如何测量灭磁开关弧压(灭磁讲座之三)

如何测量灭磁开关弧压〔灭磁讲座之三〕(2023-12-3116:24:00)标签：开关弧压换流公司电阻残压测量科聚公司安徽杂谈分类：我爱励磁正如前文所述，灭磁开关弧压是一个很重要参数，开关厂家需要计算和设计这个参数，励磁厂家需要使用这个参数，我们现场励磁技术人员那么要关注这个参数，必要时应该测量这个参数。

不要以为这个参数可以在发电机励磁回路测量的到，实际上，我们在发电机励磁回路测量的灭磁开关弧压，是一个受到电源电压，特别受到灭磁电阻电压限制的弧压，而不是我们灭磁开关选型所需要的开关弧压。

我们还是用这个经典的发电机灭磁原理图来分析。由于采用的是氧化性灭磁电阻，其稳压特性很好，当转子反向电压大于灭磁电阻的击穿电压后，灭磁开关电流从开始转移到到换流结束，灭磁电阻两端电压根本维持不变，这里用UL表示。这里的灭磁电阻击穿电压，其专业名称是灭磁电阻残压，是大电流下的电阻电压。按照基尔霍夫定律定律来看，Uk-Uz-UL=0，那么Uk=Uz+UL；Ik+IRv-IL=0，那么IL=Ik+IRv。灭磁前Uk=0，Uz=UL；IL=Ik，IRv=0。灭磁瞬间，按照大电感回路的换路定律，IL不变，要想让开关分断即Ik=0，那么需要灭磁电阻导通即IRv=IL，而灭磁电阻导通，那么需要外加UL足够大。在Uz不变的情况下，只有Uk足够大，才能使UL足够大，于是我们说Uk≥Uz+UL就是保证电阻灭磁方式成功灭磁换流的关键公式。

在上图中，我们假设氧化锌电阻的残压选为1000V，灭磁过程中Uz也是1000V，按照基尔霍夫电压定律，Uk必须大于或等于2000V，才能使UL等于或到达1000V，才能让这个氧化锌灭磁电阻导通，才能使IRv=IL，Ik=0，灭磁换流才能成功。那么是不是这个灭磁开关的弧压就是2000V呢？显然不是！这个2000V只是此回路灭磁过程中的开关弧压，而不是这个开关所具有的最大弧压。如果我们选用2000V的灭磁电阻残压，如果开关设计的弧压高于3000V，此时的Uk=3000V，灭磁也换流成功。

所以，我们在发电机励磁回路测量的灭磁开关弧压，是一个受到整流电压和灭磁电阻电压限制的开关弧压，整流电压高，开关弧压也就高；灭磁电阻残压高，开关弧压也就高。下面我们来看三种不同灭磁电流条件下的灭磁波形，除了进一步说明这个结论外外，更重要的是培训分析灭磁波形能力。

〔在上图中浅蓝色是开关电流Ik，黑色是转子电压UL，红色是开关电压Uk,军绿色是灭磁电阻电流IRv。灭磁前为UL正向，Ik=1500A，Uk=0，IRv=0；大约在60ms跳开关，Uk拉弧建压，UL由正变负，随着Uk的不断升高，UL也迅速增加，当Uk≥1500V时，换流成功，Ik=0，IRv=1500A，UL=1200且根本维持不变，直到灭磁完成；整个灭磁时间为390ms〕

〔在上图中，灭磁前Ik=3000A，Uk=0，IRv=0；大约在75ms跳开关，Uk带着UL快速上升，当Uk≥2000V时，换流成功，Ik=0，IRv=3000A，Uk=1500V根本不变，充分显示了氧化锌灭磁电阻的稳压特点，使得灭磁电流按照线性快速衰减，整个灭磁时间1.2秒，灭磁能量按照电压乘以电流再乘以时间，得出焦耳数量〕

〔在上图中，灭磁前Ik=300A，Uk=0，IRv=0；大约在80ms跳开关，Uk和UL快速上升，当Uk≥1400V时，换流成功，Ik=0，IRv=300A，Uk=1100V，灭磁时间170ms，这是一个小电流下的灭磁录波〕上面这三个灭磁录波，是安徽时代科聚电气试验法国CEX98-2560-4.1〔4个灭弧断口，配4个灭磁罩〕的灭磁波形，这显然是带着灭磁电阻的灭磁录波，而真真试验灭磁开关的弧压，必须去掉灭磁电阻才行，这里将RV用红色框起来，表示下面的回路中没有这个灭磁电阻。利用上面这个电感回路进行灭磁试验，就能够得到我们在开关选型中需要的开关弧压参数，安徽科聚公司提供了两个录波图，如以下图所示。

〔在上图中，跳开关前Ik=1450A，Uk=0；大约在40ms跳开关，Ik快速下降，而Uk快速上升，测得开关弧压为3250V〕

〔在上图中，跳开关前Ik=1700A，Uk=0；大约在40ms跳开关，测得开关弧压为4400V〕总结上述两个录波，我们得到CEX98-2560-4.1的开关弧压有两个，如果科聚公司再进行同样参数的开关弧压试验，我们就会得到四个不同的弧压值，因为弧压的分散性较大，它与以下因素有关：1、首先与开关结构有关，如灭弧罩结构〔尺寸、长弧短弧、栅片数目等〕、吹弧措施(气吹、磁吹)、引弧系统。

2、其次与电流大小有关，特别是用吹弧线圈磁吹时〔如CEX开关〕，电流太小使吹弧磁场过弱，导致弧压降低；但有的开关〔如DM4〕在电流过大时弧压也会降低。

3、最后与回路电感有关，回路电感太小使感应电势减小，弧压也会降低。

4、电弧具有随机性，以上条件不变时，弧压也会有变化。

那么，如何决定CEX98-2560-4.1的开关弧压呢？本人将继续在以后的灭磁技术讲座中进行专题分析，现在首先祝广阔读者新年愉快，身体健康。

最后告诉大家的是，安徽科聚公司是我国目前进行灭磁开关试验最有经验的科研单位，依托中科院合肥等离子体研究院，成功进行了许多灭磁开关的弧压试验，是我们委托灭磁开关试