1、南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1、灭磁系统介绍、灭磁系统介绍 1.1 灭磁系统概述灭磁系统概述 当发电机发生内部故障，在继电保护动作切断主断路器时，还要求迅速地灭磁。 在发电机发生电气事故时，灭磁系统应迅速切断发电机的励磁回路，并将储藏在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中。1.2灭磁装置的性能要求：灭磁装置的性能要求： a. 灭磁时间应可能地短暂； b. 灭磁反电压不超过规定的倍数； c. 灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠。灭磁开关应有足够的分断发电机转子电流能力，不会因过热而烧坏。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.2
2、 灭磁系统的分类及性能分析灭磁系统的分类及性能分析 1.2.1 灭磁系统的分类灭磁系统的分类1.2.1.1耗能型灭磁和移能型灭磁耗能型灭磁和移能型灭磁。u 耗能型灭磁耗能型灭磁灭磁开关本身消耗磁场能量。u 移能型灭磁移能型灭磁灭磁开关不消耗磁场能量，磁场能量由专用的灭磁电阻来消耗。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.2.1.2 直流灭磁开关灭磁，交流灭磁开关灭磁，以及跨接器灭磁直流灭磁开关灭磁，交流灭磁开关灭磁，以及跨接器灭磁u 直流开关灭磁直流开关灭磁：灭磁开关装设在直流侧。u 交流开关灭磁交流开关灭磁：灭磁开关装设在交流侧。u 跨接器灭磁跨接器灭磁：不使用灭
3、磁开关而使用跨接器。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院(1) 直流开关灭磁直流开关灭磁 a)直流开关灭磁接线原理图直流开关灭磁接线原理图 MKdxSCRMKR南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院b) 直流开关灭磁原理直流开关灭磁原理 直流开关灭磁原理为：灭磁时，跳开灭磁开关MK，电弧压降与可控硅SCR输出的电压共同加在灭磁电阻两端，即：SCRKRUUU南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院c) 直流开关灭磁条件直流开关灭磁条件 直流开关灭磁条件：必须保证灭磁开关断口弧压有发电机任何工况下灭磁均能超过灭磁电阻导通
4、电压。d)d) 直流开关灭磁特点直流开关灭磁特点 直流开关灭磁优点：灭磁时无需外部逻辑配合，操作简单。 直流开关灭磁缺点：灭磁时对灭磁开关断口弧压要求较高，导致灭磁开关制造较困难，造价较高。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院(2) 交流开关灭磁交流开关灭磁 a) 交流开关灭磁接线原理图交流开关灭磁接线原理图 RdLdRbZ1Z2dxCBSCRAC南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院b) 交流灭磁原理交流灭磁原理 在切断交流侧灭磁开关AC之前，先切除可控硅SCR触发脉冲（简称封脉冲）。 u 当交流线电压在正半波时，有u 当交流线电压在负
5、半波时，有 在交流线电压的负半波时，灭磁电阻回路电压最高，在交流线电压的正半波时，灭磁电阻回路电压最低。当灭磁电阻两端电压超过灭磁设计电压时，转子能量就转移到灭磁电阻中。XKRUUU1XKRUUU2南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院c) 交流灭磁条件交流灭磁条件 u 必须是可控硅全控整流桥而不能是二极管整流桥或带续流二极管的可控硅半控整流桥。 u 必须在开断交流灭磁开关AC的同时，封锁可控硅整流桥的全部触发脉冲。d) 交流灭磁优点。交流灭磁优点。 对灭磁开关断口弧压的要求大大降低。降低弧压要求，也意味着降低断路器的体积、重量和造价。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司
6、国电自动化研究院国电自动化研究院(3) 跨接器灭磁跨接器灭磁 a) 跨接器灭磁接线原理图跨接器灭磁接线原理图 RdLdZ1Z2SCRCrowBar南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院b) 跨接器灭磁方案的原理：跨接器灭磁方案的原理： 励磁回路中不设置灭磁开关，灭磁时先接通灭磁跨接器，后封可控硅整流桥的脉冲 。c) 跨接器灭磁方案的特点分析：跨接器灭磁方案的特点分析： 跨接器灭磁方案的优点：跨接器灭磁方案的优点：主回路无开关，结构简单，可靠性高。 跨接器灭磁方案的缺点跨接器灭磁方案的缺点：跨接器回路的最大导通电压不能高于交流线电压的峰值，灭磁时间相对较长。南京南瑞集团
7、公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.2.1.3 氧化锌非线性电阻灭磁，碳化硅非线性电阻灭磁，和线性电氧化锌非线性电阻灭磁，碳化硅非线性电阻灭磁，和线性电阻灭磁阻灭磁a) 非线性电阻灭磁系统非线性电阻灭磁系统 氧化锌非线性电阻和碳化硅非线性电阻。 其伏安特性的表达式为：式中：U非线性电阻两端的电压I过非线性电阻的电流C材料系数b 非线性电阻的系数南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院由于氧化锌非线性电阻非线性特性较好，在灭磁控制的最高电压相同的条件下，碳化硅灭磁的时间比氧化锌灭磁时间略长。b) 线性电阻灭磁系统线性电阻灭磁系统 由于线性电阻两端电压随
8、电流下降，电阻损耗随电流平方下降，线性电阻时间要比非线性电阻灭磁时间长得多。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.3 灭磁能容量计算及灭磁电阻的选型灭磁能容量计算及灭磁电阻的选型 1.3.1 计算方法计算方法 仿真计算的方法实现。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.3.2 某某550MW机组灭磁能容量仿真计算举例机组灭磁能容量仿真计算举例发电机组参数：额定容量： 612 MVA 额定功率： 550MW额定定子电压： 18KV额定定子电流： 19630 A额定励磁电流： 2709A额定励磁电压： 318 V空载励磁电流： 1432 A
9、空载励磁电压： 159.2 V南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院(1) 采用氧化锌非线性灭磁电阻，3串144并，灭磁电压取1500V，其U-I特性为： ，针对空载误强励达顶值电流，仿真结果如图一、图二，整个灭磁过程时间为2.4S，灭磁能量为5.72MJ。 0466. 0)144(42.1239fRMiU南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 (2) 采用碳化硅非线性灭磁电阻,非线性电阻选择12并9RV6A54，其U-I特性为： ,针对空载误强励达顶值电流，仿真结果如图三、图四所示，整个灭磁过程时间为2.5s,灭磁能量为5.97MJ。 22
10、797. 0)12(525fRMiU南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院 (3) 采用线性灭磁电阻，灭磁电阻阻值为0.5，其U-I特性为： 针对空载误强励达顶值电流，仿真结果如图五、图六所示，整个灭磁过程时间为6S，灭磁能量为5.72MJ。 5 . 0ifURM南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院仿真结果：仿真结果：氧化锌非线性电阻灭磁：灭磁能量为5.72MJ，整个灭磁过程时间为2.4S，碳化硅非线性电阻灭磁：灭磁能量为5.97MJ，整个灭磁过程时间为2.5S，线性电阻灭磁： 灭磁能量为5.72MJ，整个灭磁过程时间为6.0S，南京南瑞集
11、团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.3.3 三种灭磁方式的比较分析三种灭磁方式的比较分析 (1) 灭磁时间：氧化锌非线性电阻灭磁与碳化硅非线性电阻灭磁的灭磁时间基本相同，但线性电阻灭磁时间要比前两者长很多。氧化锌与碳化硅相当，都大大优于线性电阻。 (2) 灭磁控制电压：氧化锌非线性电阻在灭磁过程中，基本上保持灭磁控制电压为1500V，而碳化硅非线性电阻在灭磁过程中，灭磁控制电压在2000V到1000V之间变化。氧化锌优于碳化硅 。 (3) 配置情况：在容量密度上，并联运行特性上，碳化硅大大优于氧化锌。 南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.3
12、.4 灭磁电阻的选型和使用灭磁电阻的选型和使用 (1) 灭磁电阻的选择灭磁电阻的选择 u 对于灭磁容量大于2.0MJ的大容量机组，应选用碳化硅灭磁。u 对于灭磁容量在0.6MJ2.0MJ之间的大中容量机组，应选用氧化锌灭磁。u 对于灭磁容量小于0.6MJ的中小容量机组，应选用线性电阻灭磁。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.4 1.4 灭磁开关的选择灭磁开关的选择 u 灭磁开关的额定工作电压： 应大于转子上的最大工作电压 。u 灭磁开关的额定工作电流： 应大于转子最大长期连续工作电流u 灭磁开关的开断电流能力： 应大于转子强励电流u 灭磁开关的开断电压能力： 应大于灭磁电阻上电压和可控硅整流桥输出电压之和。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院1.5 灭磁及过电压保护装置介绍灭磁及过电压保护装置介绍(1) 灭磁柜主要配置：灭磁柜主要配置：内装：进口ABB灭磁开关一台，E3H/E-2500A/1000V，4极，DC220V操作，5开5闭辅助触点。南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司国电自动化研究院国电自动化研究院HPB60 型型高速直流断路器高速直流断路器HPB 60 型高速直流断路器是一个双向单极型设备，其具有电磁熄弧、电动接通、直接瞬时电流过大释放或间接高速释放(备选)与自然冷却等特点.
