最新dlt294-《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》学习疑惑

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。

发电机转子灭磁与过压保护装置的改进
杜久强;段振国
【期刊名称】《电力自动化设备》
【年(卷),期】2009(029)006
【摘要】介绍了某水电厂发电机组灭磁及过电压保护装置的设计原理:正常停机时不跳灭磁开关.利用晶闸管灭磁;事故情况下跳开灭磁开关,其常闭辅助接点接通,将转子能量主要消耗在电阻上.但在实际运行中会遇到灭磁开关触头烧毁,限压二极管损坏等问题.通过理论分析并进行了2次技术性改进:一次是利用非线性电阻及二极管的特性形成续流分流,但效果并不理想:第2次是采用高能氧化锌压敏电阻及DM4双断口灭磁开关,最终达到了灭磁及过电压保护装置快速可靠的效果.
【总页数】3页(P143-145)
【作者】杜久强;段振国
【作者单位】广东阳江市大河水力发电有限公司,广东,阳春,529600;中国水利水电科学研究院,北京,100038
【正文语种】中文
【中图分类】TM774;TM153+.5
【相关文献】
1.汽轮发电机转子灭磁及过压保护改造实例 [J], 李伯年
2.发电机转子灭磁及过压保护压敏电阻的选择 [J], 谢育享
3.万安水电厂同步发电机转子灭磁及过压保护存在的问题与改进 [J], 陈垣熙
4.发电机转子天磁及过压保护装置改进方案分析 [J], 黄林忠;杨军;田毅
5.秦山核电厂300MW发电机转子灭磁与过压保护的改进 [J], 陆安生
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浅谈发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理【摘要】本文阐述了发电机转子灭磁及过电压保护装置的工作原理，并对发电机转子灭磁及过电压保护装置的工作原理进行了详细分析。

【关键词】发电机；转子；灭磁；过电压保护；应用；跨接器灭磁系统和过电压保护装置都是发电机励磁系统的重要主成部分。

由于电力系统比较复杂，发电机常常会发生一些故障，会影响电力系统的稳定，如发电机定子绕组接地、转子滑环直接短路、整流装置故障等。

这些故障均需要快速切除励磁电源，对发电机进行灭磁。

1、发电机转子灭磁的工作原理发电机运行时，如有突发事件发生时，发电机继电保护跳开灭磁开关，这时由于发电机在运行中突然切掉励磁电源，转子绕组储存着大量能量需要释放，此时若不采取任何措施就突然断开励磁电流，必然会使转子绕组两端形成过电压，由于过电压的产生会给转子造成巨大冲击，甚至会使转子的绝缘层被击穿。

因此，在快速断开励磁电源的同时，必须要采取一定的措施先消耗掉转子绕组中的电磁能，这一过程，通常被称为灭磁。

灭磁的方式：线性电阻灭磁、非线性电阻灭磁等等。

1.1本文所研究的第一种灭磁方式是直流氧化锌非线性电阻灭磁方式。

其具体的工作原理见附图1所示：其中If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、UR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。

灭磁方程式为公式（1）：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制，反向电势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，电流按直线规律衰减至零。

由于氧化锌非线性电阻残压UR变化很小，灭磁时近似于恒压，即UR=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。

大中型发电机灭磁及过压保护装置条件嘿，伙计们！今天我们来聊聊大中型发电机灭磁及过压保护装置的条件，这可是个非常重要的话题哦！你们知道吗，发电机就像是我们家里的电器一样，也需要定期保养和维护，才能保证正常运行。

那么，什么是灭磁及过压保护装置呢？它们又是如何工作的呢？别着急，我会一一为大家解答的。

我们来聊聊灭磁。

灭磁，顾名思义，就是让发电机“熄火”的意思。

在某些特殊情况下，比如说发电机出现异常振动、噪音过大等问题时，我们需要及时采取措施，让发电机“休息”一下，避免进一步损坏。

这时候，灭磁就派上用场了。

灭磁装置会通过控制发电机的励磁电流，使其迅速降低到一个安全范围内，从而实现灭磁的目的。

这样一来，发电机就可以暂时停机，等待问题解决后再重新启动。

接下来，我们来说说过压保护。

过压保护，顾名思义，就是防止发电机输出过高电压的保护措施。

你们知道吗，过高的电压不仅会对发电机造成损害，还可能对周围的设备和人员造成安全隐患。

因此，我们需要采取一定的措施，确保发电机的输出电压在一个安全范围内。

过压保护装置会实时监测发电机的输出电压，一旦发现电压过高，就会立即切断发电机与电网之间的连接，以防止事故的发生。

等到电压恢复正常后，过压保护装置会再次启动发电机，让它继续为我们的电力需求提供支持。

那么，灭磁及过压保护装置的条件是什么呢？其实，这些条件主要包括以下几点：1. 灭磁及过压保护装置需要具备灵敏的反应速度。

这意味着它们能够在短时间内判断出发电机是否存在异常情况，并及时采取相应的措施。

这样一来，我们就可以避免因为反应迟钝而导致的事故发生。

2. 灭磁及过压保护装置需要具备稳定的性能。

这意味着它们在长时间运行过程中不会出现故障或者误动作。

只有这样，我们才能放心地将发电机交给它们来“照顾”。

3. 灭磁及过压保护装置需要具备良好的互操作性。

这意味着它们能够与其他控制系统相互配合，共同保障发电机的安全运行。

这样一来，我们就可以根据实际情况灵活调整保护措施，提高整个系统的安全性。

同步电机灭磁及转子过电压前言同步发电机或电动机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场产生的感应电势继续维持故障电流。

同步发电机转子快速灭磁及过压保护是发电机安全运行的重要前提。

随着我国电力事业的迅猛发展，同步发电机的单机容量日益增大，发电机励磁绕组的时间常数及转子磁场储能也不断增大，这就对发电机转子在事故状态下灭磁提出了更严格的要求！1发电机灭磁的介绍1.1什么是灭磁所谓灭磁就是把转子励磁绕组中磁场储能尽快地减弱到可能小的程度。

在大功率可控硅元件应用之后，利用它在三相全控桥的逆变工作状态，控制角由小于90°的整流运行状态，突然后退到大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。

这种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去，不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。

由于无触点、不燃弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。

反电势愈大，灭磁速度愈快。

同步发电机灭磁则采用灭弧栅灭磁和非线性电阻灭磁这两种灭磁方式加以配合使用。

灭磁方式的配合使用，可以产生互补效果，使灭磁更迅速，更可靠。

在发电机因故障情况下，灭磁开关突然断开，励磁绕组具有很大的电感，会在其两端产生很高的过电压。

因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。

完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。

1.2自动灭磁系统应满足的几点要求1.2.1灭磁时间应最短。

1.2.2当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许过电压值为4～5倍U。

M1.2.3灭磁开关断开励磁绕组后，发电机定子剩余电势E应不大于150～200伏。

在这样小的电势情况下，再加上它的电枢反应影响，发电机内部或机端的短路电流将更小。

以使短路电流值初次过零时，电弧就能熄灭。

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。

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。

技术讲座讲稿灭磁与转子过电压保护2004年1０月灭磁与转子过电压保护1.非线性电阻所谓非线性电阻是指加于此电阻两端的电压与通过的电流呈非线性关系，其电阻值随电流值的增大而减少。

作为非线性电阻的材料一般用碳化硅和氧化锌。

就非线性特性而言，氧化锌电阻优于碳化硅。

在评价非线性电阻特性时，通常以非线性电阻系数β来表征,此系数仅与电阻阀片的材质有关。

碳化硅S ｉC 非线性电阻β＝0．25~0.5；氧化锌ZnO 非线性电阻β=0.025～0.０5。

U GU DU CU对于氧化锌非线性电阻，标志其特征的主要数据有: （1）导通电压U D (U 1０m Ａ）当元件的漏电流为１0mA 时的外加电压值，其后如果电压继续上升，流过非线性压敏元件的电流将迅速增大，为此，定义在导通电压U D 以下的区域为截止区，U D 以上的区域为导通区。

(2）残压U Ｃ(U 残）当元件流过100A 电流时,非线性电阻两端的残压值。

对于氧化锌非线性灭磁电阻元件而言,在正常工作及导通条件下流多的漏电流均会引起元件部分分子结构的损坏并影响到元件的使用寿命，为此正常工作电压的选择不宜过高。

（３）荷电率SU G 为元件工作电压，此值影响到元件的老化寿命。

荷电率比值取得越高，元件的漏电流也越大，从而加速老化过程。

一般S ≤０.5为宜。

U ｆN ——额定励磁电压 U f0——空载励磁电压 U ac ——阳极电压Ｕm ｉn ——最小工作电压 COS α=U ｆ０/ U ａc /1.35U min = 2U ac S ＩN(120+α) Ｓ=︱U min ︱/U D2.灭磁开关2.1 名词、术语2.1.1 断路器按规定条件,对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用，即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路的开关电器。

2．１．２磁场断路器用于配合非线性(或线性）电阻分断发电机励磁回路的断路器。

2．２条件发电机成功灭磁的条件,是磁场断路器在分断过程中主触头上的弧压应足够高以保证转子电流全部转移至灭磁电阻，且主触头可以承受此转移过程中的燃弧弧能。

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。