CN105093034A - 一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法，电源断路器QF连接整流电路FLZ，所述整流电路FLZ一端连接灭磁开关FMK的主触头，灭磁开关FMK的主触头连接励磁电流分流器Ik一端，励磁电流分流器Ik另一端连接灭磁开关FMK的常闭触头、电感线圈L的一端；灭磁开关FMK的常闭触头连接灭磁电流分流器Ir，灭磁电流分流器Ir连接灭磁电阻SIC，灭磁电阻SIC连接单向硅电压二极管FLD的阴极；单向硅电压二极管FLD的阳极、电感线圈L的另一端均连接整流电路FLZ另一端。本发明可以检测碳化硅灭磁电阻能否在规定的事故灭磁时间内完成能量的吸收工作，具有较高的灵活性和通用性，有效的检测了碳化硅灭磁电阻的性能。

Description

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法

技术领域

本发明一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法，涉及发电机事故监测领域。

背景技术

碳化硅灭磁电阻主要用于事故灭磁，当发电机需紧急停机时，碳化硅灭磁电阻会被接入到转子回路，用来迅速吸收转子能量，是防止事故扩大的发电机内部保障。然而，碳化硅灭磁电阻在经历多年运行及多次能量冲击后，其性能可能会发生变化，所以有必要对多年运行的碳化硅灭磁电阻进行检测。然而，现有的碳化硅灭磁电阻能量冲击检测方法并未考虑灭磁电阻的能量吸收时间，且发电厂对事故灭磁时间是有严格要求的，必须在规定的时间内完成灭磁。所以本发明通过应用灭磁时间与初始放电电压的近似关系，提出一种根据事故灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，即检测碳化硅电阻能否在规定的时间内完成对转子能量的吸收。

现有碳化硅灭磁电阻能量冲击试验的电路图如说明书附图的附图1所示，试验时，首先通过整流电路FLZ对电感线圈L进行充能，通过励磁电流分流器Ik来计算电感线圈L能量值，当电感线圈L能量达到设定值时，跳开灭磁开关FMK，根据灭磁开关FMK的灭弧能力，电感线圈L两端的电压会有不同程度的升高，当灭磁开关FMK彻底拉开时，灭磁电阻SIC开始吸收电感线圈L的能量，直至电感线圈L能量全部被吸收完。其中：QF为电源断路器，Ir为灭磁电流分流器，灭磁电阻SIC为碳化硅电阻。

该技术方法存在的缺点主要有三点：

1)、无法设定放电初始电压，即开始吸收能量瞬间加在灭磁电阻SIC两端的电压，如果以某一个固定的能量值对碳化硅电阻进行能量冲击，则其初始放点电压，取决于灭磁开关FMK的灭弧能力，若灭弧时间短，则初始电压高，反之则低，该电压在此方法中无具备可控性，导致无法对实际的事故灭磁现场进行准确的模拟。

2)、碳化硅电阻吸收完全部能量所消耗的时间不能设定，若吸收能量的时间过长，即便是能量很大的冲击试验，也不能真实的反映出碳化硅电阻的准确性能。

3)、充电时，灭磁电阻SIC支路存在少许的漏电流，会对能量的计算造成一定的误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法，以更有效的模拟真实的事故灭磁环境，可以检测碳化硅灭磁电阻能否在规定的事故灭磁时间内完成能量的吸收工作，具有较高的灵活性和通用性，有效的检测了碳化硅灭磁电阻的性能。

本发明所采用的技术方案是：

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路，电源断路器QF连接整流电路FLZ，所述整流电路FLZ一端连接灭磁开关FMK的主触头，灭磁开关FMK的主触头连接励磁电流分流器Ik一端，励磁电流分流器Ik另一端连接灭磁开关FMK的常闭触头、电感线圈L的一端；灭磁开关FMK的常闭触头连接灭磁电流分流器Ir，灭磁电流分流器Ir连接灭磁电阻SIC，灭磁电阻SIC连接单向硅电压二极管FLD的阴极；单向硅电压二极管FLD的阳极、电感线圈L的另一端均连接整流电路FLZ另一端。

所述整流电路FLZ为可控硅整流桥。

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，在对碳化硅电阻进行能量冲击试验时，将单向硅电压二极管FLD串联至灭磁回路中，通过单向硅电压二极管FLD负阻开关特性，控制电感线圈L对灭磁电阻SIC的初始放电电压；同时根据规定的灭磁时间，推算对应的初始放电电压；通过设定单向硅电压二极管FLD的型号，间接控制灭磁电阻SIC吸收能量的时间。

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，包括以下步骤：

步骤1：试验前，在模拟灭磁回路中接上灭磁电阻SIC、单向硅电压二极管FLD、以及分流器；

步骤2：合上灭磁开关FMK的主触头，联动断开灭磁开关FMK的常闭触头，接通试验电源，开启直流源，向电感线圈L充电；

步骤3：当充电电流I达到要求时，即电感线圈L的能量达到实验能量W时，断开灭磁开关FMK的主触头，联动合上灭磁开关FMK的常闭触头，此时电感线圈L两端会感应出高电压，由于单向硅电压二极管FLD串联于灭磁电阻回路，根据单向硅电压二极管FLD负载开关特性，当外加电压超过U1时，单向硅电压二极管FLD由截止变为导通状态，电感线圈L向灭磁电阻SIC放电；

步骤4：通过观察电流、电压曲线，记录下灭磁时间T1；

步骤5：更换单向硅电压二极管FLD，选择正向转折电压在U2附近的单向硅电压二极管(FLD)，其中：

$U_2=U_1\sqrt{\frac{T_1}{T_0}}$

T0为发电厂规定的事故灭磁时间；

步骤6：待灭磁电阻SIC冷却后，重复步骤2、3，记录电流、电压曲线，并观察外观及测量温升，记录灭磁电阻SIC是否有损伤，以及是否满足温升要求，通过试验数据对灭磁电阻SIC进行性能评估。

本发明一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路及方法，技术效果如下：、

1)、本发明所提出的碳化硅灭磁电阻检验方法，较好的模拟了事故灭磁时的真实情况，通过设定不同的初始放电电压来改变灭磁时间，使本发明具有较高的灵活性和通用性，有效的检测了碳化硅灭磁电阻的性能。

2)、本发明提出通过限制灭磁时间，来进行碳化硅灭磁电阻的检测试验，能够较好的模拟真实的事故灭磁。

3)、本发明用于控制灭磁时间的关键在于对初始放电电压的控制：对于某个特定的碳化硅电阻而言，对其进行固定能量大小为W的能量冲击试验，则初始放电电压U0与灭磁时间T(即碳化硅吸收完全部能量所耗费的时间)的近似对应关系为U0的平方与T成反比关系。

4)、本发明提出采用类过压装置如FLD管：单向硅电压二极管)来实现对初始放电电压的控制。

5)、本发明要求灭磁开关分闸时间足够短，使其有能力提供足够高的放电电压。

6)、本发明提出应使用较大的电感线圈模拟转子，以满足不同能容量的碳化硅电阻试验。

附图说明

图1为背景技术中的碳化硅灭磁电阻能量冲击试验电路图。

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

如图2所示，一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路，电源断路器QF连接整流电路FLZ，所述整流电路FLZ一端连接灭磁开关FMK的主触头，灭磁开关FMK的主触头连接励磁电流分流器Ik一端，励磁电流分流器Ik另一端连接灭磁开关FMK的常闭触头、电感线圈L的一端。灭磁开关FMK的常闭触头连接灭磁电流分流器Ir，灭磁电流分流器Ir连接灭磁电阻SIC，灭磁电阻SIC连接单向硅电压二极管FLD的阴极。单向硅电压二极管FLD的阳极、电感线圈L的另一端均连接整流电路FLZ另一端。

灭磁电流分流器Ir测量灭磁电流值，试验中通过观察电流值记录下灭磁时间T1。

励磁电流分流器Ik测量外加电源对电感线圈L的充电电流值，根据公式W＝1/2*LxI^2计算出电感线圈L的能量值，当电感线圈L的能量达到实验能量W时，即Ik达到试验所需要求时，断开灭磁开关FMK的主触头。

所述整流电路FLZ为可控硅整流桥。

试验电源为AC380V三相交流电源。

所述整流电路FLZ为可控硅三相全控整流桥。

1：灭磁开关FMK要求：分闸时间足够短，使其有能力提供足够高的放电电压，如CEX98系列开关分闸时间可达到或低于25ms。

2：灭磁开关FMK的常闭触头与灭磁开关FMK的主触头动作顺序为：先合后分。

3：单向硅电压二极管FLD：FLD管的正向转折电压，应根据导通电压的高低来选择，FLD管可选择正向转折电压每隔200V为一档，配备不同型号的FLD管，用作设定不同的初始放电电压，如：K300、K500、K700……等多组FLD管。

4：应使用较大的电感线圈L模拟转子，以满足不同能容量的碳化硅电阻试验，针对目前发电厂的灭磁电阻容量，优选选择1H左右的电感。电感线圈L可以引入超导线圈，由于大部分能量是被电感线圈L自身内阻所消耗的，如能减小电感内阻，则能量的利用率将提高至90％以上。

本发明用于控制灭磁时间的关键在于对初始放电电压的控制：对于某个特定的碳化硅电阻而言，对其进行固定能量大小为W的能量冲击试验，则初始放电电压U0与灭磁时间T(即碳化硅吸收完全部能量所耗费的时间)的近似对应关系为：

U₀ ²·T∝1(1)

即，U₀的平方与T成反比关系。

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，在对碳化硅电阻进行能量冲击试验时，将单向硅电压二极管FLD串联至灭磁回路中，通过单向硅电压二极管FLD负阻开关特性，控制电感线圈L对灭磁电阻SIC的初始放电电压；同时根据规定的灭磁时间，推算对应的初始放电电压；通过设定单向硅电压二极管FLD的型号，间接控制灭磁电阻SIC吸收能量的时间。

一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，包括以下步骤：

步骤1：试验前，在模拟灭磁回路中接上灭磁电阻SIC、单向硅电压二极管FLD(正向转折电压为U1)、以及分流器；

步骤2：合上灭磁开关FMK的主触头，联动断开灭磁开关FMK的常闭触头，接通试验电源，开启直流源，向电感线圈L充电；

步骤3：当充电电流I达到要求时，即电感线圈L的能量达到实验能量W时，断开灭磁开关FMK的主触头，联动合上灭磁开关FMK的常闭触头，此时电感线圈L两端会感应出高电压，由于单向硅电压二极管FLD串联于灭磁电阻回路，根据单向硅电压二极管FLD负载开关特性，当外加电压超过U1时，单向硅电压二极管FLD由截止变为导通状态，电感线圈L向灭磁电阻SIC放电；

步骤4：通过观察电流、电压曲线，记录下灭磁时间T1；

步骤5：更换单向硅电压二极管FLD，选择正向转折电压在U2附近的单向硅电压二极管FLD，其中：

$U_2=U_1\sqrt{\frac{T_1}{T_0}}$

T0为发电厂规定的事故灭磁时间；

步骤6：待灭磁电阻SIC冷却后，重复步骤2、3，记录电流、电压曲线，并观察外观及测量温升，记录灭磁电阻SIC是否有损伤，以及是否满足温升要求，通过试验数据对灭磁电阻SIC进行性能评估。

Claims (5)

1.一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路，其特征在于，电源断路器QF连接整流电路(FLZ)，所述整流电路(FLZ)一端连接灭磁开关(FMK)的主触头，灭磁开关(FMK)的主触头连接励磁电流分流器(Ik)一端，励磁电流分流器(Ik)另一端连接灭磁开关(FMK)的常闭触头、电感线圈L的一端；

灭磁开关(FMK)的常闭触头连接灭磁电流分流器(Ir)，灭磁电流分流器(Ir)连接灭磁电阻(SIC)，灭磁电阻(SIC)连接单向硅电压二极管(FLD)的阴极；

单向硅电压二极管(FLD)的阳极、电感线圈L的另一端均连接整流电路(FLZ)另一端。

2.根据权利要求1所述一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路，其特征在于，所述整流电路(FLZ)为可控硅整流桥。

3.根据权利要求1所述一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的电路，其特征在于，所述电感线圈L为大电感线圈或者超导线圈。

4.一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，其特征在于，在对碳化硅电阻进行能量冲击试验时，将单向硅电压二极管(FLD)串联至灭磁回路中，通过单向硅电压二极管(FLD)负阻开关特性，控制电感线圈L对灭磁电阻(SIC)的初始放电电压；同时根据规定的灭磁时间，推算对应的初始放电电压；通过设定单向硅电压二极管(FLD)的型号，间接控制灭磁电阻(SIC)吸收能量的时间。

5.根据权利要求4所述一种根据灭磁时间检测碳化硅灭磁电阻性能的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：试验前，在模拟灭磁回路中接上灭磁电阻(SIC)、单向硅电压二极管(FLD)、以及分流器；

步骤2：合上灭磁开关(FMK)的主触头，联动断开灭磁开关(FMK)的常闭触头，接通试验电源，开启直流源，向电感线圈L充电；

步骤3：当充电电流I达到要求时，即电感线圈L的能量达到实验能量W时，断开灭磁开关(FMK)的主触头，联动合上灭磁开关(FMK)的常闭触头，此时电感线圈L两端会感应出高电压，由于单向硅电压二极管(FLD)串联于灭磁电阻回路，根据单向硅电压二极管(FLD)负载开关特性，当外加电压超过U1时，单向硅电压二极管(FLD)由截止变为导通状态，电感线圈L向灭磁电阻(SIC)放电；

步骤4：通过观察电流、电压曲线，记录下灭磁时间T1；

步骤5：更换单向硅电压二极管(FLD)，选择正向转折电压在U2附近的单向硅电压二极管(FLD)，其中：

$U_2=U_1\sqrt{\frac{T_1}{T_0}}$

T0为发电厂规定的事故灭磁时间；

步骤6：待灭磁电阻(SIC)冷却后，重复步骤2、3，记录电流、电压曲线，并观察外观及测量温升，记录灭磁电阻(SIC)是否有损伤，以及是否满足温升要求，通过试验数据对灭磁电阻(SIC)进行性能评估。