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励磁系统逆变灭磁原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊励磁系统逆变灭磁原理，这可真是个超级有趣的玩意儿啊！
你想想看，就像一辆飞速行驶的汽车，要想让它稳稳地停下来，得有一
套巧妙的制动系统吧？励磁系统的逆变灭磁原理就有点儿类似这个！比如说，在发电机运行的时候，励磁系统就像是给发电机注入了强大的动力，让它能呼呼转起来发电。
那要是遇到特殊情况，需要快速停止发电呢，这时候逆变灭磁就上场啦！它就像一个超级厉害的“刹车”，能迅速把能量给消耗掉，从而让发电机安全地停下来。
咱举个例子哈，有一次工厂里的发电机突然出了点小状况，需要紧急停机。
这时候，励磁系统的逆变灭磁就发挥大作用啦！它迅速行动起来，就像一位经验丰富的消防员，迅速扑灭了可能引发危险的“火苗”。
要是没有它，那后果可不堪设想啊！
那这个逆变灭磁原理到底是怎么工作的呢？其实啊，它是通过把励磁电
流反向，让电流从原来的输出变成输入，就像一条原本向前流动的河流突然开始倒流啦！这样一来，能量就被快速地消耗掉，灭磁的目的不就达到了嘛！
哎呀，说真的，这励磁系统逆变灭磁原理真的太重要了！它就像我们生活中的守护者，默默地保障着各种设备的安全运行。
所以啊，咱可不能小瞧了它，得好好去了解它、研究它。
只有这样，我们才能让这些设备更好地为我们服务呀！反正我是觉得它超级厉害，你们觉得呢？。
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。
第五章同步发电机的灭磁第一节概述近年来，随着主机容量的增加，发电机的自动灭磁系统越来越受到重视。
特别是对于采用快速励磁系统的同步发电机而言，当电机内部出现故障时，要求尽快地灭磁以缩短在故障点的燃弧时间。
当采用发电机-变压器组接线时，在发电机外部至变压器以及主断路器连接的导线上出现故障时，发电机也需要快速灭磁。
当发电机定子绕组发生接地时，将产生接地故障电流。
如果发电机中性点经高电阻接地，一个定子线棒的绝缘被击穿，故障电流较小，铁芯损伤不会太严重。
如果故障电流较大，除击穿线棒绝缘外，还将有严重的铜和铁芯的烧坏，这种故障至少需要更换损坏的绝缘，甚至部分地拆修发电机的定子铁芯。
从这一观点出发，有的制造厂认为发电机可以不用灭磁开关，对于生产具有无刷励磁系统机组的厂家，更倾向于这一观点。
因为在小电流故障时，并不需要快速灭磁，而当大故障电流时，快速灭磁能否限制铜以及铁芯的损坏仍有争议。
如果认为不采用快速灭磁装置，在某些场合本来很小的损坏会导致更大的烧损事故。
采用简单而有效的快速灭磁装置还是有必要的。
特别是现代大型水轮发电机多采用单元式接线，为降低发电机、变压器及高压电缆（若有的话）故障所造成的损害，希望发电机在此情况下能快速灭磁。
由于汽轮发电机转子本身的巨大阻尼作用，使汽轮发电机的快速灭磁变得十分困难。
但对水轮发电机，快速灭磁是可以实现的，并且具有十分重要的意义。
如上所述，对发电机灭磁系统的主要要求是可靠而迅速地消耗存储在发电机中的磁场能量。
最简单的灭磁方式是切断发电机的励磁绕组与电源的连接。
但是这样将使励磁绕组两端产生较高的过电压，危及到主绝缘的安全。
为此，灭磁时必须使励磁绕组接至可使磁场能量耗损的闭合回路中。
目前灭磁系统就其原理而言，主要有以下几种方式：（1）具有短弧栅片的灭磁系统；（2）利用非线性电阻的灭磁系统；（3）利用恒值电阻的灭磁系统。
如按磁场能量的消耗方式而言，在灭弧栅片式灭磁系统中，磁场能量主要消耗在开关中，可称为耗能型。
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。
发电机灭磁断路器跳闸保护原理1. 引言1.1 发电机灭磁断路器跳闸保护原理发电机灭磁断路器跳闸保护原理是电力系统中非常重要的一部分，它能够在发电机出现故障时及时跳闸保护，确保系统的安全运行。
发电机灭磁断路器能够有效地保护发电机免受短路、过载等故障的影响，同时能够有效地保护发电机的绝缘系统不受损坏。
在电力系统中，发电机灭磁断路器的作用至关重要，它可以在发电机出现故障时迅速切断电路，防止故障扩大导致事故发生。
发电机灭磁断路器的工作原理是通过检测发电机的电流、电压等参数，当超出设定值时，断开电路以实现跳闸保护。
影响跳闸保护的因素包括电流大小、电压变化、温度等多种因素，需要进行综合考虑。
跳闸保护的应用范围非常广泛，不仅用于发电机，还可以用于输电线路、变电站等电力设备。
发电机灭磁断路器的重要性不言而喻，它是保障电力系统安全稳定运行的关键设备之一。
跳闸保护的可靠性直接关系到电力系统的安全性，因此需要不断改进技术，提高可靠性。
未来发电机灭磁断路器跳闸保护技术将继续发展，更加智能化、高效化，以满足电力系统日益复杂的运行需求。
2. 正文2.1 发电机灭磁断路器的作用发电机灭磁断路器是发电机保护系统中的重要组成部分，其作用主要包括以下几个方面：1. 防止发电机过热：发电机在运行过程中会产生大量的热量，如果发电机过载或短路等故障发生，可能会导致发电机过热，进而损坏发电机绕组。
灭磁断路器可以在发生故障时及时切断电路，避免发电机过热。
发电机灭磁断路器的作用是保护发电机系统安全稳定运行，防止发生损坏和事故，保障发电机可靠运行。
通过及时切断电路，灭磁断路器能够有效地保护发电机及其相关设备，提高发电机的使用寿命和运行效率。
2.2 发电机灭磁断路器的工作原理发电机灭磁断路器的工作原理是通过监测发电机的电流和电压状态，当发电机出现过载、短路或其他故障时，灭磁断路器会迅速跳闸，切断发电机与电网之间的连接，保护电网和发电机不受损坏。
具体来说，发电机灭磁断路器内部包含了电流传感器和电压传感器，它们监测发电机的电流和电压波形，当电流或电压超过设定的阈值时，灭磁断路器会触发跳闸动作。
发电机灭磁工作原理发电机是一种将机械能转换为电能的装置，通过产生磁场并使导体在该磁场中运动，从而产生电动势。
然而，在某些情况下，我们可能需要使发电机的磁场消失或减弱，这就是发电机灭磁的工作原理。
本文将介绍发电机灭磁的原理及相关应用。
发电机灭磁的原理灭磁是指通过一定的方法，将发电机的磁场降低到一个很低的水平或完全消除。
通常情况下，经过一段时间的运行，发电机会产生一定的磁化量，导致磁场过强，这可能会对设备和电路产生不利影响。
因此，需要通过灭磁来恢复磁场的正常水平。
发电机灭磁的原理可以通过反向激磁和短接两种方法来实现。
1. 反向激磁法反向激磁法是通过改变发电机的励磁电流方向来达到灭磁的效果。
正常情况下，发电机的励磁电流是沿着一定方向流动的，使得磁场形成。
而通过改变励磁电流的方向，使其与原先的方向相反，可以抵消原有的磁场，从而实现灭磁的效果。
这种方法需要在操作中精确控制反向激磁的时间和电流大小，以确保达到良好的灭磁效果。
一般情况下，通过逐渐减小励磁电流的大小，使其趋近于零，然后再逆转电流方向，最后将励磁电流变为零，以实现灭磁。
2. 短接法短接法是通过将发电机的绕组进行短接，使电流形成一个环路并在绕组内部流动，从而产生一个相互抵消的磁场，达到灭磁的效果。
在实际操作中，可以使用专门设计的短接装置将发电机的绕组进行短接，使得绕组中的电流形成一个环路。
由于环路内的电流互相抵消，使得发电机的磁场逐渐消失。
发电机灭磁的应用发电机灭磁广泛应用于发电厂和实验室等场合。
1. 发电厂在发电厂中，灭磁通常是在发电机停机后进行的。
当发电机停机时，需要及时灭磁以防止磁场对设备和电路产生不利的影响。
发电厂通常会使用自动灭磁装置，通过预设的程序来控制发电机的灭磁过程。
当发电机停机后，自动灭磁装置会根据预设的程序，自动进行灭磁操作，确保磁场的正常消失。
2. 实验室在实验室中，发电机灭磁常用于取消电磁干扰的影响。
由于实验室中的精密仪器对电磁干扰非常敏感，如果发电机的磁场过强，可能会对实验结果产生干扰。
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。
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2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残×1/1.2～1.3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。
5.选取阀片数量时应注意考虑安装方式，一般一条组件上压装4组（残压低于1000V时最多可压装5组），每组中最多可串连3片（残压低于800V时最多2片），每组单独配一个熔丝；也可采用双抽头式，即一条组件上压装8组，每两组共用一个熔丝。
（3）非全相过电压保护器残压的选择：U非全相＝U残 × 1.5（4）尖峰吸收器SPA不加SPA出现的尖峰值为：U i＝2.5 × U acU尖峰残压＝U ac × 1.12 × 1.5电容参数：CJ41 20μ/630V电阻参数：RX20 100Ω/100W（5）电源侧过电压保护比非线性灭磁电阻残压略高。
例：哈尔滨第三发电厂1＃机额定功率200MW 三机励磁方式U fN＝450VI fN＝1765A交流励磁机额定输出电压：415V灭磁电阻残压： 1350V 额定能容：0.36MJ非全相及大滑差保护残压：2025V电源侧保护阀片： 1550V（6）KPT组件及D2KPT组件是由可控硅KPT、二极管D1组成，其参数选取：I fN＞1000A 时，二极管D1、D2选ZP1000A/3200V，KPT选1000A/3200V；500A＜I fN＜1000A时，二极管D1、D2选ZP800A/3200V ，KPT选8 00A/3200 V；I fN＜500A 时，二极管D1、D2选ZP500A/2500V ，KPT选500A/2500V 。
