灭磁与转子过电压保护
发电机转子灭磁系统及过电压保护的改造
（） 移 能 型 灭磁 开关 代 替 耗 能 型 灭 磁 开 关 。移 能 型 灭 磁 ２用 开关 在 灭 磁 时 基 本 不 吸 收 能量 ， 是依 靠 迅 速 建 立 足 够 的 弧压 而
开 通 Ｚ Ｏ 电阻 吸 能 。 ｎ
（） 用 质 量 好 、 片 能量 高 和 漏 电流 小的 Ｚ ０。合 理 配置 ３选 单 ｎ
图 ２ 改 造 后 系 统 接 线
４２ ＭＢ 转 子过 电压 保护 的原 理 ． Ｆ ３ １
转 子 灭磁 电 阻 （Ｒ１及 转 予 过 电 压保 护 （Ｒ ， Ｒ ） 工 作 Ｆ ） Ｆ ２Ｆ ３的
Ｆ ￣ １转 子 过 电 压 保 护 增 加 了励 磁 网 路 电源 侧 过 电压 保 ＭＩ ３
组 及 电源 设 备 。
４３４ 增 加 发 电机 发 生 非 全 相 及 大滑 差异 步运 行 过 压 保 护 ．．
囊量一
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１ ０
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Ｆ ３ ＭＢ １转 子 过 电压 保 护 增 加 发 电机 发 牛 非 全 相 及 大 滑 差 异 步运 行 过 压 保 护 器 Ｆ ２ 当 出现 非 全 市 及 人 滑 差 异 步 运 行 而 Ｒ， Ｈ 产 生剧 烈 正 反 向过 电压 时 ，Ｒ Ｆ ２元 件 投 入 运 行 ，将 绕 组 两边 的 电压 牢 牢 的 限 制 在 安 全 的 范 围 内 ， 保 发 电机 转 子 始 终 有 一 流 确 通 通 道 ， 电 流通 过 。此 电流 在 转 予 绕 组 中 产 生 相 反磁 场 ， 消 使 抵 定 子 负序 电流 产 生 的 反 转 磁 场 ， 时 Ｆ ２可埘 转 子 正 向 过 电 压 同 Ｒ 进 行 保 护 。从 而 可 靠 地 保 护 转 了 表 而 和 护环 不 至 于烧 坏 。
发电机灭磁与过电压保护
1绪论随着我国电力工业的发展，对发电机安全稳定运行提出了更高的要求，励磁系统性能的优劣是机组安全运行的关键之一。
当发电机内部故障或停机时，继电保护装置能快速把发电机与系统断开。
但电机的惯性使转子转速不能突变，储藏在励磁绕组中的磁场能也不能迅速消失，励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，这将造成电机内部绝缘损坏等问题。
因此，发电机出现故障停机时必须把转子励磁绕组的磁场能尽快地减弱到可能小的程度，这就是所说的灭磁。
灭磁的关键是：断流和消磁。
相应的灭磁保护装置主要包括两大部分，一是磁场断路器或灭磁开关，二是吸能限压元件，即灭磁电阻。
灭磁开关起断流和部分消磁的作用；灭磁电阻起消磁耗能的作用。
所论述的灭磁方式、设计灭磁方案都是围绕断流和消磁来展开。
目前常用的磁场断路器及非线性电阻灭磁系统，在某些电站的实际运行中曾发生灭磁失败致烧毁励磁系统设备事故，暴露了灭磁系统在参数设计及设备选择上存在的一些问题，包括磁场断路器的性能参数要求及其选择计算方法、灭磁电阻容量要求及其选择计算方法、对灭磁时间的要求、发电机应考虑的严重灭磁工况等。
本文试图对这些问题进行分析，并以这些依据设计出合理的灭磁方案。
2 灭磁方式及原理2.1灭磁方式灭磁系统从原理上分有两种：灭磁开关耗能型灭磁方式和灭磁电阻耗能型灭磁（或移能型灭磁方式）。
灭磁开关耗能型灭磁方式的原理是利用开关断口上的电弧燃烧来消耗转子能量以达到灭磁的目的。
灭磁时直接跳灭磁开关，切断转子电流灭磁。
灭磁开关跳开后，切断了供电电源和转子绕组的电流回路。
但励磁绕组具有很大电感，在开断直流时，会在断口两端产生很高的过电压，该过电压将会使断口开断所产生的电弧维持燃烧，直到磁场储能在电弧上全部消耗，转变为热能。
最终因能量耗尽，电弧不能维持燃烧，断口熄弧开断。
这种灭磁方式对开关的要求较高：①开关在分断转子电流时，要维持电弧的燃烧来消耗能量，并控制电弧电压在安全范围内，不能强力吹弧。
浅谈发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理
浅谈发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理【摘要】本文阐述了发电机转子灭磁及过电压保护装置的工作原理，并对发电机转子灭磁及过电压保护装置的工作原理进行了详细分析。
【关键词】发电机；转子；灭磁；过电压保护；应用；跨接器灭磁系统和过电压保护装置都是发电机励磁系统的重要主成部分。
由于电力系统比较复杂，发电机常常会发生一些故障，会影响电力系统的稳定，如发电机定子绕组接地、转子滑环直接短路、整流装置故障等。
这些故障均需要快速切除励磁电源，对发电机进行灭磁。
1、发电机转子灭磁的工作原理发电机运行时，如有突发事件发生时，发电机继电保护跳开灭磁开关，这时由于发电机在运行中突然切掉励磁电源，转子绕组储存着大量能量需要释放，此时若不采取任何措施就突然断开励磁电流，必然会使转子绕组两端形成过电压，由于过电压的产生会给转子造成巨大冲击，甚至会使转子的绝缘层被击穿。
因此，在快速断开励磁电源的同时，必须要采取一定的措施先消耗掉转子绕组中的电磁能，这一过程，通常被称为灭磁。
灭磁的方式：线性电阻灭磁、非线性电阻灭磁等等。
1.1本文所研究的第一种灭磁方式是直流氧化锌非线性电阻灭磁方式。
其具体的工作原理见附图1所示：其中If转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、UR为氧化锌非线性电阻残压。
若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U。
灭磁方程式为公式（1）：Ldi/dt+U=O可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。
但反向电势受转子绝缘水平限制，反向电势不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率，电流按直线规律衰减至零。
由于氧化锌非线性电阻残压UR变化很小，灭磁时近似于恒压，即UR=U。
发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。
灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源。
大型发电机灭磁及转子过电压保护
由于电力系统的不断扩大和大型同步发电机组单机客量的增大，快速切除故障电流是确保电力系统稳定和安全运行的重要条件，特别是当发电机内部或外部（包括机端变，励磁变及主变，出口母线等）出现短路或接地故障时，快速切断励磁电流，并在尽短的时间内消耗掉储藏在发电机磁场回路中的能量，尤其是在励磁绕组中的能量，在 1
大型发电机灭磁及转子过电压保护
一 概述
随着大型同步发电机组单机客量的不断增大，特别是采用具有高顶值自励可控硅励磁系统，对灭磁及转子过电压保护的技术要求已提到了一定的高度。用常规的磁场断路器及非线性电阻相结合的方式已不能满足大型同步发电机组正常可靠灭磁的要求。在电站实际运行的过程中，由于灭磁失败，引起磁场断路器烧毁以及因灭磁不力而造成转子过压击穿励磁设备的事故屡见不鲜。因此人们长期以来一直在致力于研究用一种新的方法来解决直流电感性负载的大电流开断领域这一难以攻克的课题。
二十一世纪材料科学的飞速发展，高能PTC与ZnO器件的研制成功，为从根本上解决大型发电机的灭磁及转子过电压保护这一难题找到了新的途径，我们在这里对其基本原理，工作过程，并对灭磁系统设计的技术要求，方案的实施以及运行性能等作综合的介绍。
二 同步发电机的灭磁及技术要求
同步发电机的灭磁，即把储藏在同步发电机磁场回路中的能量消灭掉。
DLT294-2011《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》学习疑惑
DL/T294-2011《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》标准学习疑惑周尚军（武汉洪山电工科技有限公司，湖北省武汉市，430000）最近拜读了DLT294.1-2011和DLT294.2-2011《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》标准第一部分和第二部分，有些许疑惑提出，期待专家释疑解答。
不欢迎纯粹的“砖家”！DLT294.1-2011部分：显然，4.2.1.1.3的E级绝缘定义有误，90℃属于“Y”级绝缘的温度限制，详见GB/T20113-2006，而E级绝缘的耐热温度限制是120℃，“3.3”条款最先提及的“表1”表格数据是正确的。
这么明显的前后矛盾和疏漏都能搞出来，你们制定标准的时候都在梦游吗？不要告诉我这又是勘误或笔误。
AEBFH绝缘等级显然是抄袭的其他标准，因此应该在引用文件予以体现。
这一部分实际上部分引用了GB50150标准，因此规范性引用文件中应该包括GB50150标准。
好歹尊重一点著作权法。
很显然，上图中右半部分SCR实际画的是二极管整流桥，因为漏画了晶闸管的触发极（门极）。
疑似灭磁电阻两端的最大电压Ummax和晶闸管整流桥输出的最大电压Uzmax通常不在一个条件下取得！灭磁电阻两端的最大电压Ummax在最大灭磁电流时取得，通常是发电机机端或发电机内部定子三相短路时取得最大转子励磁电流（其中含定子绕组对转子励磁绕组的感应分量），依据IEEE/ANSI C37.18建议值，通常为3~4倍额定磁场电流Ifn。
而晶闸管整流桥输出的最大电压Uzmax的取值条件，通常是发电机空载误强励工况。
或许有人会辩称：发电机空载误强励可能会导致定子绝缘破坏致使定子三相短路，但实际上二者还是不同步，有先后顺序，定子击穿后机端电压及自并励系统阳极电压已经有所下降。
个人认为，严谨的换流条件及弧压公式应该是Ukmax>(Um+Uz)max或Ukmax>max(Uz+Um) 一般情况下要分别核算三相短路和空载误强励工况的换流条件，来确定开关弧压的要求。
同步电机灭磁及转子过电压
同步电机灭磁及转子过电压前言同步发电机或电动机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场产生的感应电势继续维持故障电流。
同步发电机转子快速灭磁及过压保护是发电机安全运行的重要前提。
随着我国电力事业的迅猛发展，同步发电机的单机容量日益增大，发电机励磁绕组的时间常数及转子磁场储能也不断增大，这就对发电机转子在事故状态下灭磁提出了更严格的要求！1发电机灭磁的介绍1.1什么是灭磁所谓灭磁就是把转子励磁绕组中磁场储能尽快地减弱到可能小的程度。
在大功率可控硅元件应用之后，利用它在三相全控桥的逆变工作状态，控制角由小于90°的整流运行状态，突然后退到大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。
这种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去，不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。
由于无触点、不燃弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。
反电势愈大，灭磁速度愈快。
同步发电机灭磁则采用灭弧栅灭磁和非线性电阻灭磁这两种灭磁方式加以配合使用。
灭磁方式的配合使用，可以产生互补效果，使灭磁更迅速，更可靠。
在发电机因故障情况下，灭磁开关突然断开，励磁绕组具有很大的电感，会在其两端产生很高的过电压。
因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。
完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。
1.2自动灭磁系统应满足的几点要求1.2.1灭磁时间应最短。
1.2.2当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许过电压值为4～5倍U。
M1.2.3灭磁开关断开励磁绕组后，发电机定子剩余电势E应不大于150～200伏。
在这样小的电势情况下，再加上它的电枢反应影响，发电机内部或机端的短路电流将更小。
以使短路电流值初次过零时，电弧就能熄灭。
大型发电机灭磁及转子过压保护分析
大型发电机灭磁及转子过压保护分析一、大型发电机灭磁保护分析发电机的磁通条件主要包括磁通电压和磁通电流。
通常情况下，发电机的磁通电压保持在一个较稳定的水平，而磁通电流主要由励磁系统提供。
如果发电机的磁通电流突然消失，就会导致转子失去磁场，进而引发故障。
为了解决这个问题，需要设置一个灭磁保护装置。
这个装置通常由灭磁继电器和灭磁电阻组成。
当发电机的磁通电流消失时，灭磁继电器会自动动作，将灭磁电阻接入发电机的励磁回路中，降低励磁系统的电压，从而实现转子灭磁保护。
转子过压保护是为了保护发电机转子，防止转子因过电压而受损。
转子过压保护主要是通过监测发电机的电压条件来实现的。
发电机的电压条件主要包括线电压和相电压。
通常情况下，发电机的电压处于一个较稳定的水平。
但如果发生线电压或相电压突然升高，就会导致转子过电压，进而引发故障。
为了解决这个问题，需要设置一个转子过压保护装置。
这个装置通常由过压继电器和过压限流电阻组成。
当发电机的电压超过设定值时，过压继电器会自动动作，将过压限流电阻接入发电机的线路中，限制过电压的传输，从而实现转子过压保护。
三、大型发电机灭磁及转子过压保护方法1.灭磁保护方法：（1）使用灭磁继电器和灭磁电阻进行保护，实现灭磁电阻的接入和断开。
（2）设置灭磁电流监测装置，当发电机的磁通电流消失时，自动动作灭磁保护。
2.转子过压保护方法：（1）使用过压继电器和过压限流电阻进行保护，实现过压限流电阻的接入和断开。
（2）设置过压电压监测装置，当发电机的电压超过设定值时，自动动作过压保护。
以上是大型发电机灭磁及转子过压保护的分析及相关方法。
这些保护措施对于确保发电机的安全运行非常重要，可以有效避免由于转子失去磁场或过电压而引起的故障，提高发电机的可靠性和稳定性。
发电厂和电力系统中应严格执行相关的保护措施，并进行定期的检修和维护，以确保发电机的正常运行。
发电机灭磁及转子过电压保护的改进
统 ，灭磁 及过 电压 回路 如下 （ 图 １ 。 见 ）
１ １ 灭磁 开 关结 构及参数 ．
量直流电机的励磁 回路 中，作为机组事故状态下励
磁 回路 的快速 灭磁 保护 ，也 可用 于切换 空 载或 额定
黄丹 电 厂 灭磁 开 关 在 ２ ０ ０ ５年技 改 为 科 大 创 新
股份有 限 公 司科 聚分 公 司 生产 的 Ｄ Ｘ —８ ０ ／ Ｍ ２ ０ —２ ｌ
技 术交流
１２ 过 电 压 保 护 及 灭磁 过 程 原 理 ．
ＳＡ Ｌ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ０１ ｏ，Ｔｔ ｏ６ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１Ｎ５ ｏ ｌ ｌ１ ａＮ
图 ｌ 中采用 大 功 率 限 压 二极 管 Ｖ １和 Ｖ ２反 Ｂ Ｂ
Ｊ
极性 并联 ，再 串联 过 流继 电器 Ｋ 和 电阻 Ｒ ，运 行 ｌ １ 中当绕 组 两 端 出 现 过 电 压 时 ，根 据 电 压 的极 性 ，
过 电压
０ 引 言
同步发 电机 灭磁 最早 是用 灭磁 开关 加线 性 电阻
的办法 ，灭 磁 时开关 的 常闭触 头先 闭合 ，接 通带 线 性 电阻的灭 磁 回路 ，然后 断开 灭磁 开关 的 常开 主发 电机 中至 今
仍 在使 用 ，但 由于其 灭磁 速度 取决 于灭 磁 电阻 的大 小 ，灭磁 电阻取得 越 大 ，灭 磁 速度就 越 快 ，同时 引 起 的反 向 电压 也越 高 ，因而导 致灭磁 速度 不够 快 。
随着 技术 的进 步 ，采用 灭磁 开关 加非 线性 电阻 灭磁 的方 法得 到广 泛 的应用 ，由于非 线性 电阻在灭 磁过 程 中磁场 绕组 反 电压基本 不 变 ，因此 它 的灭 磁
＋
Ｋ１
灭磁与转子过电压保护
技术讲座讲稿灭磁与转子过电压保护2004年1０月灭磁与转子过电压保护1.非线性电阻所谓非线性电阻是指加于此电阻两端的电压与通过的电流呈非线性关系，其电阻值随电流值的增大而减少。
作为非线性电阻的材料一般用碳化硅和氧化锌。
就非线性特性而言，氧化锌电阻优于碳化硅。
在评价非线性电阻特性时，通常以非线性电阻系数β来表征,此系数仅与电阻阀片的材质有关。
碳化硅S ｉC 非线性电阻β＝0．25~0.5；氧化锌ZnO 非线性电阻β=0.025～0.０5。
U GU DU CU对于氧化锌非线性电阻，标志其特征的主要数据有: （1）导通电压U D (U 1０m Ａ）当元件的漏电流为１0mA 时的外加电压值，其后如果电压继续上升，流过非线性压敏元件的电流将迅速增大，为此，定义在导通电压U D 以下的区域为截止区，U D 以上的区域为导通区。
(2）残压U Ｃ(U 残）当元件流过100A 电流时,非线性电阻两端的残压值。
对于氧化锌非线性灭磁电阻元件而言,在正常工作及导通条件下流多的漏电流均会引起元件部分分子结构的损坏并影响到元件的使用寿命，为此正常工作电压的选择不宜过高。
（３）荷电率SU G 为元件工作电压，此值影响到元件的老化寿命。
荷电率比值取得越高，元件的漏电流也越大，从而加速老化过程。
一般S ≤０.5为宜。
U ｆN ——额定励磁电压 U f0——空载励磁电压 U ac ——阳极电压Ｕm ｉn ——最小工作电压 COS α=U ｆ０/ U ａc /1.35U min = 2U ac S ＩN(120+α) Ｓ=︱U min ︱/U D2.灭磁开关2.1 名词、术语2.1.1 断路器按规定条件,对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用，即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路的开关电器。
2．１．２磁场断路器用于配合非线性(或线性）电阻分断发电机励磁回路的断路器。
2．２条件发电机成功灭磁的条件,是磁场断路器在分断过程中主触头上的弧压应足够高以保证转子电流全部转移至灭磁电阻，且主触头可以承受此转移过程中的燃弧弧能。
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不欢迎纯粹的“砖家”！DLT294.1-2011部分：显然，4.2.1.1.3的E级绝缘定义有误，90℃属于“Y”级绝缘的温度限制，详见GB/T20113-2006，而E级绝缘的耐热温度限制是120℃，“3.3”条款最先提及的“表1”表格数据是正确的。
这么明显的前后矛盾和疏漏都能搞出来，你们制定标准的时候都在梦游吗？不要告诉我这又是勘误或笔误。
AEBFH绝缘等级显然是抄袭的其他标准，因此应该在引用文件予以体现。
这一部分实际上部分引用了GB50150标准，因此规范性引用文件中应该包括GB50150标准。
好歹尊重一点著作权法。
很显然，上图中右半部分SCR实际画的是二极管整流桥，因为漏画了晶闸管的触发极（门极）。
疑似灭磁电阻两端的最大电压Ummax和晶闸管整流桥输出的最大电压Uzmax 通常不在一个条件下取得！灭磁电阻两端的最大电压Ummax在最大灭磁电流时取得，通常是发电机机端或发电机内部定子三相短路时取得最大转子励磁电流（其中含定子绕组对转子励磁绕组的感应分量），依据IEEE/ANSI C37.18建议值，通常为3~4倍额定磁场电流Ifn。
而晶闸管整流桥输出的最大电压Uzmax 的取值条件，通常是发电机空载误强励工况。
或许有人会辩称：发电机空载误强励可能会导致定子绝缘破坏致使定子三相短路，但实际上二者还是不同步，有先后顺序，定子击穿后机端电压及自并励系统阳极电压已经有所下降。
个人认为，严谨的换流条件及弧压公式应该是Ukmax>(Um+Uz)max或Ukmax>max(Uz+Um)一般情况下要分别核算三相短路和空载误强励工况的换流条件，来确定开关弧压的要求。
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技术讲座讲稿灭磁与转子过电压保护2004年10月灭磁与转子过电压保护1.非线性电阻所谓非线性电阻是指加于此电阻两端的电压与通过的电流呈非线性关系，其电阻值随电流值的增大而减少。
作为非线性电阻的材料一般用碳化硅和氧化锌。
就非线性特性而言，氧化锌电阻优于碳化硅。
在评价非线性电阻特性时，通常以非线性电阻系数β来表征，此系数仅与电阻阀片的材质有关。
碳化硅SiC 非线性电阻β＝0.25～0.5；氧化锌ZnO 非线性电阻β＝0.025～0.05。
U GU DU CU对于氧化锌非线性电阻，标志其特征的主要数据有：（1）导通电压U D （U 10mA ）当元件的漏电流为10mA 时的外加电压值，其后如果电压继续上升，流过非线性压敏元件的电流将迅速增大，为此，定义在导通电压U D 以下的区域为截止区，U D 以上的区域为导通区。
（2）残压U C （U 残）当元件流过100A 电流时，非线性电阻两端的残压值。
对于氧化锌非线性灭磁电阻元件而言，在正常工作及导通条件下流多的漏电流均会引起元件部分分子结构的损坏并影响到元件的使用寿命，为此正常工作电压的选择不宜过高。
（3）荷电率SU G 为元件工作电压，此值影响到元件的老化寿命。
荷电率比值取得越高，元件的漏电流也越大，从而加速老化过程。
一般S ≤0.5为宜。
U fN ——额定励磁电压U f0——空载励磁电压U ac ——阳极电压U min ——最小工作电压 COS α＝U f0/ U ac /1.35U min ＝2U ac SIN （120＋α） S ＝︱U min ︱/U D2.灭磁开关2.1 名词、术语2.1.1 断路器按规定条件，对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用，即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路的开关电器。
2.1.2 磁场断路器用于配合非线性（或线性）电阻分断发电机励磁回路的断路器。
2.2 条件发电机成功灭磁的条件，是磁场断路器在分断过程中主触头上的弧压应足够高以保证转子电流全部转移至灭磁电阻，且主触头可以承受此转移过程中的燃弧弧能。
3.灭磁工作原理当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。
通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。
本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性，达到近似恒压灭磁的效果。
灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、U R为氧化锌非线性电阻残压。
若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。
可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。
但反向电势受转子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率（di/dt=-U/L）按直线规律衰减至零。
由于氧化锌非线性电阻残压U R变化很小，灭磁时近似于恒压，即U R=U。
发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。
灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Uo+U R时，电流被迫入灭磁过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗，且氧化锌良好的伏安特性保证了这部分能量几乎以恒压的形式消耗，确保了发电机组的安全。
图1发电机转子灭磁及过电压保护装置采用多组氧化锌非线性电阻并联跨接于转子绕组两端，由于氧化锌非线性电阻FR1、线性电阻R1、快速熔断器RD、二极管D1组成（见图2）。
其核心部件FR1具有限制反向过电压和吸收磁能的作用；各支路中都有特制熔断器RD，熔断器的熔断时间小于2ms并且熔丝电压足够高，当部分支路必生故障，其相应熔断器快速熔断，产生的电压将故障支路的短路电流迅速迫入其他支路，故障支路被切除。
线性电阻R1和二极管D1在机组正常运行时降低氧化锌非线性电阻FR1的荷电率，延缓阀片老化。
（1）主要部件与作用同步发电机在运行时常因一些故障或其他原因使转子系统出现过电压。
这些过电压产生的条件不同、强弱不同，所以应当采取不同的保护方法。
凯立公司研制生产的同步发电机转子灭磁及过电压保护装置基本原理如图2、图3所示。
图2LQFMKLPFR3RD1D2CTFR2FR1RDR1图3（2）非全相及大滑差异步运行保护器（FQ ）因发电机断路器的非全相或非同期合闸等原因会使发电机非全相运行或大滑差异步运行，在这两种运行状况下，转子绕组中将产生剧烈的过电压，由于此时电网和励磁电源的能量均能传递到转子绕组中，能量远超过通常灭磁装置的灭磁能量，当灭磁装置中氧化锌阀片的熔断器全部熔断时，转子绕组开路，此时转子绕组相当于恒流源，产生的过电压将会击穿转子绕组的绝缘。
“非全相及大滑差异步运行保护器”能在以上情况下快速动作，构成转子续流通道，避免转子绕组开路，有效防止转子绝缘击穿事故发生。
在图2中，非全相及大滑差异步运行保护器装置由FR2、线性电阻R2和R 、可控硅触发器CF 、可控硅KPT 、二极管D1组成；在图3中由FR2构成。
其中FR2防止正向及反向过电压，线性电阻R2用来降低氧化锌非线性电阻的荷电率，D1一方面降低正常运行时氧化锌非线性电阻的荷电率，另一方面在出现反向过电压时作为FR2的导电通道，线性电阻R 和可控硅触发器CF 配合触发可控硅KPT 启动正向过压回路。
在发电机正常运行情况下，非全相及大滑差异步运行保护器处于开路状态，仅有极小的漏电流（微安级），在转子灭磁工况下，因保护器导通电压远高于灭磁高能氧化锌非线性电阻的导通电压，故不会参予灭磁工作；当出现非全相或大滑差异步运行而产生剧烈正向过电压时，灭磁高能氧化锌非线性电阻由于二极管的阻断作用而不会动作。
图2中R 和CF 所组成的过电压测量回路将动作，发出触发脉冲，可控硅KPT 导通，FR2进入导通状态，限制发电机转子的过电压，保护转子不受损害。
当出现非全相或大滑差异步运行产生反向过电压时保护器不需要触发器只需要D2支路即进入工作状态。
与此同时，灭磁电阻也参与工作，使转子过电压被限制在允许范围内，保障转子不受损害。
但需要说明的是，非全相及大滑差异步运行保护器除具有一般氧化锌非线性电阻的特性以外，还有一个特殊的特性，即在吸收一定的能量以后，将会改变非线性特性曲线，自动降低导通电压，当周期性或持续性的过电压波到来时，随着时间的增加，保护器吸收能量的增加和温度的提高，保护器导通电压迅速下降，低于灭磁氧化锌非线性电阻的导通电压，使灭磁氧化锌非线性电阻退出工作。
非全相大滑差异步运行保护器在结构上采取了防潮、密封及防爆措施，运行安全可靠，使本公司的同步发电机灭磁及过电压保护装置具有更完善的转子系统过电压保护功能。
该装置投运以来，多次在发电机发生非全相运行或大滑差异步运行时起到保护作用，从而避免由于转子开路而造成对转子绝缘的损坏，具有较大的社会效益和经济效益。
（3）励磁电源侧过电压保护器（FR3）对于直流励磁机励磁系统，二极管整流励磁系统，正常运行中出现的正向过电压和灭磁开关分断后电源侧线路电感及变压器漏电感所储存的能量产生的过电压。
本公司的励磁电源侧过电压保护器FR3针对以上情况出现的过电压能可靠限制。
该装置主要由图3中的快速熔断器RD1和氧化锌非线性电阻FR3组成。
（4）尖峰过电压吸收器（SPA）可控硅整流励磁系统电源侧出现的过电压主要由图2中的“尖峰吸收器”SPA加以限制。
随着发电机容量越来越大，可控硅性能的提高，可控硅静止整流励磁系统的应用也越来越之泛。
可控硅整流桥换相时直流侧会出现尖峰过电压，其值最高可能达到整流系统阳极电压的2.5倍。
如果不加限制，长期累积效果可能引起转子系统绝缘的击穿事故，甚至引起相关元器件的烧毁以及停机事故。
本公司的尖峰过电压吸收器SPA采用高能氧化锌阀片与阻容件器联组合成，充分利用氧化锌的非线性伏特性，将电压限制在某一范围之内，同时考虑尖峰电压的能量分布，利用电容两端电压不能突变的特点，将尖峰过电压的前段高电压部分的能量吸收在氧化锌组件中，其他能量由氧化锌和电容共同及收。
在尖峰电压过去以后，电容的能量通过电阻快速释放掉。
SPA的原理接线图见图4：RC组成一个高频通道，将可控硅换相时产生的高频尖峰电压传输给氧化锌非线性电阻FR4，FR4动作吸收尖峰电压，并且限制高频尖峰电压不超过一定的幅值，从而保证了可控硅换相时不会引起转子回路的过高电压。
回路中的FR5是RC支路的保护元件，因为在特定频率下，支路有可能产生谐振而出现过高的电压，致RC元件损坏。
故当电压超过FR5动作电压时，FR5动作保护RC元件。
4.灭磁过电压保护设定值对发电机励磁绕组回路过电压保护动作值的设定，首先应考虑发电机励磁绕组的绝缘水平。
国际电工委员会IEC标准规定，发电机励磁绕组的额定试验工频交流电压有效值U S为额定励磁电压的10倍，但是最高值不超过3500V、最低值不低于1500V。
即：U S＝10U fN ， 1500V≤U S≤3500V通常在交接试验或大修后试验电压值将较出厂值低，一般取70％规定值。
（1）非线性灭磁电阻容量的选择：空载励磁绕组储能：W0＝0.5×L0×I f02=0.5R f0×T d0×I f02强励时，励磁绕组的储能，考虑到饱和及耗能分配影响，应乘以相应系数W C＝0.5×L C×(K V×I fN)2W C＝0.5×K S K R R f0 T d0×(K V×I fN)2式中I fN——额定励磁电流I f0 ——空载励磁电流T d0 ——发电机空载时间常数K V ——强励电压倍数K S ——强励时励磁绕组饱和系数，一般取K S＝0.4 水电取0.6K R ——灭磁时由灭磁电阻分担的磁场总容量，一般取K R＝0.7R f0 ——励磁绕组电阻（75°）考虑20％裕度。
（2）非线性灭磁电阻残压的选择：通常非线性电阻最大残压U残一般不低于励磁绕组出厂试验电压的30％，不高于50％。
U残＝U fN×（3～5），可控硅整流一般选4 ，二极管整流一般选3；U10mA ＝U残/ 1.5 。
灭磁阀片的动作电压值约为U×1/1.2～1.3残合肥凯立生产的非线性灭磁电阻阀片特点：1.阀片单片容量20KJ，最低电压不低于280V；2.阀片流过100A的电压和流过10mA的电压比值仅为1.5倍；（残压比K＝U残/ U10mA＝1.5）3.漏电流小，二分之一U10mA电压下的电流I＝1/2 U10mA＜50μA；4.阀片能在持续运行电压U e＝0.75 U10mA下工作100年。