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同步發電機轉子滅磁及過電壓保護裝置(HZSM)
【日期】 2013年9月29日   【瀏覽】 [1000]

一、概述
所謂滅磁就是把轉子勵磁繞組中的磁場能量盡快地衰減。同步發電機組或變壓器發生內部故障時,雖然發電機與系統斷開,但磁場電流產生的感應電勢將維持故障電流,對電機絕緣造成損壞,甚至燒壞鐵芯。為了盡可能地縮短故障點電弧燃燒時間,防止事故擴大,要求在轉子絕緣允許的情況下,盡快地將轉子磁能衰滅到零。
通常所用的滅磁方法有“線性電阻滅磁”;“勵磁機滅磁”;“滅磁開關滅磁”;“逆變滅磁”;“非線性電阻滅磁”。前4種滅磁效果均不及“非線性電阻滅磁”。“非線性電阻滅磁”包括碳化硅非線性電阻和氧化鋅非線性電阻(ZnO),但碳化硅非線性系數小、漏電流大、滅磁時間長,其效果不如氧化鋅。
ZnO是目前所知的最理想的滅磁材料,目前國內基本上都采用此種滅磁材料。其滅磁時間是理想滅磁時間的20/19倍,是最為接近理想滅磁的滅磁方式。主要有以下優點:
1、氧化鋅閥片單位體積能容量大,可做到300J/cm3,單只閥片可做到20KJ/只。
2、保護性能好,殘壓比[5.2]僅為1.5,滅磁時轉子電壓幾乎被限制在一個定值,不隨電流的變化而變化,十分接近理想滅磁。
3、漏電流[5.3]小,氧化鋅閥片漏電流一般小于50uA,漏電流愈小,在正常工況下氧化鋅閥片耗散的功率愈小,閥片的老化愈慢,性能愈好。
4、老化壽命[5.4]長,閥片能夠在持續運行電壓Ue=0.75U10mA(即荷電率[5.5]為0.75)下,工作100年。
我公司經過多年的研究與探索,開發生產的“發電機轉子過電壓及滅磁保護裝置”技術領先,設備精良,含有兩項國家專利,具有國內同類產品所無法比擬的優點,已在國內眾多的大型電廠實際運行中得到驗證,并被寫入電力系統的設計規程。
二、過電壓滅磁保護方案的選擇及其特點
發電機轉子系統需要滅磁及過電壓保護的工況有多種,最常見的有:1)滅磁過電壓:此種過電壓時間短,能量集中;2)由于發電機非全相或異步運行而產生的轉子系統過電壓,此種過電壓能量極大,破壞力極強,且時間無法預測;3)轉子正向過電壓;4)電源側過電壓。一個完備的保護方案必須能夠對上述各種過電壓都有保護功能,所以,針對上述各種過電壓,我們選配保護元件如下:
1)滅磁保護器FR1,對滅磁過電壓進行保護,為了保證滅磁裝置的優良品質,我們做到了:對滅磁能量的精確計算;對每片閥片采用先進技術進行測量并保證精度;對閥片作全電流的測試;用均能的原則對閥片進行合理的組合匹配,保證各并聯支路的能量吸收誤差小于2%。
2)發電機非全相及大滑差異步運行保護器FR2,當出現非全相及大滑差異步運行而產生劇烈正反向過電壓時,將過電壓限制在安全范圍內。隨著保護器吸收能量的增加和溫度的升高,保護器導通電壓迅速下降直至形成幾乎短路的電流通路,這樣就確保在故障情況下流經保護器的電流在轉子中產生抵消定子反轉磁場的相反磁場。同時FR2可對轉子側正向過電壓進行保護,將兩種過電壓保護合二為一,克服了國內同類產品無法保護非全相及大滑差異步運行過電壓的缺點。保護器內部采用了關鍵的專利技術進行保護,為公司的專利產品。
3)電源側過電壓保護FR3,對電源側的過電壓能可靠保護。
三、滅磁保護裝置原理圖
1)滅磁保護裝置一次原理圖見附圖。
四、元器件選配及參數選擇
若定制滅磁過壓保護裝置,訂貨商應提供以下參數
發電機機組類型及容量、勵磁方式、額定勵磁電壓、額定勵磁電流、空載勵磁電壓、空載勵磁電流、強勵倍數及時間、滅磁開關型號、靜止可控硅自并勵系統中勵磁變副邊電壓等。我公司根據客戶提供參數進行元器件選配及參數選擇。
五、術語
5.1 氧化鋅殘壓U:使閥片流過100A的電流,此時閥片兩端的電壓值。
5.2 殘壓比:閥片流過100A電流時的電壓與流過10mA電流的電壓比值,即 。
5.3 漏電流:在氧化鋅電阻兩端施加 U10mA電壓時的直流泄漏電流
5.4 老化壽命:氧化鋅電阻承受標稱能量所能承受的沖擊次數。
5.5 荷電率:氧化鋅電阻能夠承受的長期施加于其上的工作電壓與氧化鋅電阻10毫安電壓的比值。

 

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