交流灭磁原理在电厂中的应用
发电机灭磁工作原理分析

发电机灭磁工作原理分析作者:张燕星来源:《城市建设理论研究》2013年第19期摘要:简要介绍旺隆电厂励磁系统,说明了发电机灭磁开关结构及工作原理,分析了灭磁装置在各种工况下工作原理及过电压保护相关内容,以及非线性电阻的特性与应用。
关键词:励磁;灭磁开关;非线性电阻;过电压中图分类号:TB857+.3 文献标识码:A 文章编号:引言灭磁是发电机运行操作的一个环节,也是发电机及主变压器内部故障的一项保护措施。
同步发电机发生内部故障时,虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开,但磁场电流产生的感应电势继续维持故障电流。
无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路,时间较长,都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏。
如果系统对地故障电流足够大时,还要烧铁芯。
因此,必须迅速将发电机灭磁,使其电压降至熄弧电压以下,以限制发电机故障时损坏的范围。
1.概述旺隆热电厂位于广州市增城新塘镇,其发电机型号为QF-100-2,哈尔滨电机厂生产。
励磁系统采用国电南瑞SAVR-2000调节器,励磁方式为静止自并励方式。
灭磁开关型号为SACE E3H/E20(厦门ABB)自并励励磁系统通常采用逆变灭磁加直流开关灭磁的方式。
逆变灭磁时使整流装置的控制角90α>°,整流装置出现负电压,发电机转子绕组中的电磁电量反馈回电源系统中。
逆变角越大负电压值也越大,灭磁速度越快,但α角加整流装置的换弧角应小于180°,以防止逆变失败。
励磁变压器电抗较小,换弧角在强励电流时一般小于30°,因此逆变角α可采用140°∼150°。
自并励系统逆变灭磁时励磁电压下降,发电机端电压也随之下降。
电源电压的下降使逆变速度也相应降低,因此一般在逆变一段时间后跳开灭磁开关,以加快后期的灭磁速度,并保证可靠灭磁。
现阶段,同步发电机自并励系统中采用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,因此它的灭磁速度远快于线性电阻灭磁。
发电机励磁系统在电厂中的应用

【摘要】:给同步发电机转子绕组提供励磁电流的整套装置,叫做励磁系统。
我厂1#、2#发电机励磁系统采用型号为TFL-100-4的交流无刷励磁机,自励励磁方式。
3#、4#机采用静止可控硅励磁系统,该装置采用完全双通道技术,双机混合工作模式,具有维护方便,可靠性能高等优点。
根据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励励磁系统发电机,从发电机本身获得励磁电流的,则称为自励励磁系统发电机,现就它们的工作特性在电厂中的应用作一分析说明。
【关键词】:发电机励磁电流有关特性应用【摘要】:给同步发电机转子绕组提供励磁电流的整套装置,叫做励磁系统。
我厂1#、2#发电机励磁系统采用型号为TFL-100-4的交流无刷励磁机,自励励磁方式。
3#、4#机采用静止可控硅励磁系统,使用武汉武水电气技术有限责任公司研制的以美国INTEL公司的80C198(80C196)单片微机为核心,辅以几片大规模集成电路而组成的WWLT1—01微机励磁调节器,该装置采用完全双通道技术,双机混合工作模式,具有维护方便,可靠性能高等优点。
每台发电机都有自己的一套励磁系统,正常运行时,由它供给发电机转子绕组的励磁电流。
为了使同步发电机实现能量的转换,需要有一个直流磁场,而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励励磁系统发电机,从发电机本身获得励磁电流的,则称为自励励磁系统发电机,它们都有自己的工作特性。
现就它们的工作特性在电厂中的应用作一分析说明。
【关键词】:发电机励磁电流有关特性一、发电机获得励磁电流的几种方式1、直流发电机供电的励磁方式:这种励磁方式是发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。
发电机灭磁过压保护装置的测试及分析

发电机灭磁过压保护装置的测试及分析作者:杨银娟来源:《中国科技博览》2013年第38期摘要:灭磁就是在发电机组的内部发生故障时,在转子绝缘允许的情况下,尽快地将发电机转子绕组中励磁电流所产生的磁场减弱到尽可能小的过程。
氧化锌非线性电阻由于其灭磁速度快,限压效果好等特点,已经被国内大中型发电机组广泛采用,所以对于氧化锌电阻的常规监测也显得尤为重要,灭磁装置作为发电机组安全的最后屏障,其运行的可靠性和安全性也被各大电厂所重视。
关键词:灭磁电阻漏电流导通值中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:1009-914x(2013)38-01-01一、发电机励磁的参数及灭磁装置的工作原理介绍励磁系统正常停机,调节器自动逆变灭磁;事故停机,跳灭磁开关FMK将磁场能量转移到高能氧化锌非线性电阻60FR中灭磁。
当发电机处于非正常运行状态时,将在转子回路中产生很高的感应电压,此时安装在转子回路中的转子过电压检测单元CF1模块将检测到转子正向过电压信号,触发60SCR可控硅元件,非线性电阻60FR电阻导通将产生的过电压抑制。
二、对灭磁过压保护装的测试1、试验方案1.1转子绕组侧保护特性试验:1.1.1正向触发回路元件特性测试,1.1.2反向过电压保护整定值特性测试、将1#功率柜、2#功率柜、3#功率柜的交流刀闸断开,灭磁开关分闸,将灭磁专用测试台的交流高压直接接在转子正负两端。
同时按图接上录波器(示波器分压电阻10:1)手动升压T1调压器,观察录波器波形,当保护装置动作时,保存录波波形。
以上试验进行两次。
2、试验结论和建议1)转子绕组侧保护正向触发定值设计值2200V。
第一次试验值2130V,第二次试验值2130V。
转子绕组反向过电压保护整定值,原出厂数据U残=1300V,导通值1100V。
第一次试验导通值980V,第二次试验导通值990V。
2)整流侧RC保护特性保护器。
电阻出厂标称50Ω,电容1uF以上实测值与原出厂数据相差5%以内,认为合格。
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
发电机逆变灭磁原理

发电机逆变灭磁原理嘿,朋友!你知道发电机吗?那可是个超级厉害的东西,能把机械能转化成电能,给我们的生活带来光明和动力。
今天呀,我就想和你唠唠发电机逆变灭磁这回事儿。
咱先得说说啥是灭磁。
你想啊,发电机在运行的时候,磁场可是关键因素。
但是当发电机要停止工作或者出现一些紧急情况的时候,这个磁场就不能再那么强了,得把它消除掉,这就叫灭磁。
就好比一场热闹的派对结束了,灯光音乐都得慢慢停下来一样,磁场也得渐渐消失。
那逆变灭磁是怎么个原理呢?这得从发电机的励磁系统说起。
励磁系统就像是给发电机的磁场注入活力的小助手。
正常情况下,它给发电机提供直流电流,让磁场保持稳定。
我给你打个比方哈。
这发电机就像一个超级运动员,磁场就是他的力量源泉,而励磁系统呢,就是那个给他递能量饮料的后勤人员。
当要进行逆变灭磁的时候,事情就变得有趣了。
你知道逆变器吧?它就像是一个神奇的魔法师。
逆变器能把直流变成交流。
在灭磁的时候,它把原本供给发电机磁场的直流电流,通过一种巧妙的方式变成交流电流。
这时候我得跟你讲讲我的一个朋友小李的故事。
小李刚开始接触这个逆变灭磁的时候,那是一头雾水。
他就问我:“这直流变交流就能灭磁了?这是啥道理啊?”我就跟他说:“你看啊,当变成交流后,这个电流就可以通过别的路径流走啦,就不再一直给磁场提供能量了。
”在这个过程中,有一个很关键的东西叫可控硅。
可控硅就像是一个聪明的小阀门。
它能控制电流的走向。
当进行逆变灭磁操作的时候,可控硅按照设定好的程序工作,让直流电流顺利地变成交流电流,然后把这个电流引导到别的地方去,就像是把一群调皮的小绵羊从一个牧场赶到另一个牧场一样。
而且啊,这个逆变灭磁的过程不是一下子就完成的。
它是有一个逐渐变化的过程的。
就像太阳落山,光线是慢慢暗下去的,磁场也是慢慢减弱的。
要是一下子就把磁场弄没了,那发电机可能会受不了,就像人突然从很亮的地方到很黑的地方,眼睛会受不了一样。
我再给你详细说说这个逆变的过程吧。
发电厂发电机灭磁方式分析

厂发 电机组额定工 况运 行时,机组励磁 回路 的
额定感抗值很大 ,当发生故障时 ,切断 电流会
的整流 过程 跳退 到 > 9 0 。 的适 当角度 。改变 励
磁 电 源 的 极 性 ,在 应 用 于 励 磁 绕 组 , 通 过 反 电
灭 磁 技 术 的 革 新 应 用 是 保 障 未 来 智 能 电
( 1 )发 电机 灭磁 需选用灭磁 时间尽可 能 短的,同时还得避免过 电压情况 的发生 ,尽量 根据工况 ,选择灭磁装置及 电路结构 简单,稳
短发 电机产 生的磁场能量直至消散 的时 间。灭 磁时 间的长 短主 要由灭磁方式决定 。根据灭磁
原 理 , 电厂 发 电 机 常 用 的 灭 磁 方 法 有 恒 值 电 阻
快速 灭 磁 ,定 子 电流将 会持 续存 在 ,在影 响发 变组保 护 的 动作 可 靠 性 的 同时,使 故 障所 造 成 的危 害加 大,扩 大了事故 范围。因此 , 本 文分 析对 比发 电机 的几 种 常用
灭 磁 方 法 , 为 了 消 除 灭 磁 过 程 的
3灭磁方式选取需注意的问题
网稳定运行 的组成部分 ,随着 大型发电机 组的
投入生产 ,其相应 的励 磁系统 的各项 参数 也随 变得很困难 。所 以,在 机组并网前 ,相应 的保 动势的形式 ,此时 ,转子 电流迅速 衰减到零 。 之增大 ,发 电机 的灭磁 ,受到了更多的关注和 护应将灭磁投入 ,这样,当机组正常停机或事 逆变灭磁可 以把转子储 能迅速反馈 给三相全控
过电压倍数很低 ,灭磁稳定 可靠,灭磁时间 比
较长。
免发生事 故扩 大,各 大电力公司需要加大相应 技术 的投入研 究,充分 发挥推动灭磁 技术的革 新 。本文通过分析灭磁 原理 的不 同,提出了相
南瑞NES6100励磁系统在彭水电厂的应用
南瑞NES6100励磁系统在彭水电厂的应用【摘要】简要介绍了彭水电厂2号机组励磁升级改造为NES6100励磁装置,对南瑞励磁装置工作原理、改造过程、调试过程中异常情况及处理等进行了讨论。
【关键词】励磁系统;南瑞NES6100;升级改造引言彭水水电厂共有5台水轮发电机组,单台机组装机容量为350MW。
机组额定励磁电压为389V,额定励磁电流为2202A,空载励磁电压为159V,空载励磁电流为1226A。
2号机组励磁系统采用国电南瑞科技股份有限公司南京电气控制分公司的NES5100励磁调节系统,自2008年投运以来,已连续运行11年时间。
随着运行年限的增加,装置中各部件已经出现程度不一的老化现象,故障概率也在相应增加,现升级改造为南瑞NES6100励磁装置。
本次改造不改变励磁方式,只将励磁调节器、三个功率整流装置进行升级,励磁变压器、灭磁及过压保护装置继续采用原设备,并保持原有盘柜的位置、大小、颜色,升级改造后的设备须与原设备全面兼容。
1彭水电厂励磁系统原理改造后的NES6100励磁系统是国电南瑞科技股份有限公司的第四代励磁系统,适用于同步发电机各种励磁系统。
图1自并励励磁系统2NES6100调节器功能配置NES6100励磁系统的主要目的是精确地控制和调节同步发电机的端电压和无功功率。
为实现这个目的,磁场电压必须快速地对运行条件的变化作出反应。
为此NES6100励磁系统作为快速的控制器,不断地将当前机端电压给定值与反馈值进行比较,在尽可能短的时间内进行调节计算,最终去改变可控硅整流器的触发角度,精准地为发电机提供励磁电流。
2.1控制功能2.1.1调节规律:PID+PSS(1)并联PID和串联矫正,通过设置选择使用;(2)PSS1A、PSS2B和PSS4B模型,通过设置选择使用;2.12种运行控制方式(1)恒机端电压闭环方式;(2)恒转子电流闭环方式(3)定角度方式;(4)恒无功功率运行方式;(5)恒功率因素运行方式。
国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的创新及应用研究
国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的创新及应用研究摘要:碳化硅非线性电阻作为发电机灭磁的先进技术,被广泛应用于大、中型发电机设备中。
碳化硅灭磁电阻目前主要依赖于进口,且进口碳化硅灭磁电阻价格较高。
基于此,本文深入阐述国产碳化硅创新研究成果,并探索与氧化锌非线性灭磁电阻组合应用技术。
本文在对常规灭磁电阻技术进行比较基础上,阐释碳化硅非线性灭磁电阻技术本质和技术优势,并寻求国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的应用路径。
研究旨在通过国产碳化硅灭磁技术的创新和应用,推动我国非线性灭磁电阻技术水平的提升,为实现工业民族自信贡献绵薄之力。
关键词:国产碳化硅;非线性灭磁;碳化硅与氧化锌组合灭磁技术一、励磁系统灭磁电阻的技术分析(一)灭磁的工作原理所谓灭磁,指的是快速消耗励磁回路中的电流。
发电机在运行过程中,如果发生发电机故障等突发事件,则需立刻断开机组和系统的连接,将事故危害降到最小。
但在发电机高速运行过程中,机组定子、转子储存大量能量,因此应最快速度切断励磁电源。
同时应闭合转子回路,尽快的将定、转子绕组储存的能量释放出去。
如不采取措施将会发生定、转子绝缘破坏,甚至烧毁铁芯的事故。
而在闭合转子的时候,设计者有意识的加入了耗能电阻,使其能量消耗过程加速。
减少事故对发电机的损坏,这一过程便是灭磁电阻技术。
图1 灭磁回路以某大型抽水蓄能电站机组为例,其灭磁回路如图1所示。
图1中,FCB1/2为灭磁开关的常开触头,FCB3为灭磁开关的两副常闭触头(并联连接)。
正常运行时,FCB1/2闭合,FCB3断开,励磁电流加在转子上;故障灭磁时,FCB3闭合(它的闭合时间早于FCB1/2的断开时间),将非线性电阻接入转子绕组,使得转子绕组中的能量在非线性电阻中得到消耗。
对于当前的大型同步发电机来说,转子中储存的能量较大,且装设的灭磁开关大多数是移能型而非耗能型开关。
因此发电机灭磁通常采用在励磁回路并联灭磁电阻的方法,将转子中的能量转移到灭磁电阻中得以消耗。
交流电的工作原理及应用
交流电的工作原理及应用简介交流电(Alternating Current,简称AC)是一种电流的形式,它的方向和大小随时间的变化而改变。
交流电在电力传输、家庭电器等领域被广泛应用。
本文将介绍交流电的工作原理及其在不同领域的应用。
工作原理交流电的工作原理是基于电力系统中的发电机原理。
当发电机转动时,产生的旋转磁场是由直流电通过转子产生的。
这个旋转磁场会激励发电机的定子,在定子上产生交流电。
交流电的特点是电流的方向和大小随时间的变化而改变。
在一个周期内,电流会从正向流动到反向,然后再回到正向。
这个周期以特定的频率进行重复,单位为赫兹(Hz)。
应用领域1. 电力传输交流电在电力传输中起着重要的作用。
电力公司通过发电站产生交流电,然后将其输送到家庭和工业区域。
交流电之所以被广泛应用于电力传输,是因为它能够通过变压器进行高效的变换。
变压器可以将高电压的交流电转换为低电压的交流电,以减少能量损失。
2. 家庭电器家庭中的许多电器设备都使用交流电作为能源。
例如,冰箱、电视、洗衣机等家用电器都需要交流电才能正常工作。
由于交流电的频率较高,这些电器设备可以以较小的尺寸和较低的成本来设计。
3. 工业设备交流电在工业设备中被广泛使用。
工厂中的电动机、变压器、发电机等设备都需要交流电才能运行。
交流电提供了高效的能量传输方式,并且可以通过控制电流的频率和电压来实现对工业设备的精确控制。
4. 通信系统交流电在通信系统中也起着重要的作用。
电话、计算机、网络设备等都需要交流电来提供能源。
交流电的方向和大小的快速变化使得通信设备能够进行高频率的信号传输。
5. 医疗设备医疗设备中也使用交流电。
心电图机、医疗成像设备等都需要交流电来提供稳定的能源。
交流电在医疗设备中的应用需要保证电流的稳定性和安全性,以确保患者的健康与安全。
总结交流电是一种方向和大小随时间变化的电流形式。
它的工作原理基于电力系统中的发电机原理。
交流电在电力传输、家庭电器、工业设备、通信系统和医疗设备等领域都有广泛的应用。
ABBUN5000励磁系统灭磁及过电压保护原理分析
ABB UN5000励磁系统灭磁及过电压保护原理分析摘要:本文主要介绍了某电厂1000MW发电机组ABB UN5000励磁系统的灭磁原理及转子过压保护的实现,跨接器在实现移能灭磁和转子过电压保护中发挥着决定性的作用,对其工作原理及动作流程的掌握,有助于在正常运行中发生设备异常情况时能够准确的进行故障分析和定位。
关键词:UN5000励磁系统灭磁转子过电压跨接器灭磁开关0引言励磁系统是电厂中重要的电气系统,包括供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备。
励磁系统在发电机运行时起稳定机端电压、调节发电机之间无功分配、提高系统稳定性的作用。
当发电机出现故障时,为保护发电机及其相关的电气设备,防止事故扩大造成额外的损失,除了将发电机及时从电网解列、切除励磁电源外,还要启动励磁系统中的灭磁装置,以迅速降低转子电流,将发电机机端电压尽快降为零。
目前,发电机励磁系统大多采用移能型的灭磁方案,即将转子能量转移到灭磁电阻上消耗掉。
1 UN5000自并励静止励磁系统灭磁原理目前发电机的正常解列停机方式采用发变组程跳逆功率保护完成,即汽机打闸后,通过主汽门关闭接点加上发电机逆功率信号启动程跳逆功率保护解列停机,保护同时发出命令跳闸灭磁开关。
ABB UN5000励磁系统采用可控硅跨接器实现移能灭磁,灭磁系统有以下部件构成:灭磁开关Q02、灭磁电阻R02、可控硅晶闸管F02及触发单元A02等,如图(1)所示。
图(1)ABB UN5000励磁系统灭磁及过电压保护原理图1.1主要元器件功能(1) V1-V3 可控硅晶闸管:转子正、反向过电压导通晶闸管。
当其任意一个导通时,灭磁电阻就并入到转子线圈吸收转子能量。
(2) K1,K2,K3 灭磁开关跳闸继电器:当灭磁开关跳闸时,继电器 K1 或K2 动作,直接触发V2 和 V3 可控硅,投入灭磁电阻。
串联在 K1 和K2 继电器线圈的电阻是操作电压选择电阻;K2 线圈两端的电容起延时作用,可以让这 2 个继电器先后动作;K3 是备用继电器,没有使用。
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交流灭磁原理在电厂中的应用邹先明 陈小明摘要:本文对葛洲坝二江电厂励磁系统灭磁原理及其存在的问题进行了说明,介绍了几种解决问题的方案,并对其进行了分析比较,重点介绍了交流灭磁及其实现方法,以及交流电压灭磁在葛洲坝二江电厂的应用情况。
关键词:磁场断路器、非线形电阻、移能型灭磁系统、封脉冲。
一、问题的提出葛洲坝电厂发电机组励磁灭磁系统采用DM4型磁场断路器配合ZnO 非线形电阻组成的移能型灭磁系统,其灭磁基本原理如图(1)所示:SCR 为可控硅整流装置,FMK 为磁场断路器,FR 为ZnO 非线形电阻,L 为转子线圈,Ud 表示整流装置输出电压,U k 表示FMK 分闸时建立的弧压,U R 表示ZnO 非线形电阻的电压,E表示转子线圈的电势,从图(1)可以得到关系式:U R =U k -U d (1)I K = I L -I R (2) FR L E图(1)ZnO 电阻的V-A 特性为:I R =CU R α (3)一般α=25~40,C 为常数,与ZnO 电阻的串、并联数有关。
由式(2)可知,当I R =I L 时,I k =0,流过FMK 断口的电流为0,FMK 熄弧,换流成功,转子能量转移到FR 中消耗掉。
由式(1)、(2)、(3)可得:I k =I L -C (U k -U d )α (4)由式(4)可以看到,要想移能成功,即I k =0,则要求U k 满足:UK =(IL/C )1/α+Ud(5)1999年4月3日和2000年5月14、18日,葛洲坝二江电厂6#机连续发生烧毁灭磁开关的事故,这几事故都是由励磁调节器误强励的引起的。
从现场的录波图及记录上分析,当时的功率柜输出电压达1500V左右,输出电流也达5000KA以上,二江电厂的ZnO灭磁电阻动作残压为1280V,这就要求DM4磁场断路器分断时建立近3000V的电压,而实际上DM4磁场断路器不能建立如此高的电压。
从现场情况来看,ZnO灭磁电阻也确实没有动作。
这几次事故给我们提出了一个问题,即如何解决发电机在一些极限情况下的可靠灭磁问题。
如励磁调节器失控误强励时,可控硅的整流输出电压很高,励磁电流也很大,这就要求FMK分闸时能建立很高的弧,实际灭磁开关的建压能力有限,往往不能满足极限情况下的要,从而导致灭磁失败。
为解决以上问题,使ZnO阀片可靠动作灭磁,我们考虑了三种方案:一是降低ZnO阀片的残压值,这将要延长灭磁时间,不利于发电机的快速灭磁,而且在机组运行时,流过ZnO阀片的漏电流也会增大,这会加速ZnO阀片的老化;二是选用能够建立更高弧压的灭磁开关或者灭弧室能容量更大的开关,我们查阅了很多知料,进行了许多考察,都没能够找到合适的灭磁开关;第三,就是采用交流灭磁原理灭磁,这种方法简单易行,且十分可靠。
1999年10月17日,东北电管局、白山电厂、葛洲坝电厂、合肥凯立电子公司在凯立公司进行了交流电压灭磁原理的试验,2000年5月15日,又在白山电厂2#机进行了该项目的试验,这些试验都非常成功,证明交流电压灭磁切实可行。
交流电压灭磁的原理就是将可控硅整流装置交流侧电压引入直流侧,使可控硅的输出电压Ud成为一个交变电压,由式(4)可以看到,当Ud<0时,在不需要灭磁开关建立很高的电压情况下就能迅速将转子中的能量转移到ZnO阀片中消耗掉,而达到灭磁的目的。
交流电压灭磁实现方法也很简单,只要在磁场断路器分闸之前,切除可控硅上的触发脉冲,由于发电机转子是一个大电感线圈,其电流不能突变,最后开通的一组可控硅将始终保持开通状态,相当于一个闭合的开关,这样,交流电压就被引入直流回路。
二、交流灭磁的实现方法要实现交流电压灭磁,就要可靠地切除可控硅的触发脉冲,根据具体的情况,切除脉冲的方法有很多,如断开脉冲放大电源、用软件封脉冲等。
我们采用的是附加一个24V直流电源来控制脉冲变压器的输出,用硬件封脉冲的方法来实现交流电压灭磁。
1、封脉冲的条件交流电压灭磁是机组在事故时采取的灭磁措施,不能对机组的正常运行和开、停机过程产生影响,因此,封脉冲必须满足以下条件:(1)、发电机正常运行时和正常停机过程中不能封脉冲。
正常运行要防止误封脉冲,否则就会造成发电机失磁,发生事故。
正常停机时,转子中的能量能够通过可控硅工作在逆变状态转移到交流侧,若将脉冲封住,则在转子线圈里面的电流将是一个脉动的直流电流,转子中的能量需要全部消耗在转子电阻上,反而不利于灭磁。
若用磁场断路器分断励磁电流,对设备本身是有损害的。
(2)、事故停机时,要在保护出口动作,且主断路器分闸以后,再封住脉冲,将交流电压引入直流回路。
若封脉冲太早,在主断路器分闸之前就封住脉冲,有可能因发电机失磁而引起事故扩大。
因此,我们采用了如图(2)所示的封脉冲控制电路:图(2)图(2)中,电容C和电阻R起抗干扰作用,68CJ为保护出口继电器的重复继电器,63CJ为主断路器位置重复继电器,如图(3)所示:+KM -KM图(3)保护出口继电器BCJ动作,68CJ线圈励磁,其常开接点闭合,主断路器DL分闸,63CJ线圈失磁,其常闭接点闭合。
因此,当BCJ动作且DL分闸后,封脉冲电源接通,将脉冲变压器的脉冲输出封死。
2、封脉冲的时间为了可靠实现交流灭磁,需要在磁场断路器分闸前将脉冲封住,而磁场断路器分闸后,封脉冲要保持一段时间,在换流过程完成,磁场断路器断口熄弧之后,再开放脉冲。
由于封脉冲采用的是电子电路,反应速度很快,而磁场断路器的分闸线圈有一定的固有分闸时间,因此,能够保证在磁场断路器分闸前将脉冲封死。
关键是封脉冲如何保持,保持多长时间的问题。
在不影响其他回路的前提下,我们更换了68CJ的型号,利用68CJ的延时返回接点,能保证在灭磁过程中将脉冲封住。
我们对封脉冲的时间与磁场断路器的分、合闸时间的时差进行了测量,封脉冲时间比磁场断路器分闸时间早约20ms,磁场断路器分闸后,封脉冲的保持时间为约750ms,而换流过程一般在几十毫秒甚至更短时间内完成。
3、采用硬件封脉冲的优点(1)、可靠性高,抗干能力强。
在封脉冲的电路中,中间元件很少,整个回路可靠性很高,RC并联回路提高了封脉冲回路的抗干扰能力。
消除了误封脉冲的隐患。
(2)、切除脉冲速度快。
从68CJ接点闭合、DL辅助接点闭合,投入24V电源到封住可控硅的触发脉冲,时间很短,能够保证在灭磁开关分闸之前就能封住脉冲。
(3)、简单方便,容易实施。
不需要增加额外的设备和安装空间,只须将脉冲变压器电路略加改进便能实现交流灭磁。
四、交流电压灭磁在葛洲坝电厂的试验及运行情况从2001年11月开始,我们先后在葛洲坝电厂7号机、6号机实施了交流灭磁方案,在现场我们对交流电压灭磁进行了一系列试验:1、测量封脉冲时间与磁场断路器分、合闸时间的时差由于封脉冲的电路都是电子电路,从投入封脉冲电压到将脉冲逢住时间很短,因此,可以认为投入封脉冲电压的时间就是封住脉冲的时间,断开封脉冲电压的时间就是开放脉冲的时间。
我们利用一个毫秒计测量时差,首先利用封脉冲电压的上升沿启动毫秒计计时,磁场断路器触头分闸停止毫秒计计时,模拟保护出口动作,共做了3次试验,每次测量的结果都是封脉冲比磁场断路器分闸早20ms左右;再利用磁场断路器触头分闸启动毫秒计计时,封脉冲电压的下降沿停止毫秒计计时,模拟保护出口动作,共做3次,每次测量的结果都是断路器分闸比开放脉冲早750ms左右。
2、抗干扰试验因为在机组正常运行时,封脉冲回路是电压的不投入的,只有回路因电磁感应产生的干扰电压可能会引起误封脉冲,我们人为在封脉冲回路的周围施加的很强的电磁干扰,都没有发生误封脉冲的情况。
3、灭磁试验及录波在前面的试验正确无误后,我们进行了发电机的灭磁试验,我们先后进行了交流电压灭磁和普通的移能灭磁,并记录下转子电压波形。
图(4)交流电压时转子电压波形图(5)普通移能灭磁时转子电压波形图(4)和图(5)分别是葛洲坝二江电厂6#机交流电压灭磁试验和普通移能灭磁试验的转子电压录波图。
从图(4)可以看到,转子电压有约30ms的交流电压波形,这表明封脉冲后交流电压进入了直流回路,实现交流电压灭磁的方法是成功的。
当转子电压为一个稳定的负值时,表明已经换流成功。
转子电流已转移到ZnO灭磁电阻上。
从图(4)和图(5)的比较中可以看到,交流电压灭磁的换流速度比普通的移能灭磁速度更快,从图(4)中看到,录波开始1.34s之后,脉冲被封住,根据前面试验的结果,封脉冲后约20ms磁场断路器分闸,那么,磁场断路器分闸之后,不到10ms即换流成功,从图(5)中看到,录波开始1.174s后转子电压开始减小,表明磁场断路器分闸,到约 1.208s换流成功,时间超过30ms。
这样,交流电压灭磁时,磁场断路器的燃弧时间更短,弧电压也更低,电弧能量就更小,对磁场断路器触头的损伤更小。
3、交流电压灭磁机组的运行情况葛洲坝二江电厂6#机和7#机进行交流灭磁改造后,已运行近半年,运行情况一直很好,没有发生过任何误封脉冲的情况,其中7#机还在误强励的情况下成功灭磁一次。
2002年4月6日,7#机在做PSS试验在,附加干扰信号时发生误强励,串并变过流保护出口动作跳闸,磁场断路器跳闸灭磁成功。
2000年5月18日,6#机在开机试验中,串并变保护整定值与7#机相同,在起励过程中发生误强励,串并变过流保护动作,当时磁场断路器跳闸灭磁失败。
交流电压灭磁的改造是成功的,达到了预期的目的。
参考文献1、《无机械开关快速移能灭磁技术》李自淳、刘福国等2、《交流灭磁探讨》李自淳3、《交流灭磁装置作为同步发电机灭磁及过电压保护的探讨》张国勇、郭思君。