淺談發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置的原理
【摘要】本文闡述了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置的工作原理，并對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。
【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；滅磁；過(guò)電壓保護(hù)；應(yīng)用；跨接器
滅磁系統(tǒng)和過(guò)電壓保護(hù)裝置都是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的重要主成部分。由于電力系統(tǒng)比較復(fù)雜，發(fā)電機(jī)常常會(huì)發(fā)生一些故障，會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，如發(fā)電機(jī)定子繞組接地、轉(zhuǎn)子滑環(huán)直接短路、整流裝置故障等。這些故障均需要快速切除勵(lì)磁電源，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁。
1、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁的工作原理
發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如有突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，這時(shí)由于發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中突然切掉勵(lì)磁電源，轉(zhuǎn)子繞組儲(chǔ)存著大量能量需要釋放，此時(shí)若不采取任何措施就突然斷開(kāi)勵(lì)磁電流，必然會(huì)使轉(zhuǎn)子繞組兩端形成過(guò)電壓，由于過(guò)電壓的產(chǎn)生會(huì)給轉(zhuǎn)子造成巨大沖擊，甚至?xí)罐D(zhuǎn)子的絕緣層被擊穿。因此，在快速斷開(kāi)勵(lì)磁電源的同時(shí)，必須要采取一定的措施先消耗掉轉(zhuǎn)子繞組中的電磁能，這一過(guò)程，通常被稱為滅磁。
滅磁的方式：線性電阻滅磁、非線性電阻滅磁等等。
1.1本文所研究的第一種滅磁方式是直流氧化鋅非線性電阻滅磁方式。其具體的工作原理
見(jiàn)附圖1所示：其中If轉(zhuǎn)子中的電流、FR1為氧化鋅非線性電阻、FMK為滅磁開(kāi)關(guān)、Uo為勵(lì)磁電壓、LP為整流電源、Uk為滅磁開(kāi)關(guān)弧壓、UR為氧化鋅非線性電阻殘壓。若要使轉(zhuǎn)子電流衰減至零，必須在轉(zhuǎn)子兩端加一個(gè)與其勵(lì)磁電源電勢(shì)相反的電勢(shì)U。滅磁方程式為公式（1）：Ldi/dt+U=O
可見(jiàn)電感中電流衰減率正比于反向電勢(shì)U，反向電勢(shì)越大，滅磁時(shí)間越短。但反向電勢(shì)受轉(zhuǎn)子絕緣水平限制，反向電勢(shì)不能超過(guò)轉(zhuǎn)子絕緣允許值因此最理想的滅磁方式是滅磁電壓保持恒定，電流保持一個(gè)固定的變化率，
電流按直線規(guī)律衰減至零。由于氧化鋅非線性電阻殘壓UR變化很小，滅磁時(shí)近似于恒壓，即UR=U。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電壓低，氧化鋅非線性電阻呈高阻態(tài)，漏電流僅為微安級(jí)。滅磁時(shí)，滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳開(kāi)，切開(kāi)勵(lì)磁電源。
在滿足公式（3）時(shí)；Uk≥Uo+UR。電流被迫流入滅磁過(guò)電壓保護(hù)器中，轉(zhuǎn)子繞組中所儲(chǔ)能量被氧化鋅非線性電阻消耗，且氧化鋅良好的伏安特性保證了這部分能量幾乎以恒壓的形式消耗，確保了發(fā)電機(jī)組的安全。以上滅磁方式為直流氧化鋅電阻滅磁方式。
1.2本文所研究的第二種滅磁方式為：交流電壓滅磁方式，交流滅磁基本思路是在斷開(kāi)功率整流柜輸入端交流斷路器前，首先切斷三相全控整流橋的觸發(fā)脈沖，然后進(jìn)行滅磁。
交流斷路器斷流作用主要是利用電流過(guò)零這一特性實(shí)現(xiàn)的。但是由于負(fù)載電感很大，勵(lì)磁電流衰減較慢，因此，期望在3.3ms內(nèi)利用電流過(guò)零斷流是不可能的，解決交流滅磁系統(tǒng)的斷流最有效的措施是在滅磁瞬間切除全控整流橋的觸發(fā)脈沖，其作用原理見(jiàn)附圖2等效電路。假如瞬間分?jǐn)嘟涣鲾嗦菲鞯耐瑫r(shí)切除晶閘管整流橋的觸發(fā)脈沖，+A及-C兩元件一直續(xù)流導(dǎo)通。如果忽略導(dǎo)通元件的正向過(guò)電壓降，強(qiáng)制引入施加在非線性電阻兩端的電壓等于勵(lì)磁變的電源線電壓與交流斷路器斷口電壓之和。
如假定：Us=UsA+UsC 其中：Us：為兩個(gè)斷口電壓之和，則滿足滅磁電流換流條件的表達(dá)式為：Usm≥URm±UTm 式中：Usm-交流斷路器斷口電壓最大值；URm-非線性電阻導(dǎo)通最大值；UTm-勵(lì)磁變線電壓最大值
在瞬間分?jǐn)鄤?lì)磁變壓器的線電壓時(shí)有可能處于正半波也有可能處于負(fù)半波，如果處于正半周滿足換流條件，這是交流斷路器的斷口電壓Usm需要有較高的電壓值。
在負(fù)半周，達(dá)到換流條件所需的斷口電壓值為URm±UTm，可降低對(duì)斷路器弧壓的要求。所以在負(fù)半周滅磁更可靠。如果將交流斷路器接在直流側(cè)，將三個(gè)斷路器接點(diǎn)串聯(lián)連接，亦可進(jìn)行滅磁，滅磁時(shí)同樣須分?jǐn)嗑чl管整流器的觸發(fā)脈沖，見(jiàn)附圖3。
對(duì)比將交流斷路器接于交流側(cè)和直流側(cè)兩種滅磁方式，可以看出：將斷路器接于交流側(cè)，可以利用交流過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行熄弧，這種滅磁屬于交流滅磁方式，滅磁時(shí)只有兩個(gè)斷口流過(guò)電流并建立弧壓。
當(dāng)磁場(chǎng)斷路器設(shè)在直流側(cè)時(shí)，根據(jù)電力部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)子過(guò)電壓動(dòng)作值U=（5-7）UfN。
結(jié)束語(yǔ)
在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置的部件應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)和結(jié)構(gòu)更換。本文中所介紹的發(fā)電機(jī)氧化鋅電阻閥片若不能在滅磁系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)正常工作，必須進(jìn)行重新更換，以保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁的可靠性，保護(hù)發(fā)電機(jī)組的安全，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
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