當(dāng)發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部或發(fā)電機(jī)出口回路發(fā)生故障以及正常停機(jī)時(shí)都要快速切斷勵(lì)磁電源,由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是個(gè)儲(chǔ)能的大電感,勵(lì)磁電流突變勢(shì)必在轉(zhuǎn)子繞組兩端引起相當(dāng)高的過電壓,造成轉(zhuǎn)子絕緣擊穿,所以必須盡快消耗轉(zhuǎn)子電感中的磁能,這就是通常所說的滅磁。
通常的滅磁方式有:線性電阻滅磁、滅磁開關(guān)滅磁、逆變滅磁和非線性電阻滅磁。本公司采用氧化鋅非線性電阻滅磁方式,利用其特殊的伏安特性,達(dá)到近似恒壓滅磁的理想效果。
滅磁的原理如圖所示,其中i為轉(zhuǎn)子中的電流、FR1為氧化鋅非線性電阻、FMK為滅磁開關(guān)、U0為勵(lì)磁電壓、LP為整流電源、UK為滅磁開關(guān)弧壓、UR為氧化鋅非線性電阻殘壓。若要使轉(zhuǎn)子電流衰減至零,必須在轉(zhuǎn)子兩端加一個(gè)與其勵(lì)磁電源電勢(shì)相反的電勢(shì)U,由圖2的回路電壓方程式為L(zhǎng)di/dt+UR=0可得di/dt=-UR/L。可見電感中電流衰減率正比于反向電勢(shì)U,反向電勢(shì)越大,滅磁時(shí)間越短。但反向電勢(shì)受轉(zhuǎn)子絕緣水平限制,不能超過轉(zhuǎn)子絕緣允許值,因此最理想的滅磁方式是滅磁電壓保持恒定,電流保持一個(gè)固定的變化率按直線規(guī)律衰減至零。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電壓低,氧化鋅非線性電阻呈高阻態(tài),漏電流僅為微安級(jí)。滅磁時(shí),滅磁開關(guān)FMK跳開,切斷勵(lì)磁電源,在滿足UK≥U0+UR時(shí),電流被迫換流到FR1氧化鋅非線性電阻中,轉(zhuǎn)子繞組儲(chǔ)存的能量在氧化鋅非線性電阻中迅速消耗,且氧化鋅良好的伏安特性保證了這部分能量幾乎以恒壓的形式消耗,確保了發(fā)電機(jī)組的安全。
我公司生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過電壓保護(hù)裝置采用多組氧化鋅非線性電阻并聯(lián)跨接于轉(zhuǎn)子繞組兩端,由氧化鋅非線性電阻FR1、線性電阻R1、快速熔斷器RD、二極管D1組成(見圖3)。其核心部件FR1具有限制反向過電壓和吸收磁能的作用;各支路中都裝有特制快速熔斷器RD,快速熔斷器的熔斷時(shí)間小于2ms并且熔絲電壓足夠高,當(dāng)部分支路發(fā)生故障,其相應(yīng)快速熔斷器熔斷,產(chǎn)生的電壓將故障支路的短路電流迅速迫入其他支路,故障支路被切除。線性電阻R1和二極管D1在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)降低氧化鋅非線性電阻FR1的荷電率,延緩閥片老化。
滅磁原理圖
同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)常因一些故障或其他原因使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓。這些過電壓產(chǎn)生的條件不同、強(qiáng)弱不同,所以應(yīng)當(dāng)采取不同的保護(hù)方法。 我公司研制生產(chǎn)的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過電壓保護(hù)裝置基本原理如圖3、圖4所示。
圖3 SHK-FMB-32型滅磁及過電壓保護(hù)裝置一次原理圖(適用于可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng))
圖4 SHK-FMB-31型滅磁及過電壓保護(hù)裝置一次原理圖(適用于二極管整流及直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng))
FR1: 滅磁過電壓保護(hù) FR2: 非全相及大滑差異步運(yùn)行過電壓保護(hù)(FQ)
FR3: 電源側(cè)過壓保護(hù) SPA: 尖峰過電壓吸收器
FMK: 滅磁開關(guān) CT: 電流互感器
當(dāng)發(fā)電機(jī)組內(nèi)部故障時(shí),迅速消耗轉(zhuǎn)子繞組中的磁能,快速切除故障,保障發(fā)電機(jī)安全。
有效限制發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)因受到較大擾動(dòng)而造成轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的正向過電壓或反向過電壓,保護(hù)轉(zhuǎn)子絕緣,防止轉(zhuǎn)子絕緣擊穿事故。
在發(fā)電機(jī)發(fā)生非全相及大滑差異步運(yùn)行時(shí)迅速動(dòng)作,構(gòu)成轉(zhuǎn)子續(xù)流通道,避免因轉(zhuǎn)子繞組開路產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子過電壓造成絕緣擊穿事故。
★ 型號(hào)規(guī)格
★ 技術(shù)參數(shù)
選擇范圍 |
代表意義 |
備注 |
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第一位技術(shù)特征代號(hào) |
F |
配備大滑差異步運(yùn)行及非全相保護(hù) |
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無標(biāo)記 |
不配備大滑差異步運(yùn)行及非全相保護(hù) |
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保護(hù)裝置代號(hào) |
MB |
滅磁過電壓保護(hù)裝置 |
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第二位技術(shù)特征代號(hào) |
31 |
Zn0閥片直跨式過電壓保護(hù), 用于直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁或二極管整流勵(lì)磁方式 |
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32 |
Zn0閥片加可控硅正向過電壓保護(hù), 用于可控硅整流勵(lì)磁方式 |
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裝置標(biāo)稱容量(MJ) |
0.12 0.15 |
0.2 |
0.25 0.3 |
根據(jù)轉(zhuǎn)子體積,機(jī)組容量等參數(shù)配置 |
可根據(jù)機(jī)組 情況特制 |
|
0.4 0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 1.5 |
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1.8 2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 4.0 |
|||
最大滅磁電壓(KV) |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 1.4 |
根據(jù)勵(lì)磁電壓,轉(zhuǎn)子絕緣等參數(shù)配置 |
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1.6 |
1.8 |
2.0 |
2.2 |
本裝置型號(hào)的選擇應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的能源類型、容量、滅磁電壓及過電壓保護(hù)值來確定。對(duì)用于常規(guī)發(fā)電機(jī)組的裝置,用戶可根據(jù)同類發(fā)電機(jī)組上安裝本公司的保護(hù)裝置型號(hào)來確定。如用戶不能確定保護(hù)裝置的型號(hào),本公司將根據(jù)用戶提供發(fā)電機(jī)組參數(shù)來確定保護(hù)裝置的型號(hào)。對(duì)于特殊的發(fā)電機(jī)組,用戶應(yīng)提供發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的各項(xiàng)參數(shù),由本公司技術(shù)人員計(jì)算發(fā)電機(jī)突然短路、空載誤強(qiáng)勵(lì)以及滿載甩負(fù)荷等各種工況后確定保護(hù)裝置的型號(hào)或?qū)iT予以設(shè)計(jì)。
★ 接入系統(tǒng)方式
滅磁保護(hù)裝置的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示,圖中結(jié)構(gòu)及元器件為我公司推薦,具體結(jié)構(gòu)、尺寸及內(nèi)部元器件配備視廠家要求而定。
1、柜體 2、電壓、電流表 3、按鈕、指示燈 4、滅磁氧化鋅
5、二次板 6、非全相板 7、滅磁開關(guān)
★ 包裝運(yùn)輸
一般采用木箱包裝,柜體底座應(yīng)固定在包裝箱底板上。
建議不要長(zhǎng)距離在三級(jí)以下公路運(yùn)輸,必要時(shí)拆散包裝。
不宜長(zhǎng)期在戶外儲(chǔ)存,長(zhǎng)期不用時(shí),應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)的戶內(nèi)倉(cāng)庫(kù)中。
● 環(huán)境條件
環(huán)境溫度:-25℃~+40℃
海拔高度:<2000 m,特殊情況可達(dá)到4000m
運(yùn)行環(huán)境:運(yùn)行地點(diǎn)應(yīng)無導(dǎo)電或爆炸塵埃,無腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽
安裝地點(diǎn):戶內(nèi)
相對(duì)濕度:90%