发电厂励磁系统灭磁原理

发电机灭磁原理介绍二零一四年十二月2二灭磁主要器件选型目录三灭磁技术一灭磁原理及分类灭磁系统的主要作用灭磁装置的性能要求快速性电路和结构简单可靠反压3-5倍Uf足够的分断能力足够的灭磁容量灭磁系统的分类三相全控桥整流来提供励磁的发电机组正常停机，应采用逆变灭磁逆变灭磁时要求整流桥交流进线电压正常，以保证可控硅整流桥换相正确。优点：操作简单，无须跳开磁场断路器，磁场断路器和灭磁电阻不需要消耗能量对于自并励系统，逆变时Uf也随If减小而减小正常逆变灭磁6灭磁系统的分类按开关功能分：耗能型灭磁：磁场断路器消耗磁场能量(已逐渐被移能型所取代)移能型灭磁：灭磁电阻消耗磁场能量01按灭磁方法分：直流灭磁交流灭磁冗余灭磁02按灭磁电阻分：氧化锌非线性电阻灭磁碳化硅非线性电阻灭磁线性电阻灭磁组合灭磁03事故停机灭磁UR=UK-USCR，移能型磁场断路器+灭磁电阻交流灭磁交流灭磁电路原理交流灭磁动作过程冗余灭磁冗余灭磁：同时采用两种及以上的方法灭磁冗余灭磁举例：下图采用了交直流多重灭磁方案，不仅在励磁直流侧设置有大型直流磁场断路器，而且在励磁交流侧设置有交流磁场断路器，同时辅助封脉冲确保灭磁的可靠性。10二灭磁主要器件选型三灭磁技术一灭磁原理及分类磁场断路器其他参数：额定短时电流额定短时电压额定分断电流额定电压最大分断电压额定连续电流磁场断路器主要选型参数：1.1NLNII𝑈𝐾𝑚𝑎𝑥MAX(𝑈𝑀+𝑈𝑍)𝑈𝑁1.4∗2𝑈2瑞士赛雪龙HPB：单断口，双跳闸线包，合闸后机械保持，灭弧栅片为金属片，长弧切割灭磁原理瑞士赛雪龙UR：单断口，单跳闸线包/双跳闸线包，合闸后永磁保持，灭弧栅片为金属片，长弧切割灭磁原理磁场断路器GERapid：单断口，双跳闸线包，合闸后机械保持，灭弧栅片为金属片，长弧切割灭磁原理雷诺CEX：双断口+常闭触头，双跳闸线包，合闸后机械保持，灭弧栅片为金属片，短弧切割灭磁原理磁场断路器14金属栅片（a）将电弧分割为短弧（b）拉长电弧狭缝灭弧灭弧片电弧移动耐电弧材料短弧直流断路器，其灭弧栅主要由金属片构成，外加绝缘材料隔断防止飞弧短路。断路器分断时电弧将被分成若干长度近似相等串联的短弧，此种断路器每个间隔的弧压一般在25-30伏左右，断路器分断时产生的最大弧压可以根据弧栅间隔的数量确定；长弧直流高速断路器，其灭弧栅主要由金属片和覆盖的绝缘材料构成，其灭弧栅尺寸较大，绝缘材料一方面用来形成绝缘间隔以允许电弧在磁场的作用下被弯曲拉长，另一方面起到隔断防止飞弧短路的作用。这种断路器采用拉长电弧的方法来提高弧压，通常采用快速分断并辅助磁吹或气吹的方法，把电弧压入或引入栅片达到拉长电弧的目的弧压特点非线性电阻通常以非线性电阻系数β来表征，相应的特性表达式为：CIU灭磁电阻选型三要素（综合考虑）：最大灭磁电流、最大灭磁残压、最大灭磁容量灭磁电阻的选型依靠灭磁容量仿真，其伏安特性与仿真结果采用迭代的方法计算。2014/12/1716工况灭磁时间发电机总储能灭磁电阻耗能最大灭磁残压最大转子电流三相短路1.9s9.89MJ6.73MJ1918.1V13000A负载误强励4.3s5.43MJ4.07MJ1671.9V7110.8A空载误强励8s3.01MJ2.25MJ1317.4V5110.6A灭磁仿真结果机组参数：额定容量S=1120MVA额定电压Un=27kV额定电流In=23949A额定功率因数为0.9额定励磁电压437V额定励磁电流5041AXd=2.12，Xl=0.17；Xd′=0.24/0.20（不饱和值/饱和值）；Xd“=0.21/0.17；Xq=2.12，Xq“=0.21/0.18；rf=0.0847Ω；Td0′=9.1s，Td0=0.07sTq0=0.13灭磁电阻容量计算2014/12/1717机端三相短路1414.51515.51616.51717.518-0.500.511.522.5x104励磁电流励磁反压1414.51515.51616.51717.518024681012x106转子电阻耗能灭磁电阻耗能总耗能14151617181920212223-2000-1000010002000300040005000600070008000励磁电流励磁反压141516171819202122230123456x106总耗能灭磁电阻耗能转子电阻耗能141516171819202122232425-2000-10000100020003000400050006000励磁电流励磁反压14151617181920212223242500.511.522.533.54x106转子电阻耗能灭磁电阻耗能总耗能负载误强励空载误强励灭磁容量仿真18二灭磁主要器件选型目录三灭磁技术一灭磁系统概况线性电阻：优点：简单可靠维护便利缺点：灭磁速度慢非线性电阻（ZnO）：优点：灭磁残压容易控制，恒压灭磁，灭磁速度快缺点：多次投入灭磁后特性变差及老化问题非线性电阻（SiC）：特性介于线性和非线性之间，不能达到恒压灭磁，灭磁速度也较慢。大型发电机组励磁电流大、励磁电压高，快速与安全可靠的灭磁是一个必须要解决的难题。组合灭磁技术组合灭磁（线性+ZnO）：由于ZnO的限压作用，把灭磁电压限制在机组允许的安全范围内，线性电阻阻值可以选大（5倍左右），加快正常工况灭磁速度；减少了ZnO电阻的投入次数，提高ZnO的使用寿命，降低维护量。兼顾灭磁的可靠、安全、快速的要求，创新性地使用线性电阻＋非线性电阻的组合灭磁方式。在灭磁电流较小时，灭磁任务完全由线性电阻承担；灭磁电流较大时，励磁绕组中比额定电流稍大的部分通过线性电阻，其余部分的电流由非线性电阻承担。组合灭磁技术提高换流速度和成功率跳直流磁场断路器灭磁时，采用辅助封脉冲的手段，利用可控硅阳极电压的负半波与磁场断路器的弧压叠加，实现交直流混合灭磁。多重灭磁技术最优灭磁时序保护跳励磁令逆变灭磁硬件封脉冲交流灭磁开关直流灭磁开关调节器逆变令机械跨接器电子跨接器事故时，保护跳励磁系统的灭磁时序图高电平代表合位、低电平代表分位Uf20%或If5%减小对磁场断路器、灭磁电阻的冲击2014/12/1723现场灭磁波形-自并励2014/12/1724实测灭磁时序外跳2信号来电子跨接器动作封脉冲直流磁场断路器分断逆变交流开关分断21ms后22ms后2ms后4ms后58ms后机械跨接器合闸约20ms后2014/12/1725现场灭磁波形-他励谢谢！期待与各位专家的交流