线性电阻灭磁及保护装置说明书

1、线性电阻灭磁及过压保护装置使用说明书 NARI_ECCNARI线性电阻灭磁及过压保护装置使用说明书V2.0 电力自动化研究院南瑞电气控制公司目 录1. 概述2. 结构及工作原理3. 技术参数4. 安装说明5. 使用和维护6. 附录1：DMX系列磁场断路器7. 附录2：DM4系列磁场断路器（本说明书适用于FLM-型及FLM-型灭磁及过压保护柜）1.概述同步发电机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势继续维持故障电流。无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路，时间较长，都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏。如果系统对地故障电流足够大时，还要烧铁芯。因此，当电

2、机发生内部故障，在继电保护动作切断主电源的同时，还要求迅速地灭磁。 所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场储能尽快地减弱到尽可能小的程度。最简单的办法是将励磁回路断开。但励磁绕组具有很大的电感，突然断开，会在其两端产生很高的过电压。因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上 去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。为减少故障范围扩大，要求灭磁迅速。灭磁时间愈短，短路电流所造成的损害愈小，一般按同步电机定子绕组电势降低到接近于零所需的时间来评价各种灭磁方法的优劣。另外，灭磁时转子过电压不应超过滑环间过电压的容许值。 自动灭磁系统应

3、满足以下几个要求：（1） 灭磁时间应尽可能短。（2） 当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许的过电压值。（3） 灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠。灭磁开关应有足够大容量能遮断发电机各种可能故障工况下的最大故障转子电流，灭磁耗能元件容量应大于发电机各种可能故障工况下发电机转子最大储能所需吸收部分。2.结构及工作原理 2.1系统结构 主回路接线原理见图1。 图1 线性电阻灭磁和过电压保护原理接线图 FMK灭磁开关 R0线性灭磁电阻 FR2，FR3过电压保护压敏电阻 L发电机励磁绕组由原理图可见，灭磁系统由三部分组成：（1）FMK：CJ12M系列灭磁接

4、触器；（2）灭磁用线性电阻R0；（3）过电压保护用非线性电阻FR2、FR3。2.2工作原理2.2.1 CJ12M-S系列灭磁接触器工作原理CJ12M-S系列灭磁接触器（以下简称CJ12M灭磁开关）是由CJ12系列交流接触器派生而成，适用于励磁电压至440伏的同步电机励磁回路中，配合适当的电阻作自动灭磁之用。CJ12M灭磁开关正常工作时具有吸引线圈不通电，磁铁无噪音等特点。它的结构为条架式平面布置方式，在一条安装用的扁钢上，主触头居中，主触头的右边为电磁系统，左边是辅助触头，锁住机构位于电磁系统的下方，整个布置便于监视和维修。 2.2.2灭磁装置的工作原理2.2.2.1发电机正常运行时工况发电机

5、运行时，灭磁开关FMK合闸，两个常开主触头闭合，常闭主触头拉开，发电机励磁电压经二极管或可控硅加在非线性电阻FR2、FR3上。对于灭磁线性电阻R0，在发电工况时，不接入主回路。对于过电压保护非线性电阻FR2、FR3因有正向可控硅，在过电压达动作触发之前，可控硅关断，回路无正向电流，也无反向电流。正常时， FR2、FR3不流过电流，不消耗能量，不影响主回路工作。2.2.2.2发电机正常运行中，发生过电压氧化锌非线形电阻的伏安特性见图2，发电机运行中，过电压保护非线性电阻FR2、FR3原工作点在A1处。如果产生过电压能量，如正向过电压，则当该能量积累使得正向过电压超过过电压动作整定值后，则FR2、

6、FR3的控制触发回路启动，可控硅导通非线性电阻两端所加的电压，因超过非线性电阻的压敏电压值而快速导通，消耗转子过电压能量。这时非线性电阻的工作点由原A1点移至A2点，当过电压能量被释放后，过电压值下降，则工作点又回复到正常工作点A1，这时发电机转子电压回复正常。如发生反向过电压，由非线性电阻FR2、FR3的工作点沿着伏/安特性曲线向负横轴方向移动，当反向过电压值超过FR2、FR3动作压敏电压拐点后FR2、FR3反向开通，运行工作点在A3，当过电压能释放完毕后，过电压降低直至消失，非线性电阻FR2、FR3的工作点又由A3移回至A1点，由上面的分析可知，因发电机转子过电压能量有限，只要FR2、FR

7、3能量足够大，则发电机转子的电压被有效地限制在-ULM+ULM之间，这就保护了转子的绝缘。 图2 非线性电阻伏/安特性及工作点2.2.2.3发电机停机灭磁工况 当发电机正常或故障停机时，都可依靠该装置进入快速灭磁并在灭磁过程中控制励磁回路产生的过电压在安全范围内。FMK在收到停机指令后，闭合常闭主触头，同时拉开两个常开主触头。励磁绕组两端电压UL由下式表示（未计其他绕组感应）： 式中RL为励磁绕组电阻；R0为线形灭磁电阻，UL为灭磁时刻的励磁电压。可见，当灭磁开关分闸时，转子两端的电压值与灭磁电阻的阻值有密切关系，根据设计要求，转子灭磁时的过电压值一般不超过额定励磁电压值的5-7倍。而另一方面

8、，转子回路放电时，串入的电阻值越大，则阻力矩越大，对转子回路的灭磁越有利，所以又希望灭磁电阻的阻值不致于太小，根据这两方面的要求，一般选取灭磁电阻的阻值为转子直流电阻的3-5倍。另外要考虑到线形电阻能承受足够的灭磁电流，不致于因为发热功率太小而烧坏。 3.技术参数线性电阻灭磁及过电压保护方式的技术参数见表1。序号项目参数1额定电压（伏）Ue4402额定电流（安）Ie250或6003分断电流（安）(0-2)*Ie4转子过压控制值（伏）800-20005灭磁电压控制值（伏）（3-5）*ULN6主回路对地出厂试验电压（伏）40007主回路对地现场试验电压（伏）40008每组非线性电阻泄漏电流（微安）

9、<1009灭磁开关机械寿命（次）1000010非线性电阻寿命（年）>10 注：泄漏电流是指每组非线性电阻两端施加1/3灭磁电压控制值时，通过每组元件的漏电流。4.安装说明 线性灭磁及过电压保护装置的安装，原则上根据配线表或系统设计图进行，但应注意以下几方面问题： （1）灭弧罩的安装，为保证安全，装置出所时通常将灭磁开关的灭弧罩取下单独包装发运，现场灭磁柜就位后需安装灭弧罩。 （2）合闸、分闸电源容量为直流220V，10A，需由厂用动力电源单独供给。 （3）操作电源容量为直流220V，5A。 （4）过电压动作信号复位回路应按要求接远方控制线。5.使用和维护 装置在运行期间必须进行检查

10、和定期维护5.1灭磁开关按其使用说明书进行检查和维护保养。5.2空载误强励 灭磁柜进行空载误强励灭磁后，需经一小时冷却后方能重新投入运行。5.3操作次数5.3.1正常工况下允许连续操作两次。5.3.2带负荷工况下灭磁。 带负荷工况下灭磁50次（包括空载误强励）后，应检查灭磁开关的接触是否良好，检查压敏电阻组件的泄漏电流及正反向过电压保护值。5.4正常使用两年后，应对本装置进行一次全面检查，可在大修或小修时进行，检查灭磁开关和线形电阻是否正常，检查压敏电阻组件泄漏电流，压敏电压，正反向过电压保护值等。 当压敏电阻组件泄漏电流大于0.1毫安或压敏电压变化大于±10%以上时，应予调换。5.

11、5过压保护功能动作后，有信号输出及盘面指示，并保持，运行人员应及时复归计数信号回路，否则下次过压不能计数。6.附录1：DMX磁场断路器 我们也可以选用DMX-XXXX-X/1型磁场断路器作为灭磁开关，与线性电阻一起完成灭磁功能灭磁开关电流从800A-3500A可选（详见DMX磁场断路器使用说明书）。 该断路器主要具有以下优点：（1）开启式主触头与弧触头的接触系统，采用相同型式的双回转式串联触头结构，以积木组合方式安装在同一转动的绝缘方轴上。整体结构受力对称、动作同步；不同数量触头相互并联可组合成五个以上电流等级的断路器，两组或四组触头相互串联可组合成两个电压等级的断路器，其参数范围广，可以满足

12、国内、外大、中、小容量发电机灭磁配套的需要，也能满足其它线性或非线性电阻的灭磁。与国内、外同类产品相比，其结构简单，易于组合与调整，便于维护，具有独创性。（2）采用电磁合闸、永磁保持、反磁分闸以及后备电磁分闸的独特传动机构，其双重分闸功能不存在机构拒动的可能性，采用永磁保持而不用机械锁扣装置，避免了机械磨损，大大提高了断路器的保护可靠性与使用寿命。（3）由永久磁场替代了通常所用的串联吹弧线圈所建立的吹弧系统，及采用短弧栅片制成的灭弧室，既保证了小电流范围内的可靠断流，又能建立稳定而重复性能好的弧压，从而确保断路器分断时向吸能元件可靠换流灭磁。（4） 设在同一绝缘方轴上的常闭触头，既能满足断路器在正常运行时隔离机组的吸能元件，又便于在事故保护与正常停机时将吸能元件可靠地接入回路进行灭磁。7附录2：DM4磁场断路器我们还可以选用DM4-XXXX-X/1型磁场断路器作为灭磁开关，与线性电阻一起完成灭磁功能，灭磁开关电流从1000-4000A可选（详见D