CN115296569B - 发电机励磁无弧灭磁装置及灭磁方法 - Google Patents

Abstract

一种发电机励磁无弧灭磁装置及灭磁方法，包括整流桥、灭磁开关S101、非线性灭磁电阻RFS和电子跨接器，电子跨接器由灭磁触发板CRB1和可控硅V1构成，整流桥通过灭磁开关S101常开触头连接到发电机转子，灭磁开关S101常闭触头将非线性灭磁电阻RFS并接在转子两端，可控硅V1与灭磁开关S101常闭触头并联，可控硅V1由灭磁触发板CRB1控制。本发明可以无需灭磁开关拉弧建压即能使转子电流顺利转移，实现灭磁开关无弧开断，大大降低了对灭磁开关的要求，提高了灭磁系统的可靠性。

Description

发电机励磁无弧灭磁装置及灭磁方法

技术领域

本发明属于发电机领域，特别涉及一种发电机励磁无弧灭磁装置及灭磁方法。

背景技术

发电机电气事故时，励磁系统应快速可靠灭磁。长期以来励磁系统灭磁都是采用灭磁开关配合非线性灭磁电阻移能灭磁技术，即通过灭磁开关拉弧建压，将转子电流快速转移到非线性灭磁电阻中消耗。其基本原理如图2所示。

励磁整流桥通过灭磁开关S101常开触头连接到发电机转子，灭磁开关S101常闭触头将非线性灭磁电阻RFS并接在转子两端。Uo为整流桥输出电压，UK为灭磁开关弧压，UR为非线性电阻的导通电压。

事故灭磁时，收到保护跳闸信号后灭磁开关S101常闭触头动作将非线性灭磁电阻RFS并接到转子两端，然后常开触头开断并拉弧建压，弧压UK上升，当UK-Uo≥UR时，非线性电阻导通，转子电流转入非线性电阻RFS中消耗，S101常开触头熄弧开断。如果常开触头开断过程中不能满足UK-Uo≥UR条件，则移能灭磁失败，转子电流无法转入非线性电阻中，灭磁开关将会烧毁。

这种灭磁方式对开关主触头断开时产生的弧压有严格的要求。为建立更高的断口电压，以满足转子电流转移到非线性电阻中的要求，而使得开关的结构复杂化。随着发电机组单机容量的增加和励磁参数的增大，对灭磁开关拉弧建压能力的要求也越来越高，在某些情况下，甚至要求开关具有两个或更多的触头串联。这种专用的开关价格较高，市场较小，对开关的开发和生产均带来不利影响，使灭磁开关的选型更加困难，同时灭磁系统的可靠裕度也不断减小。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的发电机励磁无弧灭磁装置及灭磁方法，可以无需灭磁开关拉弧建压即能使转子电流顺利转移，实现灭磁开关无弧开断，大大降低了对灭磁开关的要求，提高了灭磁系统的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种发电机励磁无弧灭磁装置，包括整流桥、灭磁开关S101、非线性灭磁电阻RFS和电子跨接器，电子跨接器由灭磁触发板CRB1和可控硅V1构成，整流桥通过灭磁开关S101常开触头连接到发电机转子，灭磁开关S101常闭触头将非线性灭磁电阻RFS并接在转子两端，可控硅V1与灭磁开关S101常闭触头并联，可控硅V1由灭磁触发板CRB1控制。

优选的方案中，所述的非线性灭磁电阻RFS整组伏安特性满足以下条件：

U_R=K（2I_fd）^β< Up

式中，U_R表示：非线性灭磁电阻电压；I_fd表示：额定励磁电流；K表示：非线性电阻常数；β表示：非线性系数；Up表示：励磁变二次电压峰值。

优选的方案中，所述的发电机励磁无弧灭磁装置的灭磁方法，包括以下步骤：

步骤一，当事故灭磁时，保护跳闸信号同时送到励磁控制器、灭磁触发板CRB1、以及灭磁开关S101的分闸线圈；

步骤二，收到保护跳闸信号后，灭磁触发板CRB1发出触发脉冲使可控硅V1导通，通过电子跨接器将非线性灭磁电阻RFS并接到转子两端；励磁控制器将整流桥控制角设置为150°，使整流桥处于逆变状态；

步骤三，灭磁开关S101分闸线圈动作，带动机械连杆动作分闸。

优选的方案中，所述的步骤二中，根据三相全控桥整流原理，整流桥输出电压瞬时值Uo为：

U_O=Up×sin（α+ 120°）

式中，Up表示：整流桥二次电压峰值，即励磁变二次电压峰值；

控制角α为150°时，Uo=-Up，即整流桥输出瞬时电压达到整流桥二次电压负向峰值；根据灭磁时非线性电阻导通条件：

U_K-Uo≥U_R

则：

U_K+Up≥U_R

当U_R< Up时，U_K为0，即无需灭磁开关拉弧建压就能使转子电流转入非线性电阻中，实现灭磁开关无弧开断；

根据整流桥输出波形，控制角α为150°时，每20ms内整流桥输出瞬时电压6次达到整流桥二次电压负向峰值，确保了可靠性；

非线性灭磁电阻RFS整组伏安特性为：

U_R=K I^β

式中，U_R表示：非线性灭磁电阻电压；I表示：灭磁电流；K表示：非线性电阻常数；β表示：非线性系数；

机组正常运行时励磁电流不超过额定励磁电流I_fd，强励时励磁电流不超过2.0倍额定励磁电流I_fd，则满足条件K（2I_fd）^β<Up时，灭磁开关无弧开断，实现无弧灭磁。

本专利可达到以下有益效果：

事故灭磁时，通过电子跨接器投入非线性灭磁电阻，利用励磁变二次电压使非线性灭磁电阻导通，可以无需灭磁开关拉弧建压即能使转子电流顺利转移成功灭磁，实现灭磁开关无弧开断，大大降低了对灭磁开关的要求，提高了灭磁系统的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明电路图；

图2为现有技术电路图。

具体实施方式

优选的方案如图1所示，一种发电机励磁无弧灭磁装置，包括整流桥、灭磁开关S101、非线性灭磁电阻RFS和电子跨接器，电子跨接器由灭磁触发板CRB1和可控硅V1构成，整流桥通过灭磁开关S101常开触头连接到发电机转子，灭磁开关S101常闭触头将非线性灭磁电阻RFS并接在转子两端，可控硅V1与灭磁开关S101常闭触头并联，可控硅V1由灭磁触发板CRB1控制。整流桥通过交流侧开关S102实现与交流电源的接通或断开。整流桥与励磁控制器电连接。

非线性灭磁电阻RFS整组伏安特性满足以下条件：

U_R=K（2I_fd）^β< Up

式中，U_R表示：非线性灭磁电阻电压；I_fd表示：额定励磁电流；K表示：非线性电阻常数；β表示：非线性系数；Up表示：励磁变二次电压峰值。

优选地，发电机励磁无弧灭磁装置的灭磁方法，包括以下步骤：

步骤一，当事故灭磁时，保护跳闸信号同时送到励磁控制器、灭磁触发板CRB1、以及灭磁开关S101的分闸线圈；

步骤二，收到保护跳闸信号后，灭磁触发板CRB1发出触发脉冲使可控硅V1导通，通过电子跨接器将非线性灭磁电阻RFS并接到转子两端；励磁控制器将整流桥控制角设置为150°，使整流桥处于逆变状态；

步骤三，灭磁开关S101分闸线圈动作，带动机械连杆动作分闸；电子跨接器导通投入非线性灭磁电阻和励磁控制器控制整流桥逆变的动作时间小于20ms，灭磁开关机械分闸时间大于40ms，可以保证在灭磁开关分断前，非线性灭磁电阻已投入，且整流桥已开始逆变。

工作原理为：

根据三相全控桥整流原理，整流桥输出电压瞬时值Uo为：

U_O=Up×sin（α+ 120°）

式中，Up表示：整流桥二次电压峰值，即励磁变二次电压峰值；

控制角α为150°时，Uo=-Up，即整流桥输出瞬时电压达到整流桥二次电压负向峰值；根据灭磁时非线性电阻导通条件：

U_K-Uo≥U_R

则：

U_K+Up≥U_R

当U_R< Up时，U_K为0，即无需灭磁开关拉弧建压就能使转子电流转入非线性电阻中，实现灭磁开关无弧开断；

根据整流桥输出波形，控制角α为150°时，每20ms内整流桥输出瞬时电压6次达到整流桥二次电压负向峰值，确保了可靠性；

非线性灭磁电阻RFS整组伏安特性为：

U_R=K I^β

式中，U_R表示：非线性灭磁电阻电压；I表示：灭磁电流；K表示：非线性电阻常数；β表示：非线性系数；

机组正常运行时励磁电流不超过额定励磁电流I_fd，强励时励磁电流不超过2.0倍额定励磁电流I_fd，则满足条件K（2I_fd）^β<Up时，灭磁开关无弧开断，实现无弧灭磁。

本发明实现发电机无弧灭磁条件1：事故灭磁时，应保证先通过电子跨接器投入非线性灭磁电阻，并将整流桥控制角设置为150°，然后再断开灭磁开关。

本发明实现发电机无弧灭磁条件2：非线性灭磁电阻伏安特性应满足K（2Ifd）β<Up，式中K为非线性电阻常数，β为非线性系数，Ifd为额定励磁电流，Up为励磁变二次电压峰值。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发电机励磁无弧灭磁装置的灭磁方法，其特征在于：采用发电机励磁无弧灭磁装置，发电机励磁无弧灭磁装置包括整流桥、灭磁开关S101、非线性灭磁电阻RFS和电子跨接器，电子跨接器由灭磁触发板CRB1和可控硅V1构成，整流桥通过灭磁开关S101常开触头连接到发电机转子，灭磁开关S101常闭触头将非线性灭磁电阻RFS并接在转子两端，可控硅V1与灭磁开关S101常闭触头并联，可控硅V1由灭磁触发板CRB1控制；

灭磁方法包括以下步骤：

步骤一，当事故灭磁时，保护跳闸信号同时送到励磁控制器、灭磁触发板CRB1、以及灭磁开关S101的分闸线圈；

步骤二，收到保护跳闸信号后，灭磁触发板CRB1发出触发脉冲使可控硅V1导通，通过电子跨接器将非线性灭磁电阻RFS并接到转子两端；励磁控制器将整流桥控制角设置为150°，使整流桥处于逆变状态；

步骤三，灭磁开关S101分闸线圈动作，带动机械连杆动作分闸；

步骤二中，根据三相全控桥整流原理，整流桥输出电压瞬时值Uo为：

U_O=Up×sin（α+ 120°）

式中，Up表示：整流桥二次电压峰值，即励磁变二次电压峰值；

控制角α为150°时，Uo=-Up，即整流桥输出瞬时电压达到整流桥二次电压负向峰值；根据灭磁时非线性电阻导通条件：

U_K-Uo≥U_R

则：

U_K+Up≥U_R

当U_R< Up时，U_K为0，即无需灭磁开关拉弧建压就能使转子电流转入非线性电阻中，实现灭磁开关无弧开断；

根据整流桥输出波形，控制角α为150°时，每20ms内整流桥输出瞬时电压6次达到整流桥二次电压负向峰值，确保了可靠性；

非线性灭磁电阻RFS整组伏安特性为：

U_R=K I^β

式中，U_R表示：非线性灭磁电阻电压；I表示：灭磁电流；K表示：非线性电阻常数；β表示：非线性系数；

机组正常运行时励磁电流不超过额定励磁电流I_fd，强励时励磁电流不超过2.0倍额定励磁电流I_fd，则满足条件K（2I_fd）^β<Up时，灭磁开关无弧开断，实现无弧灭磁。