CN102394562A - 用于发电机转子灭磁及过电压保护的ZnO与SiC复合电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于发电机转子灭磁及过电压保护的ZnO与SiC复合电路，其特征是：采用ZnO非线性电阻(1)和SiC非线性电阻(2)组成的串联支路，与SiC非线性电阻(3)支路相并联的连接方式，组成串并联组件，用于发电机组可靠快速灭磁，并有效的限制转子过电压。采用发本发明专利做成的灭磁组件，可完全替代现有的单一ZnO或SiC灭磁组件，既无需串联快速熔断器，占用空间不及单一ZnO非线性电阻的三分之一；也不再需要昂贵的、具有较高断口弧压的磁场断路器，采用普通的磁场断路器即可。提高了SiC非线性电阻的能容利用率，比单一的SiC非线性电阻灭磁方式的电阻数量减少了三分之二，灭磁速度提高了两倍以上。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种用于发电机转子灭磁及过电压保护的技术，具体是由ZnO(氧化锌)非线性电阻或SiC(碳化硅)非线性电阻组成的串并联复合电路，实现发电机组可靠快速灭磁及有效的限制转子过电压。
背景技术
近年来，发电机和主变压器烧损的事故时有发生，大型同步发电机组单机容量的增大，快速切除故障电流是确保电力系统稳定和安全运行的重要条件，特别是当发电机内部或外部(包括机端变，励磁变及主变，出口母线等)出现短路或接地故障时，必须快速切断励磁电流，并在尽量短的时间内消耗掉储藏在发电机励磁绕组中的能量。因灭磁失败或灭磁不力所引起转子过压，造成磁极击穿，烧毁磁场断路器：或因灭磁时间过长烧毁定子绕组及因主变短路时未能迅速灭磁断流，造成主变绕组烧损，外罩炸裂的恶性事故屡见不鲜。
目前在我国的发电机组中，一般都是采用单一的ZnO非线性电阻或SiC非线性电阻来灭磁，但是，这两种特性不同的非线性电阻，在各自单独使用过程中均会存在一定的技术问题。为实现快速灭磁，ZnO非线性电阻导通电压取值较高，需要昂贵的、具有较高断口弧压的磁场断路器相配合，否则不易换流，而且ZnO非线性电阻并联运行，由于ZnO非线性电阻伏安特性较硬，并呈现负阻特性，在并联灭磁时，均流特性不一致时，往往产生热崩溃，必须在每个ZnO非线性电阻支路上串接快速熔断器，大大增加了占积率；SiC非线性电阻由于具有漏电流大，导通电压低的特点，使磁场断路器易于换流，但在大电流开断时，为了避免过高的残压造成磁场断路器烧毁或灭磁失败等事故，需要大量的SiC非线性电阻并联，牺牲了灭磁时间，多支路并联大大降低SiC非线性电阻的能容利用率，因而增加了使用成本。
由此可见，快速可靠的灭磁及有效的限制转子过电压措施成了大型发电机组安全运行至关重要的问题。
发明内容
本发明专利为了解决采用单一的ZnO非线性电阻或SiC非线性电阻来灭磁存在的问题，融合了ZnO与SiC两种非线性电阻的优点，通过优势互补，弥补了各自的不足，提供了一种由ZnO非线性电阻与SiC非线性电阻串联及并联组成的复合电路，为发电机组实现可靠快速灭磁有效的限制转子过电压提供了一种较为理想的方案。
一种用于发电机转子灭磁及过电压保护的ZnO与SiC复合电路，其特征是：采用ZnO非线性电阻(1)和SiC非线性电阻(2)组成的串联支路，与SiC非线性电阻(3)支路相并联的连接方式，组成串并联组件，用于发电机组可靠快速灭磁，并有效的限制转子过电压。
本发明专利中的ZnO与SiC串联电路(11)，当ZnO非线性电阻(1)串联一个合适的SiC非线性电阻(2)，利用SiC非线性电阻伏安特性较软的特点，有效的补偿了ZnO非线性电阻伏安特性较硬的特性，克服了单一ZnO非线性电阻并联产生的非均流热崩溃现象，无需串联快速熔断器，大大减小了占积率，实现了灭磁的安全可靠。其中串联的SiC非线性电阻(2)选取标准为在灭磁电流下残压值小于ZnO非线性电阻(1)阀值电压的二分之一，不至于在灭磁电流下使ZnO与SiC串联支路(11)产生过高的残压。
在ZnO与SiC串联支路(11)相并联后，再并联适量的SiC非线性电阻(3)，利用其导通电压低的特点，使磁场断路器易于换流，实现了发电机组可靠快速灭磁，并有效的限制转子过电压。
采用本发明专利，可完全替代现有的单一ZnO或SiC灭磁组件，既无需串联快速熔断器，占用空间不及单一ZnO非线性电阻的三分之一；也不再需要昂贵的、具有较高断口弧压的磁场断路器，采用普通的磁场断路器即可。提高了SiC非线性电阻的能容利用率，比单一的SiC非线性电阻灭磁方式的电阻数量减少了三分之二，灭磁速度提高了两倍以上。
附图说明
图1是ZnO非线性电阻伏安特性曲线；
图2是SiC非线性电阻伏安特性曲线；
图3是发电机快速灭磁的ZnO与SiC复合电路3串3并配置案例图；
图中：1-串联支路ZnO非线性电阻，2-串联支路SiC非线性电阻，3-并联支路SiC非线性电阻，4-发电机转子线圈，5-发电机定子，6-整流变压器，7-可控硅整流器，8-断路器主触头，9-断路器辅助触头，10-SiC并联支路，11-ZnO与SiC串联支路，12-三相电源
具体实施方式
在图3中，发电机快速灭磁的ZnO与SiC复合电路3串3并配置案例。
本发明专利将ZnO与SiC组成串并联复合电路，如图3中ZnO(1)与SiC(2)串联支路(11)三组，SiC(3)并联支路(10)三组，发电机转子线圈并联运行后，ZnO与SiC串联支路上既无需再串联快速熔断器，大大减小了灭磁组件的占积率，磁场断路器(8)也便于换流，又可以在大电流开断时，不会引起过高的残压，使磁场断路器易于换流，实现了发电机组可靠快速灭磁，并有效的限制转子过电压。
Claims (3)
1.一种用于发电机转子灭磁及过电压保护的ZnO与SiC复合电路，其特征是：采用ZnO非线性电阻(1)和SiC非线性电阻(2)组成的串联支路，与SiC非线性电阻(3)支路相并联的连接方式，用于发电机转子可靠快速灭磁及过电压保护。其中：ZnO非线性系数α＝5～300，U10mA＝200～1000V，SiC非线性系数α＝1～100，U10mA＝2～100V。
2.根据权利要求1所述的ZnO与SiC复合电路之串并联电路，其特征是：采用ZnO非线性电阻(1)与SiC非线性电阻(2)串联支路相并联的连接方式，用于发电机转子灭磁及过电压保护。
3.根据权利要求1所述的ZnO与SiC复合电路之并联电路，其特征是：采用ZnO非线性电阻(1)与SiC非线性电阻(3)并联的连接方式，用于发电机转子灭磁及过电压保护。
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