【電氣技術(shù)】發(fā)電機(jī)組的滅磁方法和作用

逆變滅磁

利用三相全控橋的逆變工作狀態(tài)，控制角由小于90°的整流運(yùn)行狀態(tài)，突然后退到大于90°的某一適當(dāng)角度，此時(shí)勵(lì)磁電源改變極性，以反電勢(shì)形式加于勵(lì)磁繞組，使轉(zhuǎn)子電流迅速衰減到零的滅磁過(guò)程稱(chēng)為逆變滅磁。這種滅磁方式將轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能迅速地反饋到三相全控橋的交流側(cè)電源中去，不需放電電阻或滅弧柵，是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的滅磁方法。由于無(wú)觸點(diǎn)、不燃弧、不產(chǎn)生大量熱量，因而滅磁可靠。反電勢(shì)愈大，滅磁速度愈快。三相全控橋逆變時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)與其交流側(cè)電源電勢(shì)成正比，因此反電勢(shì)的數(shù)值受到一定限制，同時(shí)為防止“逆變顛覆”而設(shè)的最大控制 max（或最小逆變角 min）的限制，也在一定程度上降低了反電勢(shì)。所以，單獨(dú)逆變滅磁，受交流電源電壓的限制，逆變滅磁時(shí)，勵(lì)磁電流雖直線(xiàn)下降，但逆變時(shí)所施加的反電勢(shì)數(shù)值比滅弧柵滅磁方式要小，因此電流衰減率較小，滅磁時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但過(guò)電壓倍數(shù)也很低。

非線(xiàn)性電阻滅磁

勵(lì)磁系統(tǒng)正常停機(jī)，調(diào)節(jié)器自動(dòng)逆變滅磁; 事故停機(jī)，跳滅磁開(kāi)關(guān)將磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)移到耗能電阻滅磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于滑極等非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，此時(shí)安裝在轉(zhuǎn)子回路中的轉(zhuǎn)子過(guò)電壓檢測(cè)單元A61模塊將檢測(cè)到轉(zhuǎn)子正向過(guò)電壓信號(hào)，馬上觸發(fā)V62可控硅元件，將耗能電阻單元FR并入轉(zhuǎn)子回路，通過(guò)耗能電阻的吸能作用，將產(chǎn)生的過(guò)電壓能量消除；而轉(zhuǎn)子回路的反向過(guò)電壓信號(hào)則直接經(jīng)過(guò)V61二極管接入耗能電阻吸能，以確保發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子始終不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)路，從而可靠地保護(hù)轉(zhuǎn)子絕緣不會(huì)遭受破壞。由于這種保護(hù)的存在，轉(zhuǎn)子繞組會(huì)產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)，抵消定子負(fù)序電流產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以保護(hù)轉(zhuǎn)子表面及轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)不至于燒壞。

滅磁電阻的作用

發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組就是一個(gè)具有較大電感的線(xiàn)圈，在正常情況下，勵(lì)磁電流在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，需要迅速切斷勵(lì)磁電流，除去發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)，以免事故擴(kuò)大。但是，用開(kāi)關(guān)直接切斷這種具有較大電感的電路中的電流是很困難的。因?yàn)橹苯忧袛鄤?lì)磁電流會(huì)在勵(lì)磁繞組的兩端產(chǎn)生高電壓，可能燒壞開(kāi)關(guān)觸頭。因此，在切斷勵(lì)磁回路前，首先在轉(zhuǎn)子兩端并聯(lián)接入滅磁電阻，這樣再切斷勵(lì)磁回路時(shí)，滅磁電阻就可迅速吸收勵(lì)磁繞阻的磁能，減緩轉(zhuǎn)子電流變化速度，達(dá)到降低轉(zhuǎn)子自感電動(dòng)勢(shì)，起到抑制轉(zhuǎn)子過(guò)電壓和滅磁的目的。

滅磁電阻的投退不是在發(fā)電機(jī)并列或解列時(shí)，而是在發(fā)電機(jī)起勵(lì)建壓之前要將滅磁電阻從轉(zhuǎn)子回路中斷開(kāi)，在發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)將滅磁電阻投入并在轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈兩端。

滅磁開(kāi)關(guān)

就是用于快速降低勵(lì)磁回路中的電流的開(kāi)關(guān)。

開(kāi)機(jī)建壓前，投入滅磁開(kāi)關(guān)，在發(fā)電機(jī)停機(jī)或事故情況下，跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)切斷勵(lì)磁回路電流，達(dá)到快速降低發(fā)電機(jī)電壓的目的。

作用：

（1）是迅速切斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組與勵(lì)磁電源的通路

（2）迅速熄滅發(fā)電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)。

作用原理

1）直流滅磁

常規(guī)磁場(chǎng)斷路器一般都串聯(lián)在勵(lì)磁直流回路中，目前國(guó)內(nèi)大部分新建機(jī)組及老機(jī)組改造都選擇滅磁開(kāi)關(guān)配合ZnO 非線(xiàn)性電阻的滅磁方案。

2）交流滅磁

非線(xiàn)性電阻 盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)采用非線(xiàn)性電阻滅磁已達(dá)成了共識(shí)，但在非線(xiàn)性電阻的選擇上卻有所不同。國(guó)外普遍選擇了碳化硅（SiC）壓敏電阻作為滅磁裝置的非線(xiàn)性電阻，而國(guó)內(nèi)卻大多選擇了氧化鋅（ZnO）壓敏電阻。

從電氣特性來(lái)看，ZnO 的電流衰減將幾乎恒定在較快的水平。而SiC 的電流衰減的速度將隨電流的減小而明顯變慢。從而在整個(gè)滅磁時(shí)間上ZnO 的要比SiC 的短。如果采用相同的滅磁電阻和滅磁電壓，則對(duì)滅磁時(shí)間來(lái)說(shuō)，SiC 是ZnO 的兩倍。

ZnO 壓敏電阻的非線(xiàn)性指數(shù)非常小，漏電流也比較小（正常運(yùn)行只有微安級(jí)）。因此它可以直接跨接在轉(zhuǎn)子回路的兩端，從而使接線(xiàn)簡(jiǎn)單，裝置的動(dòng)作迅速而可靠。而SiC 壓敏電阻的非線(xiàn)性指數(shù)比較大，漏電流也比較大（正常運(yùn)行時(shí)為毫安級(jí)）。因此它不能直接跨接于轉(zhuǎn)子回路兩端，而需要采用跨接器等投入環(huán)節(jié)，這將使裝置的接線(xiàn)變復(fù)雜，降低了裝置動(dòng)作的迅速性與可靠性，同時(shí)也加大了裝置維護(hù)的工作量。

在非線(xiàn)性電阻用于滅磁的初期，ZnO 的非線(xiàn)性特性較硬，滅磁時(shí)間較短，限壓能力較強(qiáng)，但它的能容量太低，容易老化而使特性系數(shù)發(fā)生變化，且對(duì)斷路器的要求很高。可能是考慮到裝置的通用性，使得國(guó)外研究人員最終選擇了性能很穩(wěn)定的SiC 作為滅磁非線(xiàn)性電阻。但目前我國(guó)生產(chǎn)的ZnO 電阻片在各方面性能已有了很大的突破，電阻片的能容大大提高。對(duì)于老化和壽命問(wèn)題，只要嚴(yán)格控制選片、組片、裝置的容量裕度選擇恰當(dāng)，它可以經(jīng)受500 次的額定沖擊，其壽命可以大大提高。因此，就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它完全可以很好地滿(mǎn)足運(yùn)行的要求。

另外，ZnO 擊穿故障類(lèi)型一般為短路形式，而SiC 的則為開(kāi)路形式。由于運(yùn)行中非線(xiàn)性電阻的短路故障對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的危害較為嚴(yán)重，所以這一點(diǎn)也可能是國(guó)外研究人員不選擇ZnO 的另一原因。國(guó)內(nèi)對(duì)這一問(wèn)題的解決方法是，在ZnO 支路串聯(lián)快速熔斷器。當(dāng)ZnO 電阻發(fā)生擊穿故障時(shí)，熔斷器立即響應(yīng)，快速熔斷，使故障支路退出工作，從而保證了整個(gè)裝置的正常運(yùn)行。為了可靠性，熔斷絲的最小熔斷值一般選擇為支路ZnO 電阻的極限能容，使得只有一片發(fā)生故障，熔斷器就動(dòng)作，以免故障擴(kuò)大?？紤]到有故障支路退出工作，因此在設(shè)計(jì)裝置能容量時(shí)要留有足夠的裕度。

滅磁開(kāi)關(guān)的一般通用要求

1、通流性能好：接觸電阻小、運(yùn)行溫升低，短時(shí)過(guò)流量大

2、絕緣強(qiáng)度高：能耐受正常運(yùn)行中的工作電壓及暫態(tài)過(guò)程中短時(shí)電壓的沖擊而不損壞

3、機(jī)械動(dòng)作靈：合閘分閘動(dòng)作靈敏可靠，不能誤動(dòng)和拒動(dòng)

4、綜合性能優(yōu)：結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、工藝精良、外形美觀、體積小、重量輕、價(jià)格低。

滅磁開(kāi)關(guān)作用

一、發(fā)電機(jī)事故情況下利用跳滅磁開(kāi)關(guān)迅速滅磁。

二、在檢修的時(shí)候斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān),形成明顯的斷開(kāi)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能的關(guān)鍵是迅速消耗發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的能量（轉(zhuǎn)化為熱能）。目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的是移能型滅磁開(kāi)關(guān)，它在滅磁時(shí)將勵(lì)磁電流及磁場(chǎng)能量迅速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中衰耗，本身基本不吸能量。

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