灭磁与保护专题修改

1、南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 灭磁与过压保护专题灭磁与过压保护专题一、综述综述 同步发电机发生内部故障时，继电保护会快速地把发同步发电机发生内部故障时，继电保护会快速地把发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势会继续维持电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势会继续维持故障电流。无论是发电机机端短路还是部分绕组内部短路故障电流。无论是发电机机端短路还是部分绕组内部短路，时间较长时，都可能造成导线、绝缘和铁芯的损坏。所，时间较长时，都可能造成导线、绝缘和铁芯的损坏。所以在继电保护快速切断主回路的同时，要求迅速地消耗掉以在继电保护快速切断主回路的同时，要求迅速

2、地消耗掉转子磁场储存的能量，即灭磁。完成这一过程的主设备叫转子磁场储存的能量，即灭磁。完成这一过程的主设备叫自动灭磁装置。自动灭磁装置。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 自动灭磁系统系统应该满足以下几点要求：自动灭磁系统系统应该满足以下几点要求：1 1）灭磁时间要短。为减少故障范围的扩大，要求灭磁时间迅速）灭磁时间要短。为减少故障范围的扩大，要求灭磁时间迅速。灭磁时间越短，短路电流造成的损害越小。一般按照同步。灭磁时间越短，短路电流造成的损害越小。一般按照同步发电机定子绕组电压降到接近于零所需要的时间来评价。发电机定子绕组电压降到接近于零所需要的时间来评价。2

3、 2）过电压值要在允许范围之内。当灭磁开关断开励磁绕组回路）过电压值要在允许范围之内。当灭磁开关断开励磁绕组回路时，转子两端产生的过电压应该在转子绕组绝缘允许的范围时，转子两端产生的过电压应该在转子绕组绝缘允许的范围内，既滑环间允许过电压值。内，既滑环间允许过电压值。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 3 3）可靠性要高。自动灭磁的电路和结构形式应该简单可靠，灭）可靠性要高。自动灭磁的电路和结构形式应该简单可靠，灭磁开关应该有足够的能力把发电机磁场中的能量全部转移给磁开关应该有足够的能力把发电机磁场中的能量全部转移给灭磁电阻，而且不会因为过热而烧坏。自动灭磁装置

4、应该使灭磁电阻，而且不会因为过热而烧坏。自动灭磁装置应该使保护装置可靠动作，不会引起误动。灭磁电阻容量应该大于保护装置可靠动作，不会引起误动。灭磁电阻容量应该大于最恶劣工况下的转子磁场储存的能量，一般认为该工况出现最恶劣工况下的转子磁场储存的能量，一般认为该工况出现在空载误强励时。在空载误强励时。4 4）无灭磁触头时（非线性灭磁），灭磁动作值应该超过转子绕）无灭磁触头时（非线性灭磁），灭磁动作值应该超过转子绕组正常反向电压一定比例（安全系数）。通常取发电机额定组正常反向电压一定比例（安全系数）。通常取发电机额定工况下励磁电压的工况下励磁电压的3535倍之间。倍之间。5 5）自动灭磁装置动作后，

5、定子残压应尽可能的小。）自动灭磁装置动作后，定子残压应尽可能的小。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 励磁回路中引起过电压的情况很多，为保护转子的绝缘不励磁回路中引起过电压的情况很多，为保护转子的绝缘不被破坏，需要有专门的设备来抑制正向和反向的过电压尖峰被破坏，需要有专门的设备来抑制正向和反向的过电压尖峰，既转子过压保护装置。，既转子过压保护装置。产生过电压的情况主要有以下几种：产生过电压的情况主要有以下几种：1 1）大气浪涌过电压。）大气浪涌过电压。2 2）带励磁变压器的励磁系统中，励磁变压器高压侧开关分、合）带励磁变压器的励磁系统中，励磁变压器高压侧开关分、

6、合引起的感应过电压。引起的感应过电压。3 3）电网侵入的偶然性过电压。）电网侵入的偶然性过电压。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院4 4）电力半导体器件导通、关断时产生的换相过电压。）电力半导体器件导通、关断时产生的换相过电压。5 5）励磁回路断开的灭磁过电压。）励磁回路断开的灭磁过电压。6 6）甩负荷、失磁异步运行或发电机机端短路（非全相）时的感）甩负荷、失磁异步运行或发电机机端短路（非全相）时的感性过电压。性过电压。 转子过压保护装置的任务：转子过压保护装置的任务：1 1）保护转子的绝缘。）保护转子的绝缘。2 2）保）保护整流元件。护整流元件。 南京南瑞集团

7、公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 转子过压保护的整定值（范围）要求：满足上述转子过压保护的整定值（范围）要求：满足上述1 1）、）、2 2）要求，取两者中的较低者（过电压允许值）为上）要求，取两者中的较低者（过电压允许值）为上 限，下限应高于正常运行时的过电压，包括灭磁开关动限，下限应高于正常运行时的过电压，包括灭磁开关动作时的正常过电压，高于强励的顶值电压，取两者中作时的正常过电压，高于强励的顶值电压，取两者中的较高者为下限。通常取发电机额定工况下励磁电压的较高者为下限。通常取发电机额定工况下励磁电压的的5757倍之间。倍之间。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化

8、研究院国电自动化研究院二、灭磁方案二、灭磁方案实现发电机灭磁的方法很多，概括起来有以下几种：实现发电机灭磁的方法很多，概括起来有以下几种：1 1）串联耗能灭磁）串联耗能灭磁 灭磁最初就是直接利用耗能开关吸收发电机转子的能灭磁最初就是直接利用耗能开关吸收发电机转子的能量。比如利用弧间隔燃烧来耗能，比如俄罗斯的耗能开关。量。比如利用弧间隔燃烧来耗能，比如俄罗斯的耗能开关。但是这种方式因为存在如下缺点：但是这种方式因为存在如下缺点：a)a)体积大体积大 b)b)不易维护不易维护 c)c)灭磁成功与否取决弧的形成灭磁成功与否取决弧的形成 d)d)容易引起事故容易引起事故 e)e)产品随发电产品随发电机

9、机组容量需要特殊的订制，不易产品规模化，系列化等，机机组容量需要特殊的订制，不易产品规模化，系列化等，所以逐渐被并联移能的灭磁方式代替了。所以逐渐被并联移能的灭磁方式代替了。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院机械开关并联移能灭磁机械开关并联移能灭磁 机械开关串联于励磁主回路，灭磁耗能电阻并联与转机械开关串联于励磁主回路，灭磁耗能电阻并联与转子两端，这是这类灭磁方式的接线方式。如图子两端，这是这类灭磁方式的接线方式。如图6.1 6.1 ： 图图 6.1 机械开关并联灭磁机械开关并联灭磁南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 根据根据ANS

10、I/IEEEC37.18-1979ANSI/IEEEC37.18-1979标准规定，一般机械开关需标准规定，一般机械开关需要有至少一对主触头（要有至少一对主触头（MK1MK1）、一对灭磁常闭触头（）、一对灭磁常闭触头（MK2MK2）。）。随着国内随着国内2020年来采用年来采用ZNOZNO电阻耗能在灭磁系统中的应用，灭电阻耗能在灭磁系统中的应用，灭磁触头也不一定必要了。但是值得注意的是，在不采用灭磁磁触头也不一定必要了。但是值得注意的是，在不采用灭磁触头的灭磁系统里，需要认真核算触头的灭磁系统里，需要认真核算ZNOZNO的灭磁残压与的灭磁残压与ZNOZNO的荷的荷电率。电率。 南京南瑞集团公司

11、南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 这类灭磁方式在国内是主要的灭磁方式。主回路有明显这类灭磁方式在国内是主要的灭磁方式。主回路有明显的开断触头，在励磁系统内部故障的时候，可以开断励磁主的开断触头，在励磁系统内部故障的时候，可以开断励磁主回路，切断故障源，快速的消灭发电机主磁场，将发电机保回路，切断故障源，快速的消灭发电机主磁场，将发电机保护在最小事故内。目前使用的机械开关主要有护在最小事故内。目前使用的机械开关主要有DM2DM2、DM4DM4、DMXDMX、E3HE3H、E4HE4H、URUR、HPBHPB、MM74MM74、CEXCEX等。等。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司

12、国电自动化研究院国电自动化研究院 这类灭磁方式的主要问题是灭磁开关选择比较困难，小机这类灭磁方式的主要问题是灭磁开关选择比较困难，小机组选大的开关，成本比较高；选小开关满足不了工矿要求；组选大的开关，成本比较高；选小开关满足不了工矿要求；大机组（尤其是超大机组）水电选开关就非常困难。大机组（尤其是超大机组）水电选开关就非常困难。3 3）电子开关并联移能灭磁）电子开关并联移能灭磁 在前些年，国内一些厂家将灭磁开关建压任务，转移到了电在前些年，国内一些厂家将灭磁开关建压任务，转移到了电力电子器件上来。主要是利用电容的放电过程，使可控硅的力电子器件上来。主要是利用电容的放电过程，使可控硅的电流到零，

13、并形成反压使之关断。具体回路如下：电流到零，并形成反压使之关断。具体回路如下： 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院电力电子器件组件控制回路换流回路图图6-2 电子开关并联灭磁电子开关并联灭磁南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 这类方式开关动作时间快，因此开关在关断过程中所需要这类方式开关动作时间快，因此开关在关断过程中所需要的遮断能容就小。并且电压的建立速度快，利于快速灭磁；的遮断能容就小。并且电压的建立速度快，利于快速灭磁；但是开关动作的可靠性取决于电子回路工作的可靠性。他比但是开关动作的可靠性取决于电子回路工作的可靠性。他比较机械

14、开关没有触头磨损，易于维护，成本也低。但是他目较机械开关没有触头磨损，易于维护，成本也低。但是他目前在电流大系统中不易采用。一是发热问题，一是器件选择前在电流大系统中不易采用。一是发热问题，一是器件选择麻烦。值得注意的是，目前电力电子器件的快速发展，高电麻烦。值得注意的是，目前电力电子器件的快速发展，高电压大电流的全控器件也会在不久投入商业运行。相信电力电压大电流的全控器件也会在不久投入商业运行。相信电力电子器件在灭磁中发挥更大的作用。但是如何解决器件长期通子器件在灭磁中发挥更大的作用。但是如何解决器件长期通流带来在发热问题，也是需要解决的问题。流带来在发热问题，也是需要解决的问题。南京南瑞集

15、团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 正因为如此，所以有人希望能够将可控硅整流桥直接关断正因为如此，所以有人希望能够将可控硅整流桥直接关断，将机械开关移至励磁变高压侧，这样解决了励磁系统具有，将机械开关移至励磁变高压侧，这样解决了励磁系统具有明显开路点、又容易解决机械并联灭磁方式开关难选择的问明显开路点、又容易解决机械并联灭磁方式开关难选择的问题。题。4 4）料电阻并联移能灭磁）料电阻并联移能灭磁 基于上述两种灭磁方式的缺点，人们开始在材料科学领域基于上述两种灭磁方式的缺点，人们开始在材料科学领域探索。是否能够找到既不发热，又可以建压的材料。利用探索。是否能够找到既不发热，又

16、可以建压的材料。利用PTCPTC电阻或钼棒与开关并联，利用材料在温度升高的时候，电阻或钼棒与开关并联，利用材料在温度升高的时候，电阻急剧增加，建立比较高的电压，打通灭磁电阻回路，实电阻急剧增加，建立比较高的电压，打通灭磁电阻回路，实现灭磁。也可以采用超导材料串入回路，在需要灭磁时使超现灭磁。也可以采用超导材料串入回路，在需要灭磁时使超导材料失超，但是超导材料建立比较高的电压，超导体的长导材料失超，但是超导材料建立比较高的电压，超导体的长度也比较长，体积比较大。度也比较长，体积比较大。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院5 5）交流灭磁）交流灭磁 灭磁对于汽轮发电机来

17、讲，要相对容易一些，主要是因灭磁对于汽轮发电机来讲，要相对容易一些，主要是因为汽轮发电机的转子和定子间隙小，转子的电感的值比较小为汽轮发电机的转子和定子间隙小，转子的电感的值比较小，阻尼绕组作用比较明显。因此，交流灭磁在汽轮发电机励，阻尼绕组作用比较明显。因此，交流灭磁在汽轮发电机励磁系统应用比较多。交流灭磁是将直流开关难开断、难建压磁系统应用比较多。交流灭磁是将直流开关难开断、难建压的问题，转移到励磁源的交流侧。如下图：的问题，转移到励磁源的交流侧。如下图：南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院图图6-3 交流灭磁接线图交流灭磁接线图 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公

18、司国电自动化研究院国电自动化研究院 图图6-4 交流灭磁时，励磁电压录波图交流灭磁时，励磁电压录波图南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 交流灭磁特点是，必须在灭磁的时候封锁脉冲，因为当交流灭磁特点是，必须在灭磁的时候封锁脉冲，因为当前导通的桥臂经过前导通的桥臂经过120120度后，如果没有将电流转移到灭磁电度后，如果没有将电流转移到灭磁电阻回路，经过脉冲触发，电流换相将最终形成某一相上下桥阻回路，经过脉冲触发，电流换相将最终形成某一相上下桥臂直通，形成转子回路短接灭磁。这样灭磁时间会比较长，臂直通，形成转子回路短接灭磁。这样灭磁时间会比较长，按转子时间常数按转子时

19、间常数Td0Td0进行衰减。如果在跳开交流侧开关之前进行衰减。如果在跳开交流侧开关之前，配合切除可控硅的触发脉冲，那么由于不能够进行换流，配合切除可控硅的触发脉冲，那么由于不能够进行换流，而直接将励磁变压器的交流电压串入直流回路，使得在负电而直接将励磁变压器的交流电压串入直流回路，使得在负电压的时候直接使电流转入灭磁电阻回路。此时交流开关在电压的时候直接使电流转入灭磁电阻回路。此时交流开关在电流过零处自然熄弧而开断。流过零处自然熄弧而开断。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 值得注意的是交流灭磁需要考虑到机端三相短路，不会值得注意的是交流灭磁需要考虑到机端三相短路

20、，不会损坏交流开关。考虑到这种情况，一般在转子两端设置电子损坏交流开关。考虑到这种情况，一般在转子两端设置电子跨接器或机械跨接器，甚至两者都设置。跨接器或机械跨接器，甚至两者都设置。另外值得注意的是交流灭磁还需要考虑到可控硅整流桥臂存在另外值得注意的是交流灭磁还需要考虑到可控硅整流桥臂存在可控硅损坏，桥臂短路的情况，以及交流侧短路的情况。此可控硅损坏，桥臂短路的情况，以及交流侧短路的情况。此时切除脉冲也不影响换流。时切除脉冲也不影响换流。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 所以通常不建议在水轮发电机灭磁中选择单独的交流灭所以通常不建议在水轮发电机灭磁中选择单独的交

21、流灭磁。而是要么选择前面机械开关并联灭磁或下面介绍的冗余磁。而是要么选择前面机械开关并联灭磁或下面介绍的冗余灭磁方案。由于汽轮发电机转子储能比较小，电感比较小，灭磁方案。由于汽轮发电机转子储能比较小，电感比较小，加之阻尼比较大，参与灭磁过程作用比较大，采用短接转子加之阻尼比较大，参与灭磁过程作用比较大，采用短接转子灭磁，也是能够接受的，所以在配备了跨接器的情况下，可灭磁，也是能够接受的，所以在配备了跨接器的情况下，可以单独采用交流灭磁。以单独采用交流灭磁。 当然机端短路，在采用封闭母线的发电机组，可以认为基本当然机端短路，在采用封闭母线的发电机组，可以认为基本不存在，另外整流装置交流侧故障，一

22、般励磁变到整流桥之不存在，另外整流装置交流侧故障，一般励磁变到整流桥之间短路几率比较小，且整流桥臂只要熔断器选择合理，是能间短路几率比较小，且整流桥臂只要熔断器选择合理，是能够降低此类故障几率的。够降低此类故障几率的。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 6 6）冗余灭磁）冗余灭磁 所谓冗余灭磁，就是在交流、直流侧都分别设置开关，所谓冗余灭磁，就是在交流、直流侧都分别设置开关，在灭磁过程中同时分断，共同建压。这种灭磁方式的好处是在灭磁过程中同时分断，共同建压。这种灭磁方式的好处是，由于交流开关在电流过零时分断，使得直流侧开关能够以，由于交流开关在电流过零时分断，使得

23、直流侧开关能够以比较低的建压能力转移磁场电流。同时在封锁脉冲的时候，比较低的建压能力转移磁场电流。同时在封锁脉冲的时候，可以利用交流灭磁的负电压，帮助直流开关建压移能。可以利用交流灭磁的负电压，帮助直流开关建压移能。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院三、灭磁系统设计原则三、灭磁系统设计原则1 1、灭磁系统设计考虑工况、灭磁系统设计考虑工况 灭磁系统设计考虑的工况，目前在国内有些争议。一是灭磁系统设计考虑的工况，目前在国内有些争议。一是建议按照额定负载下，发电机机端三相短路的工况考核灭磁建议按照额定负载下，发电机机端三相短路的工况考核灭磁系统电流、能容，需要建立的弧

24、压。二是认为在空载发电机系统电流、能容，需要建立的弧压。二是认为在空载发电机励磁失控误强励的工况来考核灭磁系统电流、能容和开关建励磁失控误强励的工况来考核灭磁系统电流、能容和开关建压能力。压能力。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院三、灭磁系统设计原则三、灭磁系统设计原则 通常认为最危险的工况是空载失控误强励。此时开关面临整通常认为最危险的工况是空载失控误强励。此时开关面临整流器输出直流电压和灭磁残压的叠加，并且电流也上升到失流器输出直流电压和灭磁残压的叠加，并且电流也上升到失控强励的电流（其值也不比三相短路的电流小），而且此时控强励的电流（其值也不比三相短路的电

25、流小），而且此时可以证明发电机储存的能量要比三相短路的能量要大。因而可以证明发电机储存的能量要比三相短路的能量要大。因而采用此种工况是合适的。具体见附录采用此种工况是合适的。具体见附录44。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 灭磁系统的任务是以尽快的速度消灭磁场能量，使得发灭磁系统的任务是以尽快的速度消灭磁场能量，使得发电机电压消失，使得事故降低到最小。那么灭磁设计的原则电机电压消失，使得事故降低到最小。那么灭磁设计的原则就是就是1 1、能够转移电流实现灭磁、能够转移电流实现灭磁、2 2、安全转移能量、安全转移能量、3 3、快、快速消耗能量。其重要性依次递减。所以

26、选择灭磁方式、考核速消耗能量。其重要性依次递减。所以选择灭磁方式、考核灭磁参数和配置，首要的前提是能够在最恶劣工况下，灭磁灭磁参数和配置，首要的前提是能够在最恶劣工况下，灭磁！否则快速都是空谈。！否则快速都是空谈。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 2 2、灭磁系统参数核复、灭磁系统参数核复 考核灭磁参数也是按照上述原则进行。按照能够转移电考核灭磁参数也是按照上述原则进行。按照能够转移电流的前提，必须直流磁场断路器在分断磁场电流的时候能够流的前提，必须直流磁场断路器在分断磁场电流的时候能够建立恶劣工况下，实现移能的电压。灭磁残压要求进行最大建立恶劣工况下，实现移能

27、的电压。灭磁残压要求进行最大电流核复，避免额定参数与恶劣参数的想矛盾。灭磁能容也电流核复，避免额定参数与恶劣参数的想矛盾。灭磁能容也需要考虑到灭磁电阻损坏的情况一定的冗余度。需要考虑到灭磁电阻损坏的情况一定的冗余度。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院四、灭磁系统用部件介绍四、灭磁系统用部件介绍 1 1、磁场断路器关键参数、磁场断路器关键参数 灭磁系统的主要部件是磁场断路器或是交流断路器。目灭磁系统的主要部件是磁场断路器或是交流断路器。目前对于交流真空开关的研究在国内比较多。其主要问题是交前对于交流真空开关的研究在国内比较多。其主要问题是交流开关在交流灭磁系统中，能

28、否承受一个或两个周波的连续流开关在交流灭磁系统中，能否承受一个或两个周波的连续燃弧过程。因为真空开关由于触头之间的间隙比较小，容易燃弧过程。因为真空开关由于触头之间的间隙比较小，容易形成燃弧，关键是在电流过零时能否熄弧，熄弧后是否会重形成燃弧，关键是在电流过零时能否熄弧，熄弧后是否会重燃，另外反向恢复电压能否将之击穿。燃，另外反向恢复电压能否将之击穿。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 在交流灭磁中，只要能够顺利转移电流，开关一般不存在交流灭磁中，只要能够顺利转移电流，开关一般不存在反向恢复电压；主要的问题是开关能否连续进行两周波的在反向恢复电压；主要的问题是开

29、关能否连续进行两周波的燃弧，即开关的遮断能容多大？当然对于小的机组，励磁交燃弧，即开关的遮断能容多大？当然对于小的机组，励磁交流侧电压不超过流侧电压不超过1000V1000V的励磁系统，完全可以采用额定工作的励磁系统，完全可以采用额定工作电压在电压在1000V1000V的的ABBABB的低压交流开关，其有一定遮断容量，比的低压交流开关，其有一定遮断容量，比较适合在中型机组交流灭磁中采用。较适合在中型机组交流灭磁中采用。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 对于直流磁场断路器，考核的参数比较多。主要涉及开对于直流磁场断路器，考核的参数比较多。主要涉及开关的额定工作电流

30、、电压、主触头的额定电流下的分断电压关的额定工作电流、电压、主触头的额定电流下的分断电压（不是通常说的建压能力），最大电流下的额定分断电压（不是通常说的建压能力），最大电流下的额定分断电压（是通常说的建压能力），短时允许电流（开关过载能力），是通常说的建压能力），短时允许电流（开关过载能力），灭磁触头的短时通流能力等。对于不同的励磁系统主接线（灭磁触头的短时通流能力等。对于不同的励磁系统主接线（比如两开关触头是否放在转子的正负极各一对触头，还是串比如两开关触头是否放在转子的正负极各一对触头，还是串联在一极），目前由于考虑到灭磁开关的飞弧安全距离的因联在一极），目前由于考虑到灭磁开关的飞弧安全距

31、离的因素，一般将灭磁开关的触头设置在励磁回路的一极。所以通素，一般将灭磁开关的触头设置在励磁回路的一极。所以通常在选择开关时候还需要考核开关的飞弧安全距离，避免弧常在选择开关时候还需要考核开关的飞弧安全距离，避免弧的短接造成灭磁失败的事故。的短接造成灭磁失败的事故。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 磁场断路器的燃弧过程是非线性的。研究比较困难。一磁场断路器的燃弧过程是非线性的。研究比较困难。一般情况，比较假定转子电流没有任何衰减、从灭磁开关燃弧般情况，比较假定转子电流没有任何衰减、从灭磁开关燃弧到转移完成电流的过程中，认为灭磁开关建立的电压与弧电到转移完成电流的

32、过程中，认为灭磁开关建立的电压与弧电流的乘积是一常数。但是在燃弧（尤其是在阴极表面气化的流的乘积是一常数。但是在燃弧（尤其是在阴极表面气化的金属等离子体形成，以及气筒吹弧或磁场引弧的过程不满足金属等离子体形成，以及气筒吹弧或磁场引弧的过程不满足乘积定常数的定律，同样在熄弧的过程也不满足定常数的定乘积定常数的定律，同样在熄弧的过程也不满足定常数的定律，因为这两过程都是微妙级，研究非常复杂，一般认为这律，因为这两过程都是微妙级，研究非常复杂，一般认为这是一个突变的瞬间只是满足弧电流保持原电流初值；熄弧电是一个突变的瞬间只是满足弧电流保持原电流初值；熄弧电流突然到零）。流突然到零）。南京南瑞集团公司

33、南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院tnUhQFUb-+UdLRUdIbt0Ub 图6-5 灭磁开关建压过程波形南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院2 2、灭磁电阻、灭磁电阻 灭磁电阻的选择需要根据灭磁能容、灭磁残压、灭磁电灭磁电阻的选择需要根据灭磁能容、灭磁残压、灭磁电流等因素综合考核。流等因素综合考核。 对于线性电阻灭磁，问题比较少，主要是考虑灭磁残压对于线性电阻灭磁，问题比较少，主要是考虑灭磁残压的核查，避免转子回路的过电压。一般为了灭磁的速度，选的核查，避免转子回路的过电压。一般为了灭磁的速度，选择的电阻为转子电阻的择的电阻为转子电阻的3-53-

34、5倍，事实上并不需要选择如此高倍，事实上并不需要选择如此高的倍数，一般的倍数，一般3 3倍就比较合理。倍就比较合理。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 非线性电阻灭磁，主要是非线性电阻灭磁，主要是SICSIC和和ZNOZNO。目前国内主要是采。目前国内主要是采用用ZNOZNO灭磁，主要是因为采购容易，价格便宜，灭磁残压容灭磁，主要是因为采购容易，价格便宜，灭磁残压容易控制，灭磁速度比较低。易控制，灭磁速度比较低。SICSIC采购主要是国外进口，采购采购主要是国外进口，采购不方便，同时价格也高。但是他不存在均流的问题，加之压不方便，同时价格也高。但是他不存在均流的问

35、题，加之压接没有接没有ZNOZNO娇气，体积比较小，但是在灭磁残压的控制上，娇气，体积比较小，但是在灭磁残压的控制上，选择选择SICSIC，需要额外的小心，避免开关的配合不合理，导致，需要额外的小心，避免开关的配合不合理，导致灭磁的事故。灭磁的事故。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 非线性电阻需要考虑长期的工作电压下漏电非线性电阻需要考虑长期的工作电压下漏电流与寿命的问题，流与寿命的问题，ZNOZNO需要进行荷电率的复核。一需要进行荷电率的复核。一般额定（最大）工作电压为阀片般额定（最大）工作电压为阀片1010mAmA电压的电压的60%60%的的工况，工况，ZN

36、OZNO的寿命一般在的寿命一般在2020年，而年，而70%70%以上却平均只以上却平均只有几年的寿命。当然有几年的寿命。当然SICSIC，由于漏电流比较大，需，由于漏电流比较大，需要配备灭磁触头，或电子触发的撬杠电路。要配备灭磁触头，或电子触发的撬杠电路。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 对于非线性电阻还需要进行阀片能量的核查。一般阀片对于非线性电阻还需要进行阀片能量的核查。一般阀片的最大能容是工作一次的冲击焦耳数。所以在阀片进行了一的最大能容是工作一次的冲击焦耳数。所以在阀片进行了一次冲击后一般需要进行一段时间散热之后，才能够进行第二次冲击后一般需要进行一段时

37、间散热之后，才能够进行第二次冲击。所以在实际操作过程中需要合理安排励磁实验的进次冲击。所以在实际操作过程中需要合理安排励磁实验的进度以及灭磁的可能性的预报，避免灭磁电阻的烧毁的事故。度以及灭磁的可能性的预报，避免灭磁电阻的烧毁的事故。 对于汽轮发电机，需要指出的是不必要选择过快的灭磁对于汽轮发电机，需要指出的是不必要选择过快的灭磁方案方案, ,实际上这对发电机转子来讲是不利，因为在灭磁的过实际上这对发电机转子来讲是不利，因为在灭磁的过程，阻尼绕组（由涡流效应等价的绕组）如果承受过大的电程，阻尼绕组（由涡流效应等价的绕组）如果承受过大的电流可能导致转子的过热，甚至会导致转子毁坏。流可能导致转子的

38、过热，甚至会导致转子毁坏。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院3 3、电子跨接器（交流灭磁选配）、电子跨接器（交流灭磁选配） 电子跨接器电子跨接器( (与西屋的与西屋的DXCBDXCB相区别相区别) )是由可控硅反向并联是由可控硅反向并联与转子两端而成，一般他与交流灭磁相配合。为了可靠短接与转子两端而成，一般他与交流灭磁相配合。为了可靠短接转子两端还有并联机械跨接器的。这样形成冗余短接，从而转子两端还有并联机械跨接器的。这样形成冗余短接，从而避免交流灭磁开关长时间通流而烧毁。是否存在误触发的问避免交流灭磁开关长时间通流而烧毁。是否存在误触发的问题，即使在正常情况下，

39、跨接器被误触发由于没有进行整流题，即使在正常情况下，跨接器被误触发由于没有进行整流可控硅的切除脉冲，所以在下个脉冲周期到来就可以将跨接可控硅的切除脉冲，所以在下个脉冲周期到来就可以将跨接器反向阻断。因此需要在灭磁的时候进行强行逆变或切除脉器反向阻断。因此需要在灭磁的时候进行强行逆变或切除脉冲，引入交流侧负电压。注意即使在机端短路也能够利用短冲，引入交流侧负电压。注意即使在机端短路也能够利用短路点的比较低的电压进行电流转移，实现灭磁。路点的比较低的电压进行电流转移，实现灭磁。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院五、励磁系统的灭磁配置五、励磁系统的灭磁配置1 1、灭磁系

40、统的一般操作逻辑、灭磁系统的一般操作逻辑 灭磁系统一般设置正常停机和故障停机。正常停机用灭磁系统一般设置正常停机和故障停机。正常停机用AVRAVR进行逆变停机，故障停机用保护跳灭磁停机。日常需要对电进行逆变停机，故障停机用保护跳灭磁停机。日常需要对电阻进行定期的维护，灭磁开关的清扫。阻进行定期的维护，灭磁开关的清扫。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院2 2、列举、列举NARINARI公司的几种配置公司的几种配置300MW300MW自并激励磁系统灭磁配置自并激励磁系统灭磁配置灭磁开关柜FLK-2500/DM4 1柜或FLK-DMX/3000或FLK-E/E 2500

41、或FLK-E/E 3000 1柜1柜1柜灭磁电阻柜FLR-1500/ZnO 1柜或FLR-XR 1柜南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院两机励磁系统灭磁系统配置（两机励磁系统灭磁系统配置（220220MWMW）灭磁开关柜FLK-3000/DMX柜或FLK-3000/E/E 1柜 18 FLR-1500/ZnO 柜或FLR-XR 1柜南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院350MW350MW自并激励磁系统灭磁配置自并激励磁系统灭磁配置灭磁开关柜FLK-4000/MM741柜FLK- 5000/CEX 灭磁电阻柜FLR-ZnO 1柜或FLR-X

42、R 1柜南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院两机励磁系统灭磁系统配置（两机励磁系统灭磁系统配置（500500MWMW）灭磁开关柜FLK-6000/MM74 1柜或FLK-CEX/55001柜灭磁电阻柜FLR-ZnO 1柜或FLR-XR 1柜南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院六、励磁系统的过电压及其抑制六、励磁系统的过电压及其抑制1 1、过电压产生的原因与危害、过电压产生的原因与危害1 1）过电压源）过电压源 过电压产生原因主要是：雷击、操作、换相、拉弧、失过电压产生原因主要是：雷击、操作、换相、拉弧、失步、非全相合闸等，主要在励磁变二次

43、侧和转子侧。即整流步、非全相合闸等，主要在励磁变二次侧和转子侧。即整流装置的交流侧和直流侧。针对交流侧可以采用硒堆、阻容、装置的交流侧和直流侧。针对交流侧可以采用硒堆、阻容、非线性电阻、阻断式阻容等；直流侧可以采用阻容、非线性非线性电阻、阻断式阻容等；直流侧可以采用阻容、非线性电阻，跨接器等。电阻，跨接器等。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院2 2、过电压抑制、过电压抑制 交流侧过电压设置压敏电阻尖峰电压抑制器一套，抑制交流侧过电压设置压敏电阻尖峰电压抑制器一套，抑制操作、雷击过电压；采用集中阻断式过电压吸收装置一套，操作、雷击过电压；采用集中阻断式过电压吸收装置

44、一套，抑制可控硅整流桥的换流、反向恢复的过电压；直流侧在灭抑制可控硅整流桥的换流、反向恢复的过电压；直流侧在灭磁开关两侧分别放置一套过电压保护装置，其中灭磁开关电磁开关两侧分别放置一套过电压保护装置，其中灭磁开关电源侧，过电压保护主要是抑制能量比较小的瞬间过电压；灭源侧，过电压保护主要是抑制能量比较小的瞬间过电压；灭磁开关转子侧，过电压保护主要抑制非全相运行和短时异步磁开关转子侧，过电压保护主要抑制非全相运行和短时异步运行过电压。运行过电压。 集中阻断式阻容保护，不仅接线简单，减轻可控硅开通集中阻断式阻容保护，不仅接线简单，减轻可控硅开通的负担，增强可控硅的过压保护可靠性，而且能够缩短整流的负

45、担，增强可控硅的过压保护可靠性，而且能够缩短整流桥换相重叠时间，加速换流过程。桥换相重叠时间，加速换流过程。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院3 3、过电压装置的配置、过电压装置的配置 MQS1MQS22162FR62CF(3SCR)(3D)62SCR62D1K 2A66RD2162MCJKA 12(1FR)61FL1(FL1)2A60A161FR4460DKAsic44(1R)260FR(1D)12212112RY321RY121RY2FU2321123RX23RX2332112FU23RX2332112FU231R31C3122R1C1212142V22V2

46、6V24141V21V25V23143C2R22121FMKDBL03(2SCR)61SCR2(2D)1AC61CF65RD61MCJ61FRK61D122KA112A图6-6 过电压配置 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院4 4、过电压仿真、过电压仿真 交流侧波形 直流侧波形 触发角 =30度时南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院七、轴电压及其抑制七、轴电压及其抑制1 1、轴电压产生原因与危害、轴电压产生原因与危害汽轮发电机产生轴的原因主要有四个：汽轮发电机产生轴的原因主要有四个：1 1）发电机转子励磁端）发电机转子励磁端 发电机转子大轴与励磁系统之间通过转子绕组就形成了如发电机转子大轴与励磁系统之间通过转子绕组就形成了如图所示的模型：图所示的模型： 南京南瑞集团公司南京南