發(fā)電機滅磁及過電壓保護介紹演示文稿

發(fā)電機滅磁及過電壓保護介紹演示文稿1當(dāng)前第1頁\共有59頁\編于星期六\2點優(yōu)選發(fā)電機滅磁及過電壓保護介紹當(dāng)前第2頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁主要任務(wù)滅磁主要任務(wù)及要件3滅磁定義：滅磁就是把轉(zhuǎn)子勵磁繞組中磁場儲能盡快地衰減到可能小的程度。最簡單的辦法是將勵磁回路斷開，但勵磁繞組具有很大的電感，突斷斷開，會在兩端產(chǎn)生很高的過電壓，因此，在斷開勵磁電源的同時，還應(yīng)將轉(zhuǎn)子勵磁繞組自動接入至放電電阻或其它吸收能量裝置上去，把磁場中儲存的能量迅速消耗掉。滅磁任務(wù)：斷開勵磁電源，保證勵磁電源不再向轉(zhuǎn)子供能量；接通放電設(shè)備，將轉(zhuǎn)子勵磁電流由開關(guān)強迫轉(zhuǎn)移至放電設(shè)備；消耗磁場能量，快速消耗磁場能量，保證機組故障電源維持時間最短

當(dāng)前第3頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁速度評價滅磁主要任務(wù)及要件4（a）發(fā)電機電壓衰減的時間常數(shù)TED；（b）也有用滅磁等值時間TEQ表示：

式中Ia

為發(fā)電機滅磁時的靜子電流，即電弧中流過的電流，iao為其超始電流。Va為滅磁時的電機電勢，它與ia成正比。（c）從開始滅磁到發(fā)電機靜子電壓小于維持電弧電壓的時間TM；

當(dāng)前第4頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁裝置基本要求滅磁主要任務(wù)及要件5保證安全可靠滅磁。

a.滅磁開關(guān)應(yīng)有足夠的分?jǐn)喟l(fā)電機轉(zhuǎn)子電流能力

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)應(yīng)簡單可靠d.滅磁裝置要有足夠的容量滅磁時間應(yīng)盡可能地短暫

當(dāng)前第5頁\共有59頁\編于星期六\2點報告內(nèi)容滅磁主要任務(wù)及要件滅磁耗能方式滅磁開關(guān)及移能方式滅磁裝置設(shè)計轉(zhuǎn)子過電壓保護軸電壓抑制介紹6當(dāng)前第6頁\共有59頁\編于星期六\2點線性電阻耗能方式滅磁耗能方式7常規(guī)線性電阻滅磁，簡單可靠。如忽略阻尼繞組，發(fā)電機空載額定電壓滅磁時，其端電壓按指數(shù)衰減。如發(fā)電機額定電壓為18000V，R=0時，下降到峰值為200V的時間需TM0=4.84T1，R=5r時，TM1=0.8T1，T1=L/r發(fā)電機勵磁回路時間常數(shù)。

當(dāng)前第7頁\共有59頁\編于星期六\2點線性電阻耗能方式滅磁耗能方式8考慮阻尼繞組后，發(fā)電機空載額定電壓按滅磁回路時間常數(shù)和阻尼繞組回路時間常數(shù)之和指數(shù)衰減，時間較長。控制滅磁過程中磁場繞組過電壓，近年來趨向取較小的滅磁電阻值，從滅磁電阻R為5倍磁場電阻r，減小到R=(1～３)r。線性電阻不能直接與轉(zhuǎn)子并聯(lián)，必須配備常閉滅磁主觸頭或電子觸發(fā)的跨接器，在滅磁時，常閉滅磁主觸頭閉合或跨接器導(dǎo)通，線性電阻接入滅磁回路。

當(dāng)前第8頁\共有59頁\編于星期六\2點非線性電阻耗能方式滅磁耗能方式9滅磁過程中轉(zhuǎn)子兩端電壓不變，電流直線下降，非線性電阻阻值隨流過電流減小而增大，非線性電阻特性為：

β稱為非線性系數(shù)，β愈小，電流衰減過程中勵磁電壓的變化愈小。

當(dāng)前第9頁\共有59頁\編于星期六\2點非線性電阻耗能方式滅磁耗能方式10滅磁用非線性電阻主要是SiC和ZnO，ZnO國內(nèi)生產(chǎn)，SiC國外進口，ZnO非線性系數(shù)為0.046，SiC非線性系數(shù)為0.3，就非線性性能看，ZnO非線性滅磁電阻要優(yōu)越得多。ZnO非線性滅磁電阻，采購容易，價格便宜，滅磁殘壓容易控制，滅磁速度快。SiC非線性滅磁電阻體積比較小，耐用性較好。采用非線性電阻在滅磁殘壓的控制上，需要格外小心，避免開關(guān)的配合不合理，導(dǎo)致滅磁的事故。

當(dāng)前第10頁\共有59頁\編于星期六\2點非線性電阻耗能方式滅磁耗能方式11對于汽輪發(fā)電機，因整體鑄造的轉(zhuǎn)子阻尼很強，即T2較大，因此不強調(diào)快速滅磁，采用線性電阻作為滅磁電阻，可靠性高，更為合適。國內(nèi)高能氧化鋅非線性電阻發(fā)展較快。而且選擇過快的滅磁方案實際上對發(fā)電機轉(zhuǎn)子會帶來不利因素，因為在滅磁的過程，如果勵磁電流下降過快，可能導(dǎo)致阻尼繞組（由渦流效應(yīng)等價的繞組）感應(yīng)電流過大，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子鐵芯過熱。

在水輪發(fā)電機上非線性電阻特別是ZnO非線性滅磁電阻，除作為滅磁電阻外，還兼作轉(zhuǎn)子過電壓保護，因此，應(yīng)用廣泛

當(dāng)前第11頁\共有59頁\編于星期六\2點滅弧柵耗能方式滅磁耗能方式12滅弧柵滅磁就是利用開關(guān)滅磁弧直接吸收發(fā)電機轉(zhuǎn)子的能量，滅弧柵柵片間隙中的電弧壓降基本上是定值，不隨電弧電流變化，因此有很好的滅磁效果。國內(nèi)曾廣泛采用的引進自前蘇聯(lián)的DM-2開關(guān)，就是在滅磁時將電弧吹入滅弧柵滅弧。滅弧柵由很多銅片組成串聯(lián)間隙，每個間隙壓降為25～30V。發(fā)電機空載額定電壓滅磁時，計及阻尼繞組影響，勵磁繞組、阻尼繞組電流、發(fā)電機機端電壓的衰減見圖

當(dāng)前第12頁\共有59頁\編于星期六\2點逆變滅磁方式滅磁耗能方式13如果給發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流的變流器采用可控硅全控橋型式，當(dāng)控制角大于90°時，整流裝置輸出電壓為負(fù)，勵磁電流也相應(yīng)的從正到負(fù)，但當(dāng)勵磁電流衰減到零時，由于整流裝置不能反向?qū)ǘ刂?。滅磁過程中相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子繞組上加固定反向電壓，磁場能量通過可控硅換流裝置反饋回勵磁電源。

當(dāng)前第13頁\共有59頁\編于星期六\2點逆變滅磁方式滅磁耗能方式14逆變滅磁較機械滅磁的優(yōu)點是沒有機械操作，動作可靠，而且沒有延時。滅磁時轉(zhuǎn)子過電壓低。因此可控硅勵磁以逆變滅磁為正常工況下主要滅磁方式。為了提高滅磁可靠性，避免變流器故障時發(fā)電機無法滅磁，一般都采用正常時逆變滅磁及故障時滅磁開關(guān)+滅磁電阻滅磁兩種滅磁方式。

當(dāng)前第14頁\共有59頁\編于星期六\2點Q軸磁通衰減滅磁耗能方式15發(fā)電機在帶負(fù)載工況滅磁時，除Ｄ軸磁通分量外，還有Ｑ軸磁通分量，該分量的衰減決定于Ｑ軸阻尼，目前采用的快速滅磁只能影響Ｄ軸磁通，不能加速Ｑ軸磁通的衰減，因此提出來了在滅磁時將發(fā)電機出口三相短路，使磁通移向Ｄ軸，以加快滅磁速度的方案。這個措施使滅磁過程復(fù)雜，而且誤動作將造成嚴(yán)重后果，所以在工業(yè)上未有采用。

當(dāng)前第15頁\共有59頁\編于星期六\2點報告內(nèi)容滅磁主要任務(wù)及要件滅磁耗能方式滅磁開關(guān)及移能方式滅磁裝置設(shè)計轉(zhuǎn)子過電壓保護軸電壓抑制介紹16當(dāng)前第16頁\共有59頁\編于星期六\2點勵磁電源分?jǐn)鄺l件開關(guān)及移能方式17滅磁開關(guān)MK分?jǐn)鄷r，由發(fā)電機勵磁繞組大電感的作用，將在MK常開主斷口間產(chǎn)生高電壓并形成電弧擊穿，也就是說勵磁電源并沒有與發(fā)電機勵磁繞組斷開，而是通過電弧連接在一起，只有電弧熄滅后，才能算真正意義上的斷開。

當(dāng)前第17頁\共有59頁\編于星期六\2點勵磁電源分?jǐn)鄺l件開關(guān)及移能方式18滅磁開關(guān)能否真正分?jǐn)鄤畲烹娫矗晒绱烹娏鬓D(zhuǎn)移至滅磁電阻，本質(zhì)取決于滅磁開關(guān)斷口弧壓與可控硅變流器的電壓之差是否大于滅磁時電流流過滅磁電阻所產(chǎn)生的滅磁電壓，常規(guī)設(shè)計可控硅變流器為交流電壓最大值的1.35倍，按此要求，對于大型發(fā)電機組要求滅磁開關(guān)弧壓要達到很高的數(shù)值才能保證安全分?jǐn)鄤畲烹娫?，完成能量轉(zhuǎn)移

當(dāng)前第18頁\共有59頁\編于星期六\2點勵磁電源分?jǐn)噍o助措施開關(guān)及移能方式19滅弧柵電壓是一個常數(shù)，不隨電流改變而改變，也就是說，滅磁開關(guān)所產(chǎn)生的弧壓是一個常數(shù)，與滅磁電流大小無關(guān)。而滅磁電壓Um是按最惡劣滅磁工況下設(shè)計，實際上也是一個常數(shù)。改變可控硅換流器（而且必須是可控硅換流器）輸出的電壓，就可影響滅磁電流的轉(zhuǎn)換條件，有兩種改善滅磁換流的兩個技術(shù)措施：

一是逆變滅磁，分?jǐn)嚅_關(guān)時控制脈沖觸發(fā)角度突變至逆變角，可控硅換流器輸出電壓平均值為負(fù)值，這樣，即使滅磁開關(guān)弧壓小于將滅磁電流轉(zhuǎn)移至滅磁電阻的電壓Um，也可完成能量轉(zhuǎn)移。

當(dāng)前第19頁\共有59頁\編于星期六\2點勵磁電源分?jǐn)噍o助措施開關(guān)及移能方式20二是中斷脈沖，控制勵磁調(diào)節(jié)器突然中斷可控硅換流器觸發(fā)脈沖，脈沖中斷后，在勵磁繞組電感反電勢作用下，原導(dǎo)通可控硅繼續(xù)導(dǎo)通，其它可控硅不再導(dǎo)通，則勵磁電源Uac與發(fā)電機勵磁繞組串聯(lián)的電路，則USCR變?yōu)榻涣髡也ǎB加上開關(guān)弧壓后，滅磁電阻兩端電壓呈大小交替變換，當(dāng)為Uac正半波時，Um比弧壓UK小，不易換流；當(dāng)Uac負(fù)半波時，Um比弧壓UK大，容易換流。

當(dāng)前第20頁\共有59頁\編于星期六\2點勵磁電源分?jǐn)噍o助措施開關(guān)及移能方式21采取中斷脈沖措施可改善滅磁時移能條件，但是工程設(shè)計時校核滅磁開關(guān)弧壓時，要以最嚴(yán)重條件考慮，如果勵磁電源短路時，勵磁交流電壓為0，滅磁移能條件轉(zhuǎn)化為：即只要滅磁開關(guān)斷口弧壓大于最大滅磁電流所需滅磁電阻電壓，就可勵磁電源分?jǐn)?，并完成能量轉(zhuǎn)移。由此可見采取中斷脈沖措施，可以降低滅磁開關(guān)弧壓要求，但同時中斷脈沖措施的可靠執(zhí)行，也成為安全滅磁的條件。

當(dāng)前第21頁\共有59頁\編于星期六\2點直流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式22對于線性電阻或SiC非線性電阻，則必須常閉主觸頭，如果滅磁開關(guān)沒有常閉主觸頭，則線性電阻或SiC非線性電阻必須串聯(lián)一個跨接器（CrowBar），正常運行時，跨接器CB斷開，流過電流為零，滅磁時，控制跨接器導(dǎo)通，完成滅磁。這樣，必須保證電子跨接器可靠動作才能可靠滅磁。

當(dāng)前第22頁\共有59頁\編于星期六\2點直流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式23對于非線性特性優(yōu)良ZnO非線性電阻，滅磁常閉主觸頭不一定必要，但需要認(rèn)真核算氧化鋅ZnO的滅磁殘壓與氧化鋅ZnO的荷電率，如果荷電率不能滿足要求，則一般將非線性電阻與逆止二極管D串聯(lián)后，并接至發(fā)電機勵磁繞組。

當(dāng)前第23頁\共有59頁\編于星期六\2點直流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式24直流側(cè)滅磁開關(guān)滅磁方式在國內(nèi)是主要的滅磁方式，回路簡潔，操作簡單，運行可靠。主回路有明顯的開斷觸頭，在勵磁系統(tǒng)內(nèi)部故障的時候，可以開斷勵磁主回路，切斷故障源，快速的衰減發(fā)電機勵磁繞組磁場，將發(fā)電機保護在最小事故內(nèi)。

當(dāng)前第24頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式25對于汽輪發(fā)電機，一轉(zhuǎn)子電感較小，儲存能量小一些；同時轉(zhuǎn)子渦流形成的阻尼作用較強，同時考慮Ｑ軸磁通的影響，快速滅磁效果不顯著。因此，汽輪發(fā)電機組滅磁時可以選擇較低的滅磁電壓Um，甚至可以采用零滅磁電壓（短路滅磁）方式，從而降低滅磁開關(guān)弧壓的要求，這樣可以將滅磁開關(guān)布置在交流側(cè)，以交流側(cè)開關(guān)代替直流側(cè)開關(guān)，也稱為交流滅磁

當(dāng)前第25頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式26交流滅磁本質(zhì)上與直流側(cè)開關(guān)沒有不同，對于功率變流器來說，在任一時刻，交流側(cè)有兩相與發(fā)電機勵磁繞組形成直流回路，交流側(cè)開關(guān)不論在何時分?jǐn)?，其分?jǐn)嗟娜允侵绷麟娏鳎皇墙涣麟娏?，這與配電系統(tǒng)的交流開關(guān)分?jǐn)嘈再|(zhì)完全不同（負(fù)載電流有過零點），如果勵磁電流if不能轉(zhuǎn)移發(fā)生轉(zhuǎn)移，同樣在交流開關(guān)斷口處（同一時刻只有兩個斷口有弧，另一個斷口無電流斷開）產(chǎn)生電弧和形成弧壓，只時弧壓后續(xù)發(fā)展與直流側(cè)開關(guān)不同。

當(dāng)前第26頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式271）在交流側(cè)開關(guān)分?jǐn)鄷r中斷換流器觸發(fā)脈沖，由于不能夠進行換流，勵磁電流將一直在中斷脈沖前導(dǎo)通的兩個可控硅中流通（如前分析），直接將勵磁變壓器的交流電壓串入直流回路，使得在交流電壓負(fù)半波的時候，弧壓與交流電壓幅值之后大于滅磁電壓Um，使電流轉(zhuǎn)入滅磁電阻回路，流過交流開關(guān)的電流衰減至零，斷口電弧熄滅，交流開關(guān)切斷勵磁電源

當(dāng)前第27頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式282）在交流側(cè)開關(guān)分?jǐn)嗪笕员４嬗|發(fā)脈沖或變流元件為整流二極管，假設(shè)當(dāng)前導(dǎo)通的橋臂為+A和-C，開關(guān)B相沒有電流直接分?jǐn)?，如果弧壓沒有將電流轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，經(jīng)過60度后，經(jīng)過脈沖觸發(fā)，要將電流換至+B相，B相斷口已分?jǐn)?，換相失敗，仍在+A和-C中流通，再過60度后，-A相觸發(fā)脈沖，電流由-C相轉(zhuǎn)至-A相，最終形成A相上下橋臂直通，形成轉(zhuǎn)子回路短接滅磁（Um=0），流過交流開關(guān)電流衰減至零，斷口電弧熄滅，但由于零電壓滅磁，滅磁時間會比較長，按轉(zhuǎn)子時間常數(shù)進行衰減。

當(dāng)前第28頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式29對于交流側(cè)開關(guān)滅磁，為保證勵磁電流能正確轉(zhuǎn)移至滅磁電阻回路中，在跳開交流側(cè)開關(guān)之前，必須配合中斷可控硅的觸發(fā)脈沖措施。但如果考慮到機端三相短路，不能夠串入交流電壓，如果交流開關(guān)弧壓不能大于滅磁電壓Um，就不成功能夠進行滅磁，開關(guān)斷口電弧不能很快熄滅，就會損壞交流開關(guān)。因此，采用交流開關(guān)滅磁方式時，滅磁電壓Um設(shè)計較低，或者采用跨接器短路滅磁。保證交流開關(guān)弧壓大于滅磁電壓Um

當(dāng)前第29頁\共有59頁\編于星期六\2點交流側(cè)滅磁開關(guān)開關(guān)及移能方式30僅在汽輪發(fā)電機滅磁中選擇單獨的交流滅磁，汽輪發(fā)電機可以選擇很低的滅磁電壓，而且一般采用線性電阻或短路滅磁方式，交流側(cè)滅磁開關(guān)較容易選擇，特別地，對跨接器短路滅磁方式，一般地空氣開關(guān)或真空開關(guān)即可滿足要求。

對于交流滅磁方式，多采用先進行逆變后進行交流開關(guān)滅磁的方式，既可保證絕大部分正常運行逆變快速滅磁，又可保證故障時滅磁可靠性。

當(dāng)前第30頁\共有59頁\編于星期六\2點機械開關(guān)+電子開關(guān)移能開關(guān)及移能方式31

1）輔助快熔分?jǐn)?，將快熔并?lián)在開關(guān)斷口兩端，正常時電流從開關(guān)流過，滅磁時，分開滅磁開關(guān)，勵磁電流瞬間轉(zhuǎn)移至快速熔斷器，斷口沒有電流，不會產(chǎn)生電弧，很容易分?jǐn)?，大電流流過快熔，快熔很快熔斷，產(chǎn)生弧壓，弧壓強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移到滅磁電阻

當(dāng)前第31頁\共有59頁\編于星期六\2點機械開關(guān)+電子開關(guān)移能開關(guān)及移能方式32

2）可控硅強迫判斷產(chǎn)生弧壓，將可控硅元件串聯(lián)在勵磁繞組回路，正常時可控硅元件開通，流過勵磁電流，并對電容量儲能，滅磁時突然將電容儲能向可控硅反向充電，強迫可控硅截止，從而關(guān)斷勵磁電流，發(fā)電機勵磁電流反電勢強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移至滅磁電阻中

當(dāng)前第32頁\共有59頁\編于星期六\2點機械開關(guān)+電子開關(guān)移能開關(guān)及移能方式33

3）人工過零技術(shù)，將可控硅KP并接至勵磁繞組兩組，正常運行時可控硅關(guān)斷，滅磁時，分開滅磁開關(guān)同時觸發(fā)可控硅KP導(dǎo)通，先啟動零電壓滅磁，滅磁開關(guān)弧壓先將勵磁電流轉(zhuǎn)移至可控硅元件KP中，然后利用控制回路電感和電容自激振蕩，在可控硅KP兩端產(chǎn)生反電勢，強迫可控硅KP判斷，發(fā)電機勵磁電流反電勢強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移至滅磁電阻中。

當(dāng)前第33頁\共有59頁\編于星期六\2點機械開關(guān)+電子開關(guān)移能開關(guān)及移能方式34

4）柔性滅磁技術(shù)，本質(zhì)與人工過零相似，滅磁時，通過控制電路在勵磁繞組兩端產(chǎn)生反電勢，強迫所可控硅換流器判斷，利用勵磁繞組電感反電勢強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移至滅磁電阻，最后分?jǐn)鄿绱砰_關(guān)。

當(dāng)前第34頁\共有59頁\編于星期六\2點機械開關(guān)+電子開關(guān)移能開關(guān)及移能方式35

5）可關(guān)斷電力電子器件，將可關(guān)斷電力電子器件（GTO、IGBT、IGCT）串聯(lián)在勵磁直流回路中，直接控制可關(guān)斷電力電子器件關(guān)斷，利用勵磁繞組電感反電勢強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移至滅磁電阻。這類方式開關(guān)動作時間快，電壓的建立速度快，利于快速滅磁；比較機械開關(guān)沒有觸頭磨損，易于維護。6）材料電阻并聯(lián)移能，利用PTC電阻或鉬棒與開關(guān)并聯(lián)，利用材料在溫度升高的時候，電阻急劇增加，建立比較高的電壓，打通滅磁電阻回路，實現(xiàn)滅磁。

當(dāng)前第35頁\共有59頁\編于星期六\2點交直流冗余方式開關(guān)及移能方式36在交流、直流側(cè)都分別設(shè)置開關(guān)，在滅磁過程中同時分?jǐn)?，共同建壓。有兩種工作方式，一種在滅磁開關(guān)分?jǐn)鄷r需要中斷脈沖，同時利用交流開關(guān)、直流開關(guān)和交流電壓負(fù)半波強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移，控制邏輯較為復(fù)雜，對同時性要求較高，對開關(guān)要求不高；另一種在滅磁開關(guān)分?jǐn)鄷r脈沖不中斷，利用交流滅磁的短路滅磁方式和直流側(cè)開關(guān)弧壓強迫移能，操作較為簡單，對同時性要求不高，對開關(guān)要求較高。

當(dāng)前第36頁\共有59頁\編于星期六\2點報告內(nèi)容滅磁主要任務(wù)及要件滅磁耗能方式滅磁開關(guān)及移能方式滅磁裝置設(shè)計轉(zhuǎn)子過電壓保護軸電壓抑制介紹37當(dāng)前第37頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁最嚴(yán)重工況滅磁裝置設(shè)計38滅磁裝置設(shè)計要素：1、最嚴(yán)重工況確定、2、安全可靠轉(zhuǎn)移能量，實現(xiàn)滅磁、3、快速消耗能量；滅磁最嚴(yán)重工況，在國內(nèi)外有些爭議，國外認(rèn)為額定負(fù)載下發(fā)電機機端三相短路工況最嚴(yán)重；國內(nèi)認(rèn)為空載發(fā)電機勵磁失控誤強勵工況最嚴(yán)重。

實際上，兩種方法側(cè)重點不一樣，針對滅磁不同要件作出的合乎邏輯的要求，滅磁裝置兩種嚴(yán)重工況均考慮：1）滅磁電阻能容量按額定負(fù)載下發(fā)電機機端三相短路工況下仿真結(jié)果配置，仿真結(jié)果顯示此時最嚴(yán)重；2）滅磁開關(guān)分?jǐn)?，安全轉(zhuǎn)移能量條件按空載時勵磁失控誤強勵進行考核，此時滅磁開關(guān)分?jǐn)嘭?fù)擔(dān)最嚴(yán)重。

當(dāng)前第38頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁最嚴(yán)重工況滅磁裝置設(shè)計39滅磁還與保護裝置動作定值相關(guān)，在工程設(shè)計時，滅磁裝置能夠滿足上述兩種最嚴(yán)重滅磁工況的要求當(dāng)然最好，但對于大型發(fā)電機組，特別是大型水輪發(fā)電機，在滅磁裝置設(shè)計上存在困難，可以從以下方面進行考慮降低要求：1）結(jié)合發(fā)變組保護定值（三相短路定值和過電壓保護定值），必然時可以在允許范圍更改保護定值，進行計算機仿真計算，確定滅磁電阻容量和滅磁開關(guān)弧壓要求。2）滅磁開關(guān)不管布置在什么位置，滅磁開關(guān)分?jǐn)鄷r均增加中斷脈沖措施。3）由于概率極微，可以不考慮可控硅全部故障失控的故障工況。

當(dāng)前第39頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁開關(guān)設(shè)計滅磁裝置設(shè)計40

1）磁場斷路器電壓的選擇具體公式如式：

式中：UN：磁場斷路器額定工作電壓值

Ufmax：最大磁場繞組電壓根據(jù)勵磁變壓器及保護定值，最大磁場繞組電壓對應(yīng)于發(fā)電機1.3倍額定電壓時，整流橋全開放的電壓，計算如下：

當(dāng)前第40頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁開關(guān)設(shè)計滅磁裝置設(shè)計41

2）磁場斷路器電流的選擇具體公式如式：

式中：IN：磁場斷路器額定工作電流值

IfN：發(fā)電機最大磁繞組電流

3）磁場斷路器分?jǐn)嚯娏骷盎‰妷旱倪x擇磁場斷路器在最大磁場電壓、發(fā)電機端三相短路或空載誤強勵情況下能成功地斷開發(fā)電機磁場電流及可靠地投入滅磁電阻對發(fā)電機進行滅磁，并能分?jǐn)噢D(zhuǎn)子正、負(fù)極回路短路電流，即：

當(dāng)前第41頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁開關(guān)設(shè)計滅磁裝置設(shè)計42

式中：UArc：磁場斷路器分?jǐn)鄿绱艜r弧電壓值Ufmax：發(fā)電機最大磁場繞組電壓URmax：最大滅磁電流對應(yīng)的滅磁電組兩端電壓IDmax：轉(zhuǎn)子正、負(fù)極短路電流（最大電流）按標(biāo)準(zhǔn)要求滅磁電壓介于額定勵磁電壓的3至5倍，即：

當(dāng)前第42頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁開關(guān)設(shè)計滅磁裝置設(shè)計43

4）磁場斷路器短時耐受電流的計算及的選擇勵磁系統(tǒng)保證輸出2倍額定勵磁電流，持續(xù)時間大于20秒，即磁場斷路器流過強勵電流時間不能小于20秒5）正常滅磁原理及動作順序

正常滅磁時以啟動逆變滅磁為主，盡量不帶負(fù)荷分?jǐn)鄿绱砰_關(guān)6）發(fā)變組短路故障時滅磁原理及動作順序發(fā)電機保護裝置檢測到發(fā)電機或變壓器故障，作用于發(fā)電機解列和滅磁開關(guān)跳閘命令，開關(guān)弧壓強迫勵磁電流轉(zhuǎn)移開至滅磁電阻

當(dāng)前第43頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁電阻設(shè)計滅磁裝置設(shè)計44

1）滅磁電壓計算標(biāo)準(zhǔn)要求強勵時滅磁電壓介于額定勵磁電壓的4至6倍，實際工程中滅磁電壓考慮流過3倍額定勵磁電流，對于非線性電阻，按照其伏安特性確定非線性電阻的組成結(jié)構(gòu)（并、串聯(lián)），對于線性滅磁電阻，主要確定其阻值。

當(dāng)前第44頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁電阻設(shè)計滅磁裝置設(shè)計45

1）電阻熱容計算滅磁能量的計算是采用專用滅磁系統(tǒng)仿真計算軟件計算獲得，基于發(fā)電機六階模型、滅磁裝置動作及耗能模型，仿真兩個嚴(yán)重工況下的能容量：

勵磁繞組電壓方程

阻尼繞組電壓方程

發(fā)電機空載特性曲線

當(dāng)前第45頁\共有59頁\編于星期六\2點滅磁電阻設(shè)計滅磁裝置設(shè)計46

1）電阻熱容計算

當(dāng)前第46頁\共有59頁\編于星期六\2點報告內(nèi)容滅磁主要任務(wù)及要件滅磁耗能方式滅磁開關(guān)及移能方式滅磁裝置設(shè)計轉(zhuǎn)子過電壓保護軸電壓抑制介紹47當(dāng)前第47頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓來源轉(zhuǎn)子過電壓保護48

1）功率換流器換相過電

對于三相全控橋式整流線路，陽極及陰極組可控硅存在著周期性換相，換相過程中，換相元件電流變化率取決于換相時兩端電壓差和勵磁變壓器換相電感數(shù)值，換相過程中最高過電壓為換相電感與最大電流變化率的乘積：

式中：Lr為勵磁變壓器換相電感

ir為換相電流

當(dāng)前第48頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓來源轉(zhuǎn)子過電壓保護49

2）發(fā)電機異步運行時產(chǎn)生的滑差過電壓當(dāng)同步發(fā)電機的有功負(fù)載、功角突然發(fā)生變化以及運行在失步振蕩過程中時，將在發(fā)電機勵磁繞組中引起滑差頻率的正弦波感應(yīng)過電壓，其幅值為：

式中：Esm為發(fā)電機勵磁繞組中引起的滑差過電壓

f2為相對于定子側(cè)的轉(zhuǎn)子滑差頻率

Ф為定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場主磁通

KW為發(fā)電機勵磁繞組系數(shù)

當(dāng)前第49頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓來源轉(zhuǎn)子過電壓保護50

3）發(fā)電機定子三相負(fù)載不對稱或缺相運行形成定子三相電流不平衡依對稱分量法可將其分解為正序、負(fù)序及零序電流，流過定子繞組的三相電流在空間上形成相隔120電角度的對稱電流。正序及負(fù)序電流產(chǎn)生的合成磁場分別在空間作正向及反向的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，稱作正序磁通及負(fù)序磁通。而勵磁繞組是以正向同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，其對正序磁通相對靜止，對負(fù)序磁通以兩倍同步轉(zhuǎn)速相對運動。該過電壓幅值也可用前式計算，不過，式中f2=100Hz，Ф為定子不對稱電流產(chǎn)生的負(fù)序磁通。

當(dāng)前第50頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓來源轉(zhuǎn)子過電壓保護51

4）發(fā)電機運行中如發(fā)生短路、失步、非全相或非同期合閘等故障，則發(fā)電機勵磁繞組中會產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓，危及可控硅勵磁系統(tǒng)換流器的安全運行

當(dāng)前第51頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓抑制轉(zhuǎn)子過電壓保護52

1）換相過電壓抑制由集中阻斷式阻容保護完成，集中阻斷式阻容不僅接線簡單，綜合吸收換流器各種過電壓，減輕可控硅開通的負(fù)擔(dān)，增強可控硅的過壓保護可靠性，而且能夠縮短整流橋換相重疊時間，加速換流過程2）對于由定子側(cè)感應(yīng)過來的過電壓主要由壓敏電阻完成，國內(nèi)采用的壓敏電阻主要為氧化鋅非線性電阻，國外采用的壓敏電阻主要為碳化硅非線性電阻。壓敏電阻具有抑制過電壓能力強、漏電流及損耗小、對浪涌電壓反應(yīng)快、壽命長、運行可靠等優(yōu)點，是一種較好的過電壓保護元件

當(dāng)前第52頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓抑制轉(zhuǎn)子過電壓保護53

當(dāng)前第53頁\共有59頁\編于星期六\2點過電壓抑制轉(zhuǎn)子過電壓保護54壓敏電阻一般與跨接器串聯(lián)后并接在發(fā)電機勵磁繞組兩組。發(fā)電機運行中，過電壓保護非線性電阻FR1和FR2原工作點在A1處。如果產(chǎn)生過電壓能量，如正向過電壓，則當(dāng)該能量積累使得正向過電壓超過過電壓動作整定值后，則壓敏電阻FR1和FR2的控制觸發(fā)回路啟動，跨接器導(dǎo)通非線性電阻兩端所加的電壓，因超過非線性電阻FR1和FR2的壓敏電壓值而快速導(dǎo)通，消耗轉(zhuǎn)子過電壓能量。這時非線性電阻