiàn)性電阻殘壓UR變化很小,滅磁時(shí)近似于恒壓,即UR=U。發(fā)電機正常運行時(shí)轉子電壓低,氧化鋅非線(xiàn)性電阻呈高阻態(tài),漏電流僅為微安級。滅磁時(shí),滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳開(kāi),切開(kāi)勵磁電源。 
  在滿(mǎn)足公式(3)時(shí);Uk≥Uo+UR。電流被迫流入滅磁過(guò)電壓保護器中,轉子繞組中所儲能量被氧化鋅非線(xiàn)性電阻消耗,且氧化鋅良好的伏安特性保證了這部分能量幾乎以恒壓的形式消耗,確保了發(fā)電機組的安全。以上滅磁方式為直流氧化鋅電阻滅磁方式。 
  1.2本文所研究的第二種滅磁方式為:交流電壓滅磁方式,交流滅磁基本思路是在斷開(kāi)功率整流柜輸入端交流斷路器前,首先切斷三相全控整流橋的觸發(fā)脈沖,然后進(jìn)行滅磁。 
  交流斷路器斷流作用主要是利用電流過(guò)零這一特性實(shí)現的。但是由于負載電感很大,勵磁電流衰減較慢,因此,期望在3.3ms內利用電流過(guò)零斷流是不可能的,解決交流滅磁系統的斷流最有效的措施是在滅磁瞬間切除全控整流橋的觸發(fā)脈沖,其作用原理見(jiàn)附圖2等效電路。假如瞬間分斷交流斷路器的同時(shí)切除晶閘管整流橋的觸發(fā)脈沖,+A及-C兩元件一直續流導通。如果忽略導通元件的正向過(guò)電壓降,強制引入施加在非線(xiàn)性電阻兩端的電壓等于勵磁變的電源線(xiàn)電壓與交流斷路器斷口電壓之和。 
  如假定:Us=UsA+UsC 其中:Us:為兩個(gè)斷口電壓之和,則滿(mǎn)足滅磁電流換流條件的表達式為:Usm≥URm±UTm 式中:Usm-交流斷路器斷口電壓最大值;URm-非線(xiàn)性電阻導通最大值;UTm-勵磁變線(xiàn)電壓最大值 
  在瞬間分斷勵磁變壓器的線(xiàn)電壓時(shí)有可能處于正半波也有可能處于負半波,如果處于正半周滿(mǎn)足換流條件,這是交流斷路器的斷口電壓Usm需要有較高的電壓值。 
  在負半周,達到換流條件所需的斷口電壓值為URm±UTm,可降低對斷路器弧壓的要求。所以在負半周滅磁更可靠。如果將交流斷路器接在直流側,將三個(gè)斷路器接點(diǎn)串聯(lián)連接,亦可進(jìn)行滅磁,滅磁時(shí)同樣須分斷晶閘管整流器的觸發(fā)脈沖,見(jiàn)附圖3。 
  對比將交流斷路器接于交流側和直流側兩種滅磁方式,可以看出:將斷路器接于交流側,可以利用交流過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行熄弧,這種滅磁屬于交流滅磁方式,滅磁時(shí)只有兩個(gè)斷口流過(guò)電流并建立弧壓。 
  當磁場(chǎng)斷路器設在直流側時(shí),根據電力部行業(yè)標準,轉子過(guò)電壓動(dòng)作值U=(5-7)UfN。 
  結束語(yǔ) 
  在發(fā)電機長(cháng)期的運行過(guò)程中,發(fā)電機轉子滅磁及過(guò)電壓保護裝置的部件應根據需要進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)和結構更換。本文中所介紹的發(fā)電機氧化鋅電阻閥片若不能在滅磁系統運行時(shí)正常工作,必須進(jìn)行重新更換,以保證發(fā)電機轉子滅磁的可靠性,保護發(fā)電機組的安全,提高電網(wǎng)運行的穩定性。 
  參考文獻 
  [1]李自淳.交流滅磁探討.大電機技術(shù),2006(06) 
  [2]何澤平,吳志杰.發(fā)電機轉子滅磁及過(guò)電壓保護的改造[J].湖南電力,2001(05)



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