励磁故障及保护

1、第十二节 励磁故障及保护（一）励磁故障的分类与保护要求1.产生励磁故障的原因及励磁故障的现象发电机励磁电路的短路或断路，及励磁机定子绕组或旋转整流器的故障；调压器本身的故障；并联运行时，有功负载分配环路或无功负载分配环路的故障等都是产生励磁故障的主要原因。当发电机发生励磁故障时，其结果不是过励磁（用OE表示），即励磁电流高于正常的数值，就是欠励磁（用UE表示），即励磁电流低于正常的数值。同为过励磁或欠励磁，在单独供电与并联供电系统中，其表现形式是不同的：当发电机单独供电时，过励磁将引起发电机端电压的升高，表现为过压；欠励磁将使发电机端电压降低，表现为欠压。但欠压的原因，不单是欠励磁引起的，还由

2、馈线故障或发电机欠速等引起，这一点应该注意。当发电机并联供电时，情况则不同，一台发电机的励磁故障会影响到其他正常发电机的工作。例如，一台发电机过励磁，由于调压器的作用，将迫使正常发电机的励磁电流下降，即欠励磁，而整个电网的电压基本不变，这将引起发电机之间的无功负载分配严重不均衡。2.励磁故障的分类纵上所述，引起励磁故障的原因只有两类，一类是发电机本身的励磁故障，另一类是在并联系统中负载分配环路的故障。所以在并联供电系统中，如果引起励磁故障的原因是均衡环路，那么，只要断开BTB，使发电机从并联工作转换成单独工作就可以了；如果引起励磁故障的原因是发电机本身，则断开BTB后故障仍然存在，但故障的表现

3、形式将从过励磁（OE）转变为过压（OV），或者从欠励磁（UE）转变为过压（UV）。此时，要排除故障，还必须断开GCR和GB，在GCR和GB断开后，应将BTB重新接通，使飞机电网向故障的发电机负载汇流条供电。所以，并联供电的励磁故障有过励磁（OE）和欠励磁（UE）；而单独供电的励磁故障则表现为过压（OV）和欠压（UV）。此外，不论是并联供电或是单独供电，当励磁电压超过某一最高限定值时，称为发电机的励磁高限（EC），采用的故障保护作为励磁故障的后备保护。3.励磁保护的延时要求在控制BTB，GCR，GB的断开时，必须考虑两方面的因素，一方面是产生如上述的过压故障时，由于过压对电子设备、灯光照明等设备

4、极易损坏，并且过压愈高，损坏愈快，因此保护装置必须在用电设备损坏之前就动作；但另一方面，当飞机上某些大功率感性负载断开时，电压也会突然升高，这种电压的短时波动称为瞬时过电压，这种瞬时过电压现象是允许的正常情况，保护装置此时不应动作。也就是说，过压保护的动作时间要由过压的数值与过压的时间共同决定，过压越大，动作应越快，过压越小，则允许动作的时间就可以越长，这种动作关系称之为反延时特性。 图2-6-9 过电压保护的工作极限（反延时特性）考虑到允许的正常瞬时过电压和设备允许的最高工作电压，并留有一定余量时，可以确定过压保护延时要求的下限，如图2-6-9的曲线a所示，过压保护装置在曲线以下不应动作，否

5、则就是误动作。通常用电设备允许的电压变化范围是额定电压的±10%，所以长时工作的用电设备过压保护的最低数值是115×。另外，根据每个过压值得到对应的用电设备损坏的最短时间可作出曲线b，它是过压保护的上限曲线。过压保护装置必须在用电设备损坏之前就动作，即在曲线b以下动作，否则就是拒动作。过压保护装置的工作范围是在图2-6-9所示上、下限曲线a、b之间，其工作具有反延时特性。对于欠励磁和欠电压故障，由于故障造成的危害性比过励和过压小，所以通常采用固定延时。（二）过压保护线路（OV）图2-6-10为波音飞机中的一种典型过压保护线路。它由检测电路（变压、整流、滤波C1、分压R1-2

6、组成），鉴压电路（DW1、R3），反延时电路（R4、C2、DW2）三部分组成，经过DW2向GCR故障信号放大器输出。 图2-6-10 典型的过压保护电路过压通常是由励磁故障引起的，因此发生故障时，发电机的端电压基本上是对称的，所以过压敏感电路常敏感发电机三相电压的平均值，如图经三相半波整流，电容C1滤波、电阻分压后的信号电压为uA。在正常情况下，电压uA低于鉴压电路DW1的击穿电压，电路无信号输出。当发生过压故障时，稳压管DW1被击穿，向反延时电路输送信号电压，经R4向C2充电。这个电路具有反延时特性，即过压越高，C2充电越快，达到动作电压的延时越短。当充电电压达到DW2的击穿电压时，DW2被

7、击穿而输出故障信号到GCR控制电路，使GCR断开，同时也断开BTB，这就是过压时的一般工作情况。RW的作用是调定过压保护电路的动作点，滤波电容C1的作用是减小输入的电压波动。当发电机出现瞬时过压时，C2的充电电压达不到DW2的击穿电压值，无信号输出，此时，C2通过D4、R3放电，为下一次动作作准备。（三）过励磁保护线路图2-6-11是一种过励磁保护线路。它由电压检测与无功不均衡检测电路、鉴压电路、反延时电路三部分组成。从过励磁保护线路图中发现，过励磁保护线路的鉴压电路、反延时电路与过压保护线路是相同的，故其工作情况与过压保护线路的工作情况基本相同。但必须注意过励磁保护线路的两个特殊点，即过励磁

8、保护的共同特点：（1）过励磁保护电路检测的信号应该是电压调节检测的主信号与无功电流差信号的叠加。图中在并联供电的每台发电机A相接有电流互感器LH和均衡变压器B2，它们按并联供电无功电流分配检测环的连接而形成无功电流不均衡保护环。因此，在电阻R8上取得无功电流差的信号与变压器B1电压调节主信号在交流边叠加后作为过励或欠励的检测信号。（2）过励磁保护的故障信号是送往BTB故障信号放大器的，它控制BTB的断开，使发电机首先退出并联电网。（四）欠励磁保护（UE）与欠电压保护（UV）欠励磁和欠电压是与过励磁和过电压相对应的故障。其保护线路由检测电路、鉴压电路和固定延时电路三部分组成。在并联供电系统中，欠励故障检测信号与过励故障检测一样，都是电压调节主信号与无功电流不均衡信号的叠加，最后控制BTB的断开。在单独供电系统中，欠压和过压一样，都是反映发电机的故障，所以检测的是发电机的端电压。欠压保护电路敏感发电机输出三相电压的平均值，通常当平均值低于103106V时，保护线路经固定延时电路延时810秒后，输出信号控制GCR和GB的断开。（五）励磁高限保护（EC）的概念励磁高限保护是一种过载保护，它敏感的是发电机励磁绕组两端