发电机灭磁失败原因分析及改进措施

1、发电机灭磁失败原因分析及改进措施陈小明（葛洲坝水力发电厂 443002 湖北宜昌市）摘要：针对近期某发电厂发生的灭磁开关烧毁事故，本文介绍了由双断口灭磁开关（fmk）和zno非线性电阻构成的灭磁系统的工作原理，分析了其灭磁失败的主要原因，并提出了减轻灭磁开关灭弧负担，保证灭磁成功的改进措施：(1)降低zno非线性电阻的残压；(2)在zno非线性电阻两端并联线性电阻，以得到一条近似sic非线性电阻的伏安特性，现场工业试验已验证其有效性。关键词：励磁装置 灭磁开关 非线性电阻0 引言1999年4月3日，某一大型水轮发电机组的励磁装置因强励失控，励磁电压和电流最高达到1200v和3800a，造成励磁

2、变压器过流保护动作，机组停机灭磁。而在这一灭磁过程中，却发生了灭磁开关严重烧毁的事故。本文分析了其主要原因，并提出了减轻灭磁开关负担，保证灭磁成功的改进措施。1 灭磁原理介绍该机组的励磁装置灭磁系统由dm4-1600双断口灭磁开关（fmk）和zno非线性电阻（rf）组成，其灭磁原理图如图所示。 uk1 id + - scr + - dg fmk ud uf rf r - - + + if uk2 虚线连接的电阻r是本文的改进措施之一 图 灭磁原理图 fig.1 principle of de-excitation在图1中，二极管d保证rf只在发电机励磁电压uf反压时(即下正上负)时投入，rf两

3、端的工作电压即阀片残压为1500v。正常运行时，fmk合上，可控硅整流桥scr输出整流电压ud和整流电流id，uf正压（即上正下负）。fmk跳闸灭磁时，其双断口同时断开，触头拉弧并将电弧吹入灭弧罩，电弧在fmk双断口形成电弧电压uk1和 uk2，极性如图1所示。以此同时，uf由正压变负压，当uf大于rf的残压1500v时，励磁电流if流经rf，fmk双断口电弧熄灭，磁场电流由fmk转到rf上来，uf仍被限制在1500v，if按直线衰减，直到uf和if均为零，转子磁能变为热能，发电机灭磁成功。2 灭磁失败原因分析灭磁成功的关键是磁场电流由fmk转移到rf上来，其转移时间约为40毫秒。若转移不成功

4、，整个磁场电流将由fmk单独消耗，此时若磁场电流超过fmk的灭弧能力，则必然造成灭磁开关烧毁。由于dm4双断口灭磁开关，在灭磁回路中主要是作为一个移能开关来使用的，不具备单独吸收强励失控下的转子磁能。在该机组fmk跳闸灭磁中，因能量太大，灭弧栅的电弧向外大量喷射导电的物质，大大的降低了灭弧室及触头间的绝缘，并使其发生短路烧毁，从而导致灭磁失败。为什么该机组的磁场电流不能有效的转移呢？首先来分析磁场电流的转移条件，从上图可见，uk1+uk2-ud2-uf=0，又uf=1500v，则得到该灭磁系统的磁场电流转移条件：uk1+uk2-ud1500v。按照直流电弧的理论，电弧的伏安特性是非线性的，电弧

5、产生的过程中，电弧电压值是变化的。跳闸前uk1和uk2的值为零，跳闸瞬间uk1和uk2的值急剧上升，拉弧越快其值越高，但随着电弧被吹进灭弧罩的灭弧栅，电弧被拉长，电弧电压也就随电弧长短而变化。倘若电弧被灭弧栅分割成短电弧，电弧电压值就为灭弧栅的片数乘以短电弧电压值，该灭弧栅为28片，短电弧电压值取30v，则uk1=uk2=28×30=840v。考虑上述因数并结合dm4灭磁开关的试验资料，一般来说，在fmk跳闸过程中，当电弧被电动力和热气流吹进灭弧栅燃烧时，断口两端将产生900v-1200v电弧电压。将该范围内的电弧电压值代入uk1+uk2-ud1500v，就得到一组磁场电流转移成功，

6、整流输出电压必须满足的条件：条件1：当uk1+uk2=900 +900 = 1800v时，ud300v；条件2：当uk1+uk2=1000+1000=2000v时，ud500v；条件3：当uk1+uk2=1100+1100=2200v时，ud700v；条件4：当uk1+uk2=1200+1200=2400v时，ud900v。将上述条件同该励磁装置典型运行工况的整流输出电压进行比较，就得到不同条件下，是否满足磁场电流转移的结论，如表1所示。 表1 改进前计算转移条件的结果 table 1 transfer characteristic without improvement运行工况电压ud/电流

7、id条件1条件2条件3条件4空载额定180v/900a满足满足满足满足负载额定480v/1650a不满足满足满足满足强励限制720v/2450a不满足不满足不满足满足强励失控1200v/3800a不满足不满足不满足不满足从表1我们看出，在灭磁开关每一断口只能建立900v1200v电弧电压的条件下，该励磁装置灭磁系统完全满足空载额定状态下的灭磁任务，部分满足负载和强励限制状态下的灭磁任务，完全不满足强励失控状态下的灭磁任务。正是由于该机组强励失控，整流输出电压ud已达到1200v，此时要满足uk1+uk2-ud1500v的条件，则要uk1+uk22700v ，即每一断口的电弧电压要达到1350v

8、才行。正是由于fmk的断口不能建立1350v的电弧电压，才使得该机组的磁场电流不能有效的转移。3 改进措施3.1降低zno非线性电阻的残压若rf的残压由原来的1500v降为1000v，则磁场电流的转移条件变为：uk1+uk2-ud1000v。按照上述分析方法，又得到一组新的磁场电流转移条件和结论，如表2所示。条件5：当uk1+uk2= 900+ 900= 1800v时，ud800v；条件6：当uk1+uk2=1000+1000=2000v时，ud1000v；条件7：当uk1+uk2=1100+1100=2200v时，ud1200v；条件8：当uk1+uk2=1200+1200=2400v时，u

9、d1400v。 表2 改进后计算转移条件的结果 table 2 transfer characteristic after improvement运行工况电压/电流条件5条件6条件7条件8空载额定180v/900a满足满足满足满足负载额定480v/1650a满足满足满足满足强励限制720v/2450a满足满足满足满足强励失控1200v/3800a不满足不满足满足满足由此可见，同样在灭磁开关每一断口只能建立900v1200v电弧电压的条件下， 该改进方法可使灭磁系统完全满足空载、负载和强励限制状态下的灭磁任务，但只能部分满足强励失控状态下的灭磁任务，除非rf的残压降低至600v或提高fmk的技术

10、指标。可见，在允许的范围内降低rf的残压，可大大提高磁场电流由fmk向rf成功转移的可靠性，而这对于此类灭磁系统的灭磁成功是极其重要的。3.2在zno非线性电阻rf两端并联线性电阻r正常运行时，因二极管d的隔离作用，电阻r不吸收正向电压下的磁能。当fmk跳闸灭磁时，双断口拉弧建压，一旦uk1+uk2-ud0即uf由正变负，电阻r就开始续流灭磁，磁场电流首先由fmk开始向电阻r转移，直到fmk双断口电弧熄灭。在电流转移的过程中，当r两端的电压超过rf的残压即1500v时，rf就参于灭磁吸能，并限制uf1500v。这种分段转移磁场电流，rf和r共同灭磁吸能的方法，最先由葛洲坝电厂的黄大可工程师提出

11、，并成功的进行了两次灭磁试验。zno非线性电阻和线性电阻并联，也就是二者伏安特性的叠加，选择合适的r值，就能得到一条近似sic非线性电阻的伏安特性，如图2所示。在国外的励磁装置上，大量采用的灭磁电阻就是sic非线性电阻。 i i i + = u u u zno 电阻 sic 图2 伏安特性的叠加过程 fig.2 superposition of va curve4 结束语发电机灭磁失败对励磁装置的安全运行构成了较大的危害，必须从各个方面采取预防措施。首先要对励磁调节器的过无功限制和强励限制进行认真整定校核，加强脉冲变的绝缘，杜绝励磁装置强励失控的发生。在强励失控的条件下灭磁，过高的整流输出电压

12、会影响磁场电流的转移，采取降低非线性电阻的残压或并联线性电阻，有助于这一问题的解决。analysis of cause of failure and improvement of generator de-excitationchen xiaoming, (gezhouba hydropower plant, 443002, yichang, china）abstract: due to the accident a de-excitation breaker was burned in a power plant lately. this paper introduces the princ

13、iple of de-excitation which consists of a double-break de-excitation breaker and zno non-ohmic resistor. the cause of the de-excitation breaker to ensure the successful de-excitation, i.e., decreasing the residual voltage of zno non-ohmic resistance. field test was done to verify the validity of pro

14、posed measures.keywords: excitation equipment de-excitation breaker non-ohmic resistor 作者简介：陈小明，男，高级工程师，毕业于西安电力专科学校，长期从事水轮发电机励磁装置的检修维护工作，曾从事励磁产品的开发和设计制造。作者照片：陈小明同万森海师傅在三峡电厂开关站留影纪念。我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健

15、康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占

16、有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把

17、握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（1） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（

18、2） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（3） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康的恋爱行为。与恋人多谈谈学习与工作，把恋爱行为限制在社会规范内，不致越轨，要使爱情沿着健康的道路发展。正如马克思所说：“在我看来，真正的爱情是表现在恋人