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发电机灭磁失败原因分析及改进措施陈小明（葛洲坝水力发电厂443002 湖北宜昌市）摘要：针对近期某发电厂发生的灭磁开关烧毁事故，本文介绍了由双断口灭磁开关（FMK）和ZnO非线性电阻构成的灭磁系统的工作原理，分析了其灭磁失败的主要原因，并提出了减轻灭磁开关灭弧负担，保证灭磁成功的改进措施：(1)降低ZnO非线性电阻的残压；(2)在ZnO非线性电阻两端并联线性电阻，以得到一条近似SiC非线性电阻的伏安特性，现场工业试验已验证其有效性。
关键词：励磁装置灭磁开关非线性电阻0 引言1999年4月3日，某一大型水轮发电机组的励磁装置因强励失控，励磁电压和电流最高达到1200V和3800A，造成励磁变压器过流保护动作，机组停机灭磁。
而在这一灭磁过程中，却发生了灭磁开关严重烧毁的事故。
本文分析了其主要原因，并提出了减轻灭磁开关负担，保证灭磁成功的改进措施。
1 灭磁原理介绍该机组的励磁装置灭磁系统由DM4-1600双断口灭磁开关（FMK）和ZnO 非线性电阻（Rf）组成，其灭磁原理图如图１所示。
Uk1Uk2虚线连接的电阻R是本文的改进措施之一图１灭磁原理图Fig.1principle of de-excitation在图1中，二极管D保证Rf只在发电机励磁电压Uf反压时(即下正上负)时投入，Rf两端的工作电压即阀片残压为1500V。
正常运行时，FMK合上，可控硅整流桥SCR输出整流电压Ud和整流电流Id，Uf正压（即上正下负）。
FMK 跳闸灭磁时，其双断口同时断开，触头拉弧并将电弧吹入灭弧罩，电弧在FMK 双断口形成电弧电压Uk1和Uk2，极性如图1所示。
以此同时，Uf由正压变负压，当Uf大于Rf的残压1500V时，励磁电流If流经Rf，FMK双断口电弧熄灭，磁场电流由FMK转到Rf上来，Uf仍被限制在1500V，If按直线衰减，直到Uf 和If均为零，转子磁能变为热能，发电机灭磁成功。
2 灭磁失败原因分析灭磁成功的关键是磁场电流由FMK转移到Rf上来，其转移时间约为40毫秒。
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。
文章编号:10072290X(1999)0420044203发电机灭磁及转子过电压保护回路的改进范云滩,刘立瑞(云浮发电厂,广东云浮527328)摘 要:分析了发电机现有的灭磁与转子过电压保护装置存在的问题,提出在发电机原有励磁回路加装ZnO快速灭磁及过电压保护装置的改进措施。
关键词:同步发电机;灭磁;转子过电压;高能氧化锌压敏电阻中图分类号:TM30713 文献标识码:AImprovement on protective circuit of generator de2excitation and rotor over2voltageFAN Yun2tan,L IU Li2rui(Yunfu Power Plant,Yunfu,Guangdong527328,China)Abstact:The de2excitation and rotor over2voltage protecton is important to the safety operation of synchro generators.However, the said protection device popularly used in China can hardly ensure the safety operation of generating units nowadays.Consequently, this paper presents a new protective device,which is based on ZnO voltage2sensitive resistance,and gives a detailed introduction to its principles and functions,etc.K ey w ords:synchro generator;de2excitation;over2voltage of rotor;ZnO resistance 我国目前在同步发电机上广泛使用的DM2型灭磁开关是50年代仿苏产品,该开关结构复杂,对维护要求较高,在切断小电流时灭弧性能相对较差。
电气技术高研班系列培训教材同步发电机励磁系统灭磁及过电压保护技术发展方向第一章引言1．1发展概况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。
当发电机组内部发生短路或发电机出口变压器出现短路故障时，灭磁可使发电机的感应电势迅速下降至零，尽可能减少故障造成的损失。
八十年代以前国内由于发电机组容量小，主要是直流励磁机励磁。
随着发电机机组容量的增加，又出现了由直流励磁机带交流励磁机，再加二极管整流给发电机励磁的三机励磁系统。
这两种励磁系统的励磁电源输出电压平稳，电压纹波系数小，调节反应速度慢，强励倍数小，基本上采用灭磁开关串联灭磁。
三机励磁系统的灭磁电路接线简单，灭磁速度较直流励磁机系统的要快，因开关动作次数少，开关本身一些问题未能暴露出来。
到八十年代，发电机单机容量越来越大，三机励磁的缺点越明显，如发电机体积庞大，机轴长，震动大，造价高，顶值倍数低，调节反应速度慢等等。
随着硅元件技术的不断成熟，出现了可控硅静止励磁系统即自并励系统。
该系统具有：功耗小，机轴短，震动小，厂房小，造价低，调节反应速度快，顶值倍数大的优点。
随着发电机单机容量的增加，可控硅快速励磁系统的采用以及励磁功率的加大，耗能型的短弧栅片灭磁系统能力不足，灭磁开关拒动及小电流不能吹弧等问题越来越充分地暴露出来，尤其是上个世纪八十年代初期，曾多次发生DM2灭磁开关烧毁事故，甚至因此而导致发电机定子或转子烧伤的事故。
1983年白山电厂投运的300MW水电机组是当时国内水轮发电机组中单机容量最大，转子时间常数最长，阳极电压最高，采用了可控硅自并励系统的机组。
转子灭磁是用两台DM2-2500型灭磁开关串联灭磁方式。
正常灭磁时，灭磁速度快；而强励、误强励时，灭磁速度慢，每次灭磁，灭磁开关的弧触头、灭弧室烧损严重；逆变时，威胁转子绝缘电压，甚至导致转子绕组绝缘击穿；而由于阳极电压达1300伏，换向尖峰电压可达4200伏，致使励磁系统常常出问题，引起误强励，导致灭磁开关动作次数增加，开关动作次数的增加，使得开关本身的许多问题暴露出来。
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回路改造作者：琚海军刘瓒裴会江来源：《科学与财富》2010年第11期[摘要] 分析原有发电机灭磁与转子过电压装置存在的问题，针对存在问题，将励磁回路中的灭磁开关及过电压保护装置进行技术改造。
[关键词] 同步发电机灭磁转子过电压高能氧化锌压敏电阻ZnO1.原有灭磁与转子过电压保护装置存在的问题原有灭磁与转子过电压保护装置是中国科学院等离子物理研究所94年的产品。
灭磁开关是DM2型，该开关结构复杂，其灭磁能力有限，强励时灭磁时间长，灭磁时发电机转子回路承受电压过高，定子和转子的安全受到严重威胁。
转子过电压保护装置的ZnO电阻体积小，能容量小，数量多，各并联支路伏安特性不一致，能量吸收误差偏大，经常出现烧限流保险现象，缺少非全相及大滑差异步运行过电压保护装置，将有可能危及机组安全运行。
2.FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理及作用FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置是安徽合肥凯立的产品，该装置配备了DM4型灭磁开关，采用高能氧化锌压敏电阻并增加了非全相及大滑差异步保护装置，使发电机的过电压保护更可靠、更完善。
发电机灭磁及过电压保护装置原理图2.1转子过电压保护FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置以大容量ZnO电阻作为主保护元件，过电压能量吸收元件直接并接在被保护设备即转子绕组两端。
当发生解列灭磁或全停故障时，发电机与电网系统断开，通过灭磁开关建立弧压迫使高能ZnO电阻导通，吸收转子能量并将转子磁能衰灭至零。
2.2转子系统产生的过电压工况发电机转子系统产生过电压工况有多种，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大滑差异步运行而产生的转子系统过电压，此种过电压能量大，破坏力强，且时间无法预测；（3）转子正向过电压；（4）电源侧过电压；综上所述，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，FMB31型过电压保护装置就是针对上述过电压进行选配保护元件。
