滅磁系統(tǒng)介紹

1、南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1、滅磁系統(tǒng)介紹 1.1 滅磁系統(tǒng)概述 當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障，在繼電保護(hù)動(dòng)作切斷主斷路器時(shí)，還要求迅速地滅磁。 在發(fā)電機(jī)發(fā)生電氣事故時(shí)，滅磁系統(tǒng)應(yīng)迅速切斷發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路，并將儲(chǔ)藏在勵(lì)磁繞組中的磁場(chǎng)能量快速消耗在滅磁回路中。1.2滅磁裝置的性能要求： a. 滅磁時(shí)間應(yīng)可能地短暫； b. 滅磁反電壓不超過規(guī)定的倍數(shù)； c. 滅磁裝置的電路和結(jié)構(gòu)型式應(yīng)簡(jiǎn)單可靠。滅磁開關(guān)應(yīng)有足夠的分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流能力，不會(huì)因過熱而燒壞。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.2 滅磁系統(tǒng)的分類及性能分析 1.2.1 滅磁系統(tǒng)的分類1.2.1.1耗能型滅磁和移能型滅磁。u 耗能型滅磁滅磁

2、開關(guān)本身消耗磁場(chǎng)能量。u移能型滅磁滅磁開關(guān)不消耗磁場(chǎng)能量，磁場(chǎng)能量由專用的滅磁電阻來消耗。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.2.1.2 直流滅磁開關(guān)滅磁，交流滅磁開關(guān)滅磁，以及跨接器滅磁u 直流開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在直流側(cè)。u 交流開關(guān)滅磁：滅磁開關(guān)裝設(shè)在交流側(cè)。u 跨接器滅磁：不使用滅磁開關(guān)而使用跨接器。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院(1) 直流開關(guān)滅磁 a)直流開關(guān)滅磁接線原理圖 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院b) 直流開關(guān)滅磁原理 直流開關(guān)滅磁原理為：滅磁時(shí)，跳開滅磁開關(guān)MK，電弧壓降與可控硅SCR輸出的電壓共同加在滅磁電阻兩端，即：南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院c) 直流開關(guān)

3、滅磁條件 直流開關(guān)滅磁條件：必須保證滅磁開關(guān)斷口弧壓有發(fā)電機(jī)任何工況下滅磁均能超過滅磁電阻導(dǎo)通電壓。d) 直流開關(guān)滅磁特點(diǎn) 直流開關(guān)滅磁優(yōu)點(diǎn)：滅磁時(shí)無需外部邏輯配合，操作簡(jiǎn)單。 直流開關(guān)滅磁缺點(diǎn)：滅磁時(shí)對(duì)滅磁開關(guān)斷口弧壓要求較高，導(dǎo)致滅磁開關(guān)制造較困難，造價(jià)較高。 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院(2) 交流開關(guān)滅磁 a) 交流開關(guān)滅磁接線原理圖 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院b) 交流滅磁原理 在切斷交流側(cè)滅磁開關(guān)AC之前，先切除可控硅SCR觸發(fā)脈沖（簡(jiǎn)稱封脈沖）。 u 當(dāng)交流線電壓在正半波時(shí)，有u 當(dāng)交流線電壓在負(fù)半波時(shí)，有 在交流線電壓的負(fù)半波時(shí)，滅磁電阻回路電壓最高，在交流線電壓的正

4、半波時(shí)，滅磁電阻回路電壓最低。當(dāng)滅磁電阻兩端電壓超過滅磁設(shè)計(jì)電壓時(shí)，轉(zhuǎn)子能量就轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院c) 交流滅磁條件 u 必須是可控硅全控整流橋而不能是二極管整流橋或帶續(xù)流二極管的可控硅半控整流橋。 u 必須在開斷交流滅磁開關(guān)AC的同時(shí)，封鎖可控硅整流橋的全部觸發(fā)脈沖。d) 交流滅磁優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)滅磁開關(guān)斷口弧壓的要求大大降低。降低弧壓要求，也意味著降低斷路器的體積、重量和造價(jià)。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院(3) 跨接器滅磁 a) 跨接器滅磁接線原理圖 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院b) 跨接器滅磁方案的原理： 勵(lì)磁回路中不設(shè)置滅磁開關(guān)，滅磁時(shí)先接通滅磁跨接器，

5、后封可控硅整流橋的脈沖 。c) 跨接器滅磁方案的特點(diǎn)分析： 跨接器滅磁方案的優(yōu)點(diǎn)：主回路無開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。 跨接器滅磁方案的缺點(diǎn)：跨接器回路的最大導(dǎo)通電壓不能高于交流線電壓的峰值，滅磁時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.2.1.3 氧化鋅非線性電阻滅磁，碳化硅非線性電阻滅磁，和線性電阻滅磁a) 非線性電阻滅磁系統(tǒng) 氧化鋅非線性電阻和碳化硅非線性電阻。 其伏安特性的表達(dá)式為：式中：U非線性電阻兩端的電壓I過非線性電阻的電流C材料系數(shù)b 非線性電阻的系數(shù)南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院由于氧化鋅非線性電阻非線性特性較好，在滅磁控制的最高電壓相同的條件下，碳化硅滅磁的時(shí)間比氧

6、化鋅滅磁時(shí)間略長(zhǎng)。b) 線性電阻滅磁系統(tǒng) 由于線性電阻兩端電壓隨電流下降，電阻損耗隨電流平方下降，線性電阻時(shí)間要比非線性電阻滅磁時(shí)間長(zhǎng)得多。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.3 滅磁能容量計(jì)算及滅磁電阻的選型 1.3.1 計(jì)算方法 仿真計(jì)算的方法實(shí)現(xiàn)。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.3.2 某550MW機(jī)組滅磁能容量仿真計(jì)算舉例發(fā)電機(jī)組參數(shù)：額定容量： 612 MVA 額定功率： 550MW額定定子電壓： 18KV額定定子電流： 19630 A額定勵(lì)磁電流： 2709A額定勵(lì)磁電壓： 318 V空載勵(lì)磁電流： 1432 A空載勵(lì)磁電壓： 159.2 V南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院(1

7、) 采用氧化鋅非線性滅磁電阻，3串144并，滅磁電壓取1500V，其U-I特性為： ，針對(duì)空載誤強(qiáng)勵(lì)達(dá)頂值電流，仿真結(jié)果如圖一、圖二，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為2.4S，滅磁能量為5.72MJ。 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院 (2) 采用碳化硅非線性滅磁電阻,非線性電阻選擇12并9RV6A54，其U-I特性為： ,針對(duì)空載誤強(qiáng)勵(lì)達(dá)頂值電流，仿真結(jié)果如圖三、圖四所示，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為2.5s,滅磁能量為5.97MJ。 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院 (3) 采用線性滅磁電阻，滅磁電阻阻值為0.5，其U-I特性為： 針對(duì)空載誤強(qiáng)勵(lì)達(dá)頂值電流，仿真結(jié)果如圖五、圖六所示，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為6S，滅磁能

8、量為5.72MJ。 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院仿真結(jié)果：氧化鋅非線性電阻滅磁：滅磁能量為5.72MJ，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為2.4S，碳化硅非線性電阻滅磁：滅磁能量為5.97MJ，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為2.5S，線性電阻滅磁： 滅磁能量為5.72MJ，整個(gè)滅磁過程時(shí)間為6.0S，南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.3.3 三種滅磁方式的比較分析 (1) 滅磁時(shí)間：氧化鋅非線性電阻滅磁與碳化硅非線性電阻滅磁的滅磁時(shí)間基本相同，但線性電阻滅磁時(shí)間要比前兩者長(zhǎng)很多。氧化鋅與碳化硅相當(dāng)，都大大優(yōu)于線性電阻。 (2) 滅磁控制電壓：氧化鋅非線性電阻在滅磁過程中，基本上保持滅磁控制電壓為1500V，而碳化硅

9、非線性電阻在滅磁過程中，滅磁控制電壓在2000V到1000V之間變化。氧化鋅優(yōu)于碳化硅 。 (3) 配置情況：在容量密度上，并聯(lián)運(yùn)行特性上，碳化硅大大優(yōu)于氧化鋅。 南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.3.4 滅磁電阻的選型和使用 (1) 滅磁電阻的選擇 u 對(duì)于滅磁容量大于2.0MJ的大容量機(jī)組，應(yīng)選用碳化硅滅磁。u對(duì)于滅磁容量在0.6MJ2.0MJ之間的大中容量機(jī)組，應(yīng)選用氧化鋅滅磁。u 對(duì)于滅磁容量小于0.6MJ的中小容量機(jī)組，應(yīng)選用線性電阻滅磁。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.4 滅磁開關(guān)的選擇 u 滅磁開關(guān)的額定工作電壓： 應(yīng)大于轉(zhuǎn)子上的最大工作電壓 。u 滅磁開關(guān)的額定工作電流： 應(yīng)大于轉(zhuǎn)子最大長(zhǎng)期連續(xù)工作電流u 滅磁開關(guān)的開斷電流能力： 應(yīng)大于轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)電流u 滅磁開關(guān)的開斷電壓能力： 應(yīng)大于滅磁電阻上電壓和可控硅整流橋輸出電壓之和。南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)電自動(dòng)化研究院1.5 滅磁及過電壓保護(hù)裝置介紹(1) 滅磁柜主要配置：內(nèi)裝：進(jìn)口