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安徽海泽森电气有限公司 

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同步发电机转子灭磁及过电压保护装置(HZSM)
【日期】 2013年9月29日   【浏览】 [1195]

一、概述
所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场能量尽快地衰减。同步发电机组或变压器发生内部故障时,虽然发电机与系统断开,但磁场电流产生的感应电势将维持故障电流,对电机绝缘造成损坏,甚至烧坏铁芯。为了尽可能地缩短故障点电弧燃烧时间,防止事故扩大,要求在转子绝缘允许的情况下,尽快地将转子磁能衰灭到零。
通常所用的灭磁方法有“线性电阻灭磁”;“励磁机灭磁”;“灭磁开关灭磁”;“逆变灭磁”;“非线性电阻灭磁”。前4种灭磁效果均不及“非线性电阻灭磁”。“非线性电阻灭磁”包括碳化硅非线性电阻和氧化锌非线性电阻(ZnO),但碳化硅非线性系数小、漏电流大、灭磁时间长,其效果不如氧化锌。
ZnO是目前所知的最理想的灭磁材料,目前国内基本上都采用此种灭磁材料。其灭磁时间是理想灭磁时间的20/19倍,是最为接近理想灭磁的灭磁方式。主要有以下优点:
1、氧化锌阀片单位体积能容量大,可做到300J/cm3,单只阀片可做到20KJ/只。
2、保护性能好,残压比[5.2]仅为1.5,灭磁时转子电压几乎被限制在一个定值,不随电流的变化而变化,十分接近理想灭磁。
3、漏电流[5.3]小,氧化锌阀片漏电流一般小于50uA,漏电流愈小,在正常工况下氧化锌阀片耗散的功率愈小,阀片的老化愈慢,性能愈好。
4、老化寿命[5.4]长,阀片能够在持续运行电压Ue=0.75U10mA(即荷电率[5.5]为0.75)下,工作100年。
我公司经过多年的研究与探索,开发生产的“发电机转子过电压及灭磁保护装置”技术领先,设备精良,含有两项国家专利,具有国内同类产品所无法比拟的优点,已在国内众多的大型电厂实际运行中得到验证,并被写入电力系统的设计规程。
二、过电压灭磁保护方案的选择及其特点
发电机转子系统需要灭磁及过电压保护的工况有多种,最常见的有:1)灭磁过电压:此种过电压时间短,能量集中;2)由于发电机非全相或异步运行而产生的转子系统过电压,此种过电压能量极大,破坏力极强,且时间无法预测;3)转子正向过电压;4)电源侧过电压。一个完备的保护方案必须能够对上述各种过电压都有保护功能,所以,针对上述各种过电压,我们选配保护元件如下:
1)灭磁保护器FR1,对灭磁过电压进行保护,为了保证灭磁装置的优良品质,我们做到了:对灭磁能量的精确计算;对每片阀片采用先进技术进行测量并保证精度;对阀片作全电流的测试;用均能的原则对阀片进行合理的组合匹配,保证各并联支路的能量吸收误差小于2%。
2)发电机非全相及大滑差异步运行保护器FR2,当出现非全相及大滑差异步运行而产生剧烈正反向过电压时,将过电压限制在安全范围内。随着保护器吸收能量的增加和温度的升高,保护器导通电压迅速下降直至形成几乎短路的电流通路,这样就确保在故障情况下流经保护器的电流在转子中产生抵消定子反转磁场的相反磁场。同时FR2可对转子侧正向过电压进行保护,将两种过电压保护合二为一,克服了国内同类产品无法保护非全相及大滑差异步运行过电压的缺点。保护器内部采用了关键的专利技术进行保护,为公司的专利产品。
3)电源侧过电压保护FR3,对电源侧的过电压能可靠保护。
三、灭磁保护装置原理图
1)灭磁保护装置一次原理图见附图。
四、元器件选配及参数选择
若定制灭磁过压保护装置,订货商应提供以下参数
发电机机组类型及容量、励磁方式、额定励磁电压、额定励磁电流、空载励磁电压、空载励磁电流、强励倍数及时间、灭磁开关型号、静止可控硅自并励系统中励磁变副边电压等。我公司根据客户提供参数进行元器件选配及参数选择。
五、术语
5.1 氧化锌残压U:使阀片流过100A的电流,此时阀片两端的电压值。
5.2 残压比:阀片流过100A电流时的电压与流过10mA电流的电压比值,即 。
5.3 漏电流:在氧化锌电阻两端施加 U10mA电压时的直流泄漏电流
5.4 老化寿命:氧化锌电阻承受标称能量所能承受的冲击次数。
5.5 荷电率:氧化锌电阻能够承受的长期施加于其上的工作电压与氧化锌电阻10毫安电压的比值。

 

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