一种氧化锌非线性灭磁电阻安全性评估新方法
非线性电阻灭磁及保护装置说明书V2.1
书105（本说明书适用于FLM 灭磁及过压保护柜、FLK 灭磁开关柜、FLR 非线性电阻柜）1.概述同步发电机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势继续维持故障电流。
无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路，时间较长，都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏。
如果系统对地故障电流足够大时，还要烧铁芯。
因此，当电机发生内部故障，在继电保护动作切断主电源的同时，还要求迅速地灭磁。
所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场储能尽快地减弱到尽可能小的程度。
最简单的办法是将励磁回路断开。
但励磁绕组具有很大的电感，突然断开，会在其两端产生很高的过电压。
因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上 去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。
完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。
为减少故障范围扩大，要求灭磁迅速。
灭磁时间愈短，短路电流所造成的损害愈小，一般按同步电机定子绕组电势降低到接近于零所需的时间来评价各种灭磁方法的优劣。
另外，灭磁时转子过电压不应超过滑环间过电压的容许值。
自动灭磁系统应满足以下几个要求：（1） 灭磁时间应尽可能短。
（2） 当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许的过电压值。
（3） 灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠。
灭磁开关应有足够大容量能遮断发电机各种可能故障工况下的最大故障转子电流，灭磁耗能元件容量应大于发电机各种可能故障工况下发电机转子最大储能所需吸收部分。
非线性灭磁及过电压保护是由氧化锌（ZnO ）非线性电阻（也叫压敏电阻）与双断口直流灭磁开关组合而成的新型灭磁及过电压保护方式，适用于大中型同步发电机转子灭磁及过电压保护，能快速灭磁，过电压保护性能优良，结构简单，运行维护方便。
2.结构及工作原理2.1系统结构主回路接线原理见图1。
书106图1 非线性电阻灭磁和过电压保护原理接线图FMK双断口灭磁开关 FR1灭磁非线性电阻FR2，FR3过电压保护压敏电阻D二极管 L发电机励磁绕组由原理图可见，灭磁系统由三部分组成：（1）FMK：双断口磁场断路器DM4；（2）灭磁用非线性电阻FR1；（3）过电压保护用非线性电阻FR2、FR3。
发电机灭磁工作原理
灭磁工作原理当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。
通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。
本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性，达到近似恒压灭磁的效果。
灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、U R为氧化锌非线性电阻残压。
若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。
可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。
但反向电势受转子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率（di/dt=-U/L）按直线规律衰减至零。
由于氧化锌非线性电阻残压U R变化很小，灭磁时近似于恒压，即U R=U。
发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。
灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Uo+U R时，电流被迫入灭磁过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗，且氧化锌良好的伏安特性保证了这部分能量几乎以恒压的形式消耗，确保了发电机组的安全。
图1发电机转子灭磁及过电压保护装置采用多组氧化锌非线性电阻并联跨接于转子绕组两端，由于氧化锌非线性电阻FR1、线性电阻R1、快速熔断器RD、二极管D1组成（见图2）。
其核心部件FR1具有限制反向过电压和吸收磁能的作用；各支路中都有特制熔断器RD，熔断器的熔断时间小于2ms并且熔丝电压足够高，当部分支路必生故障，其相应熔断器快速熔断，产生的电压将故障支路的短路电流迅速迫入其他支路，故障支路被切除。
浅谈发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理
浅谈发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理
张 亚萍 哈尔滨 电机厂有限责任公 司
【 摘 要】本文阐述 了 发电 机 转子灭磁 及过电压保护装置的工作原理 ，
并对发电机转 子灭磁 及过电压保护装 置的工作原理 进行了 详细分析。 【 关 键词 】发电机； 转子 ； 灭磁 ； 过电压保护 ； 应 用； 跨接器 压与交 流断路器断 口电压之和 。 如假定 ： Ｕ ｓ ＝ Ｕ ｓ Ａ ＋ Ｕ ｓ Ｃ 其 中： Ｕ ｓ ： 为两个断 口电压之和 ， 则满足灭 磁电流 换流 条件的表 达式 为 ： Ｕｓ ｍ￣ ＞Ｕ Ｒｍ± Ｕ ｎ ｎ 式 中： Ｕ ｓ ｍ一 交流断 路器断 口电压最大值 ； ＵＲ ｍ一 非线性 电阻导通最大值 ； ＵＴ ｍ一 励磁变 线
ＬＰ为 整 流 电源 、 Ｕｋ为灭 磁 开 关
弧 压、 Ｕ Ｒ为氧 化锌 非线 性 电阻 残 压。 若要使 转 子电流 衰减 至零 ， 必 须 在转 子两 端加 一 个 与其 励 磁 电 源 电势相 反的 电势Ｕ。 灭 磁方 程式
时只有两个 断口流过 电流 并建立弧 压。 灭磁时应满 足的换 流条件为： Ｕ Ｒｍ￣ ＜２ Ｕ ｓ ｍ＋ － ／ ２ ＵＴ ｍ 将 断 路 器 接 于直 流 侧 ， 三 个 断 口串联 连 接 ， 灭 磁 时 三个 断 口 均建立弧压， 其值 将 是 接 在 交 流 侧 的 １ ． ５ 倍， 更 容 易满 足 换 流 条 件 ：
在 满足 公式 （ ３ ） 时； Ｕ ｋ ＞ ￣ Ｕｏ ＋ ＵＲ 。 电流被 迫流 入灭磁 过电压保 护 器中， 转子 绕组中所储能 量被氧化锌 非线 性电阻 消耗 ， 且氧化锌 良好 的 伏安特 性保证 了这部分能 量几乎以恒压 的形式消耗 ， 确保了发 电机 组的 安全 。 以上 灭磁方式 为直流氧化锌 电阻灭磁方 式 。 １ ． ２ 本文所 研 究的第二 种灭磁 方式 为 ： 交流 电压 灭磁 方式 。 交流灭 磁基本 思路是 在断开功率整流柜 输入端 交流断路器前 ， 首先切 断三相全 控整流桥 的触发脉 冲， 然后进 行灭磁 。 交 流断 路器断 流作用 主要 是利用 电流 过零这一 特性 实现 的 。 但 是
发电机氧化锌灭磁阀片的现场检测
发电机氧化锌灭磁阀片的现场检测周盛（葛洲坝电厂电气维修部湖北宜昌 443002）【摘要】介绍了氧化锌非线性电阻定期检验的必要性及分析,现场检验的办法及检验的标准,氧化锌（ZnO）非线性电阻检测报告的分析,规范检验方法科学分析数据.【关键词】氧化锌（ZnO）非线性电阻V-A伏安特性曲线压敏电压泄漏电流.1氧化锌非线性电阻（简称氧化锌ZnO阀片）定期检测的必要性氧化锌ZnO阀片作为吸能与过电压保护元件已广泛应用于水力、火力、与核能发电机组，目前在葛洲坝电厂发电机的励磁回路中应用氧化锌ZnO阀片的有：一、整流桥交流侧浪涌过电压保护装置、二、可控硅整流桥直流侧换相尖峰过电压吸收保护装置、三、同步发电机转子非全相过电压保护装置及转子灭磁装置。
氧化锌ZnO阀片在发电机运行工作中既要承受长期的励磁电压，还要承受灭磁时来自转子绕组的能量和过电压冲击，长期的励磁电压作用会使ZnO阀片产生静态老化，而灭磁和过电压冲击会使ZnO阀片产生动态老化。
无论静态老化还是动态老化均会使ZnO阀片的晶粒结构发生变化，造成V-A特性严重退化。
静态老化是一个缓慢的物理及化学过程，其老化程度的快慢可以用漏电流或功率损耗的增长速度来衡量。
漏电流使ZnO阀片体温升高，由于ZnO阀片具有电压负温度系数，其温升与漏电流的上升及老化速度成正比关系，一旦产生恶性循环，ZnO阀片将发生热击穿短路和炸裂。
而动态老化对ZnO阀片也是一种温度效应。
因此，氧化锌ZnO阀片性能的好坏，寿命的长短，将直接影响到发电机的安全运行。
葛洲坝电厂于1985年在4F机发电机励磁回路开始使用ZnO阀片，已经运行达二十多年，氧化锌ZnO灭磁组件因为泄漏电流超标而退出运行的有十几台机套,因此对氧化锌ZnO阀片组定期进行检验是非常必要的，对于漏电流超标将其退出运行，以保障发电机的安全发电。
根据GB/T1.1-1993及相关的国家强制标准规定，发电机励磁回路中的整流桥交流侧浪涌过电压保护装置、可控硅整流桥直流侧换相尖峰过电压吸收保护装置、同步发电机转子非全相过电压保护装置及灭磁装置，每年必须进行检验。
发电机灭磁及转子过电压保护的改进
统 ，灭磁 及过 电压 回路 如下 （ 图 １ 。 见 ）
１ １ 灭磁 开 关结 构及参数 ．
量直流电机的励磁 回路 中，作为机组事故状态下励
磁 回路 的快速 灭磁 保护 ，也 可用 于切换 空 载或 额定
黄丹 电 厂 灭磁 开 关 在 ２ ０ ０ ５年技 改 为 科 大 创 新
股份有 限 公 司科 聚分 公 司 生产 的 Ｄ Ｘ —８ ０ ／ Ｍ ２ ０ —２ ｌ
技 术交流
１２ 过 电 压 保 护 及 灭磁 过 程 原 理 ．
ＳＡ Ｌ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ０１ ｏ，Ｔｔ ｏ６ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１Ｎ５ ｏ ｌ ｌ１ ａＮ
图 ｌ 中采用 大 功 率 限 压 二极 管 Ｖ １和 Ｖ ２反 Ｂ Ｂ
Ｊ
极性 并联 ，再 串联 过 流继 电器 Ｋ 和 电阻 Ｒ ，运 行 ｌ １ 中当绕 组 两 端 出 现 过 电 压 时 ，根 据 电 压 的极 性 ，
过 电压
０ 引 言
同步发 电机 灭磁 最早 是用 灭磁 开关 加线 性 电阻
的办法 ，灭 磁 时开关 的 常闭触 头先 闭合 ，接 通带 线 性 电阻的灭 磁 回路 ，然后 断开 灭磁 开关 的 常开 主发 电机 中至 今
仍 在使 用 ，但 由于其 灭磁 速度 取决 于灭 磁 电阻 的大 小 ，灭磁 电阻取得 越 大 ，灭 磁 速度就 越 快 ，同时 引 起 的反 向 电压 也越 高 ，因而导 致灭磁 速度 不够 快 。
随着 技术 的进 步 ，采用 灭磁 开关 加非 线性 电阻 灭磁 的方 法得 到广 泛 的应用 ，由于非 线性 电阻在灭 磁过 程 中磁场 绕组 反 电压基本 不 变 ，因此 它 的灭 磁
＋
Ｋ１
氧化锌非线性电阻老化剖析
氧化锌非线性电阻老化剖析张 敬 王桥智 孙晓波 马明叶（中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂）摘 要：氧化锌非线性电阻在使用过程中会出现性能渐变老化甚至热崩溃的问题，本文分析了导致氧化锌非线性电阻老化的两种机理及相关因素，详细论述了老化造成的安全隐患，并推荐了老化检测方法。
关键词：氧化锌；热崩溃；直流老化；交流老化；老化检测方法0 引言避雷广泛使用的高场强的氧化锌非线性电阻，只需承受短时（8～20µs）过电压及大电流（5kA），只进行2ms方波能量测试，不能接受持续时间的能量冲击，也就不适合发电机励磁系统中的灭磁及过电压保护。
上世纪70年代，中科院等离子所开始研发低场强的高能氧化锌电阻用于船舶等军工行业。
当时受碳化硅灭磁电阻国产化的技术限制，利用高能氧化锌电阻具有能容大、残压比小、灭磁快等优点，遂将其应用于发电机励磁系统的灭磁和过电压保护，开始大范围应用于中小型水轮发电机组。
氧化锌灭磁电阻并联于发电机转子绕组两端，励磁系统正常运行时，转子绕组两端电压较低，通过氧化锌非线性电阻的漏电流小于100A，这样小的电流不会导致氧化锌非线性电阻损坏。
当事故灭磁时，灭磁开关拉弧建压，达到氧化锌非线性电阻动作阈值后，电压基本维持不变，随着电流增大电阻值逐渐减小，残压比U100A /U10mA小于1.4，转子电流快速转移到氧化锌非线性电阻中消耗，达到快速灭磁的目的。
国内中、小型水电站大多使用氧化锌非线性电阻作为发电机励磁灭磁电阻。
随着使用时间的增加，氧化锌非线性电阻性能会渐变老化，吸收能量的能力降低。
极端情况下，有的支路形成了热崩溃，甚至击穿烧毁。
目前常采用每个支路串联快速熔断器的措施来防止氧化锌非线性电阻击穿后造成回路短路，却又造成组件体积较大，使氧化锌的应用受到了限制。
为何氧化锌非线性电阻在使用过程中会出现这种现象呢？本文从氧化锌的机理来进行一些分析。
1 氧化锌非线性电阻的机理特性氧化锌非线性电阻是基于氧化锌材料为主，辅以氧化铜、氧化铋、氧化钴、氧化锰等少量其他金属氧化物添加剂，通过研磨、喷雾造粒、成形、烧结等工艺制作而成。
无刷励磁系统与自并励励磁系统在实际运行中的比较
无刷励磁系统与自并励励磁系统在实际运行中的比较摘要励磁系统是大型同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统，目前主要有它励和自并励两种方式。
三相它励式无刷励磁系统由运行中容易导致机组振动大、备件更换困难，严重影响到机组的安全稳定运行，因此国内很多电厂将三机励磁的无刷励磁系统改为静态自并励励磁系统。
关键词：自并励静止励磁系统；无刷励磁；励磁调节装置；自动电压调节器1.发电机组对励磁系统的基本要求：首先励磁系统要有足够的容量，能提供发电机在额定负载和可能低的功率因数下所需的最大励磁容量，以及事故情况下励磁系统强励到顶值时所能承担的短时最大励磁容量。
有两个衡量励磁系统主要性能的指标，即电压反应比（电压响应比）和励磁电压顶值。
前者表征励磁系统电压响应速度，它定义为励磁系统的输入(给定值)有一阶跃变化(其大小足以使励磁机从空载额定电压上升到顶值)时，励磁机在0.5秒内电压上升的标么值。
图1-2示出了一个典型响应，在输入阶跃变化作用下，励磁电压沿曲线ad上升到顶值。
因为响应为非线性的，则用0.5秒内曲线ad下的面积定义为反应比。
可用acb包围的面积代替实际曲线abd所包围的面积且此两个面积相等。
于是反应比Rr表示为:Rr = 电压(标么值)/秒图1-2 电压反应比的定义曲线励磁电压达到95%顶值电压所需时间(以秒计)称为励磁系统电压反应时间(亦即系统强励时达到顶值电压与额定励磁电压之差的95%所需的时间)。
励磁顶值电压用于衡量励磁系统的强励能力，顶值电压的标么值一般定义为励磁顶值电压与额定励磁电压之比，习惯称为强行励磁倍数。
但某些励磁系统励磁电源内阻抗很大，如交流励磁机，在强行励磁的初瞬间，由于发电机励磁绕组有很大的电感，转子电流还来不及增长时，励磁电源内阻降落小，此时转子滑环上的电压会比发电机励磁电流到达稳定的顶值的电压值为大。
1.大型火力发电机组主要励磁方式目前电厂采用的励磁方式主要有两种：无刷励磁和自并励励磁。
发电机灭磁过压保护装置的测及分析
发电机灭磁过压保护装置的测及分析摘要：灭磁就是在发电机组的内部发生故障时，在转子绝缘允许的情况下，尽快地将发电机转子绕组中励磁电流所产生的磁场减弱到尽可能小的过程。
氧化锌非线性电阻由于其灭磁速度快，限压效果好等特点，已经被国内大中型发电机组广泛采用，所以对于氧化锌电阻的常规监测也显得尤为重要，灭磁装置作为发电机组安全的最后屏障，其运行的可靠性和安全性也被各大电厂所重视。
关键词：灭磁电阻漏电流导通值一、发电机励磁的参数及灭磁装置的工作原理介绍励磁系统正常停机，调节器自动逆变灭磁；事故停机，跳灭磁开关FMK将磁场能量转移到高能氧化锌非线性电阻60FR 中灭磁。
当发电机处于非正常运行状态时，将在转子回路中产生很高的感应电压，此时安装在转子回路中的转子过电压检测单元CF1模块将检测到转子正向过电压信号，触发60SCR可控硅元件，非线性电阻60FR电阻导通将产生的过电压抑制。
二、对灭磁过压保护装的测试1、试验方案1.1转子绕组侧保护特性试验：1.1.1正向触发回路元件特性测试，1.1.2反向过电压保护整定值特性测试、将1#功率柜、2#功率柜、3#功率柜的交流刀闸断开，灭磁开关分闸，将灭磁专用测试台的交流高压直接接在转子正负两端。
同时按图接上录波器（示波器分压电阻10：1）手动升压T1调压器，观察录波器波形，当保护装置动作时，保存录波波形。
以上试验进行两次。
保护特性测试电路图转子侧正向过电压触发电压保护特性测试（第1次）正向过电压保护触发值2130V，反向过电压保护整定值1000V。
转子侧正向过电压触发电压保护特性测试（第2次）1.2转子侧氧化锌特性测试。
试验仪器：HK-II氧化锌直流参数测试仪万用表实验前用万用表测量60R1~60R18熔断器，熔断器导通正常。
拆除熔断器，用氧化锌直流参数测试仪测试转子侧氧化锌的电气参数。
转子侧氧化锌单元U10mA电压及漏电流测试结果气温25 °c1.3转子侧氧化锌反向限压保护特性测试。
非线性灭磁阀片组的数学分析评价方法_南瑞 电控
一种非线性灭磁阀片组的数学分析评价新方法霍乾涛，刘国华，刘伟（国网电力科学研究院电气控制研究所，南京市南瑞路8号，210003）摘要：本文从大型发电机灭磁用非线性电阻的均流与均能的要求出发，在氧化锌非线性电阻传统性能指标的基础上，从数理统计的角度提出了一组可反映非线性灭磁电阻组一致性的系数：变异系数与极差系数的概念。
针对多组氧化锌非线性电阻实际数据进行了分析计算，以此对非线性电阻组的一致性进行了评价，并指出该组指标必须同时计算并衡量。
文章最后对变异系数与极差系数的合格指标的具体数值提出了建议，同时建议将此指标引入非线性灭磁电阻的评价和检验体系中，这对于非线性灭磁电阻的安全性评价也具有一定的参考意义。
关键词：非线性灭磁电阻，灭磁，一致性，变异系数，极差系数，评价体系，安全性0引言随着大型、巨型机组在电网电源中的比例不断增加，异常情况下发电机组灭磁系统的安全可靠性变得越来越重要。
非线性电阻用于发电机灭磁具有速度快、限制过电压低等优点，在发电机灭磁领域得到了广泛的应用。
评价发电机励磁系统所使用的非线性灭磁电阻长期以来使用其传统性能指标，具有一定的局限性，不能反映非线性灭磁电阻组的分布一致性。
如果非线性灭磁电阻差异性较大，可能会导致灭磁过程中部分灭磁电阻烧毁，对于发电机励磁系统的安全可靠性带来隐患。
因此，有必要对非线性灭磁电阻的一致性进行评价，对非线性电阻的选择配置予以指导、检验，以避免类似问题的发生。
本文着重从数理统计的角度提出一组可反映发电机灭磁系统用非线性电阻组一致性的指标，并在统计计算的基础上以氧化锌灭磁电阻组为例提出了具体衡量指标，以评价非线性灭磁电阻组性能的优劣，亦可为非线性灭磁电阻安全性评价提供参考。
1非线性灭磁电阻对均流和均能的要求由于发电机转子灭磁系统的特殊性，灭磁用非线性电阻必须具有足够的能容。
单个非线性阀片的能容已远远不能满足发电机灭磁的需求，通常把多组氧化锌电阻并联在一起用于发电机转子灭磁。
火电绝缘监督-判断题 -1 of 3
火电绝缘监督——判断题（1/3）电气绝缘的基本作用是分隔电位不等的导体，使之保持不同的电位。
（√）电介质大多数是优良的绝缘材料，其电阻率随温度上升而呈指数式下降。
（√）电气绝缘材料的电阻率很高，在109～1019Ω·m范围内。
（√）电介质的电气性能主要包括：电导极化损耗和击穿。
（√）介质表面电阻不均匀及介质表面粗糙会畸变电场分布，使闪络电压降低。
（√）空气湿度及固体介质表面吸附水分对设备闪络电压有显著影响。
（√）沿面闪络电压高于纯空气间隙的击穿电压。
（×）越易吸湿的固体，其沿面闪络电压越高。
（×）绝缘材料如超过规定的工作温度，寿命将大大地缩短。
（√）变压器油纸绝缘系统中的水分是由绝缘油和油浸纸平均分担的。
（×）在变压器的油纸绝缘系统中，纸对水比变压器油对水有大得多的亲和力。
（√）水分是变压器油浸纸绝缘的最严重的危害因素。
（√）变压器绕组的轴向固定比径向固定困难。
（√）20kV发电机线棒出槽口采用多级碳化硅高阻层，目的是提高起晕电压。
（√）交联聚乙烯电缆老化损坏的主要原因是树枝化。
（√）介质损耗tanδ主要反映设备绝缘的集中性缺陷。
（×）海拔高度越高电气设备外绝缘的放电电压越高。
（×）绝缘子清扫是为了提高外绝缘闪络电压。
（√）受污染受潮程度及爬电距离相同，直径大的绝缘子污闪电压低些。
（√）云母绝缘材料具有很好的耐电晕性能。
（√）油浸式变压器采用油-屏障绝缘结构，油隙距离越大其绝缘强度越高。
（×）电机在槽口处由于电场集中，容易发生绝缘击穿。
（√）氢冷发电机的定子机座可看作一个含氢的压力容器。
（√）变压器受潮，会使油中氢气含量升高。
（√）变压器油中溶解气体组分主要为H2C2H2时，故障类型是油中火花放电。
（√）变压器油中H2含量的注意值比套管油中H2含量的注意值低。
（×）绝缘油中特征气体含量超过注意值，可作为判断变压器故障的唯一标志。
同步发电机非线性电阻灭磁仿真研究
ＺＨＡＮＧ ｎ Ｙａ ｇ
（ ｕｉ ＥｅｔｃＰ ｗ ｒ ｅｉ ｓｔｔ Ｙ ｌ ０ ０ Ｓ ａｎ ｉ ｒｖｎｅ Ｃ ｉａ Ｙ ｌ ｌｃ ｏ ｅ ｓ ｎＩ ｔｕ ， ｕｉ ７ ０ ， ｈａ ｘ Ｐｏｉｃ， ｈｎ） ｎ ｉ ｒ Ｄ ｇ ｎｉｅ ｎ １ ９
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： Ｄｅ － ｘ ｉ ｔ ｎ ｅ ｃｔ ｉ ｗｉ ｎ ｎ － ｉ ｅ ｒ ｅ ｉ ａ ｃ ｉ ａｏ ｔ ｈ ｏ ｌ ａ ｒ ｓｓ ｎ ｅ ｓ ｎ ｔ
否安全 、 可靠地快速灭磁是判断灭磁的一个重要技
术指标 ， 同时要能有效地限制转子两端 的过 电压值 在规程所允许的范围之 内。目前 ， 世界所发展的灭 磁 系统 ， 就其 原 理 而 言主 要 有 线 性 电 阻灭 磁 ， 线 非 性电阻灭磁 ， 利用短弧阴极效应原理设计 的带灭弧 栅的 自 动灭磁开关灭磁 、 逆变灭磁等 。
ｏ ｈｅ ｄ—ａ ｉ ｂｔｉ ｄ ｎｔ ｘｓ ｏ ａｎｅ ．Ａｔｔ ｅ ｓ ｍ ｅ ｔｍｅ ｈｅ ｍ ａ ｎｅｉ ｎｅ ｇ ｈ ａ ｉ ，ｔ ｇ ｔｃ ｅ ｒ ｙ
虑 了同步发 电机转子上 的阻尼绕组 ， 及其空载特性
高性能非线性氧化锌电阻片的生产工艺
高性能非线性氧化锌电阻片的生产工艺氧化锌非线性电阻片是以氧化锌为主要成分，添加微亮的三氧化二铋、三氧化二钴、二氧化锰、三氧化二锑等金属氧化物，经过成型、烧结、表面处理等工艺过程而制成。
由于氧化锌电阻片具有非常优异的非线性伏安特性，它在过电压下，电阻很小，残压很低；而在正常工作电压下，其电阻很高，相当于一个绝缘体，故可以取消火花间隙，实现避雷器无间隙、无续流(实际上续流很小，为微安级)，而且体积小，造价低，在越来越广的过电压防护中取代有间隙的碳化硅避雷器。
氧化锌元件的伏安特性可用右式表达为：a UCI =式中，非线性系数a 与电流密度有关，一般为0.01～0.04，在大的雷电流下（10千安），a也不大于0.1，它比金刚砂阀片的a值小的多，C为常数。
图3-3示出了氧化锌阀片与金刚砂阀片的伏安特性。
从两者对比可知，当410I=A下的残压两者相同。
而在系统相电压作用下金刚砂阀片流过幅值为200～400A的电流，氧化锌阀片流过的电流却是在10～50uA。
所以氧化锌避雷器可以不用串连火花间隙，直接并联在电网上，在冲击电压过后工频电压作用下无续流。
将碳化硅（SiC）电阻片加串联火花间隙组成的传统避雷器与新型的氧化锌避雷器比较，后者具有以下优点。
（1）不用串连火花间隙，可使结构简单，体积减小；也不存在因外磁套污秽，火花间隙放电电压不稳的问题，故抗污性强。
(2) 没有火花间隙放电时延问题，其陡波响应特性优与碳化硅避雷器，提高了对设备保护的可靠性。
(3) 在雷电过电压下动作后无续流（只有微安级电流），所以引入的能量大大减少，具有耐受多重雷击和重复操作冲击过电压的能力，工作寿命长，氧化锌非线性电阻在雷电或操作冲击作用下需吸收对绝缘有害的过电压能量，与碳化硅避雷器相比，无须吸收工频续流的能量，因而流过金属氧化物避雷器的电流小于同一过电压等级下流过碳化硅避雷器的电流;另一方面，在工作中，由于无间隙避雷器的氧化锌非线性电阻长期承受工作电压的作用，因此提出了研究氧化锌电阻片的小电流特性，特别是在长期工作电压下的稳定性能等重要课题。
国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的创新及应用研究
国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的创新及应用研究摘要：碳化硅非线性电阻作为发电机灭磁的先进技术，被广泛应用于大、中型发电机设备中。
碳化硅灭磁电阻目前主要依赖于进口，且进口碳化硅灭磁电阻价格较高。
基于此，本文深入阐述国产碳化硅创新研究成果，并探索与氧化锌非线性灭磁电阻组合应用技术。
本文在对常规灭磁电阻技术进行比较基础上，阐释碳化硅非线性灭磁电阻技术本质和技术优势，并寻求国产碳化硅非线性灭磁电阻技术的应用路径。
研究旨在通过国产碳化硅灭磁技术的创新和应用，推动我国非线性灭磁电阻技术水平的提升，为实现工业民族自信贡献绵薄之力。
关键词：国产碳化硅；非线性灭磁；碳化硅与氧化锌组合灭磁技术一、励磁系统灭磁电阻的技术分析（一）灭磁的工作原理所谓灭磁，指的是快速消耗励磁回路中的电流。
发电机在运行过程中，如果发生发电机故障等突发事件，则需立刻断开机组和系统的连接，将事故危害降到最小。
但在发电机高速运行过程中，机组定子、转子储存大量能量，因此应最快速度切断励磁电源。
同时应闭合转子回路，尽快的将定、转子绕组储存的能量释放出去。
如不采取措施将会发生定、转子绝缘破坏，甚至烧毁铁芯的事故。
而在闭合转子的时候，设计者有意识的加入了耗能电阻，使其能量消耗过程加速。
减少事故对发电机的损坏，这一过程便是灭磁电阻技术。
图1 灭磁回路以某大型抽水蓄能电站机组为例，其灭磁回路如图1所示。
图1中，FCB1/2为灭磁开关的常开触头，FCB3为灭磁开关的两副常闭触头（并联连接）。
正常运行时，FCB1/2闭合，FCB3断开，励磁电流加在转子上；故障灭磁时，FCB3闭合（它的闭合时间早于FCB1/2的断开时间），将非线性电阻接入转子绕组，使得转子绕组中的能量在非线性电阻中得到消耗。
对于当前的大型同步发电机来说，转子中储存的能量较大，且装设的灭磁开关大多数是移能型而非耗能型开关。
因此发电机灭磁通常采用在励磁回路并联灭磁电阻的方法，将转子中的能量转移到灭磁电阻中得以消耗。
发电机灭磁非线性电阻的维护和试验
发电机灭磁非线性电阻的维护和试验乌江渡发电厂周正科1 概述氧化锌非线性电阻与直流灭磁开关组合而成的灭磁及过电压保护方式，广泛应用于大中型同步发电机转子保护，其特点是灭磁快速，性能稳定，维护方便。
实际应用中，非线性电阻既要长期承受运行中的正常励磁电压，还要承受开关灭磁时来自转子绕组的能量和过电压冲击。
两种情况都会使得氧化锌阀片发生老化，直接影响发电机安全运行。
如何保证非线性电阻的可靠性，是维护和试验人员需要关注的问题。
2 维护乌江渡发电厂发电机非线性电阻FLR柜内布置情况为：23组抽屉式非线性电阻并联后，串接一组反向二极管，再通过电缆并接于灭磁开关励磁绕组侧。
每组抽屉式非线性电阻均由3片叠装的高能氧化锌阀片和一个均流电阻的串接单元并联组成，每组并有四个单元。
整体布置图如下：由于厂家设计安装非线性电阻时不尽合理，导致每年梅雨季节厂房内潮气严重时，非线性电阻内氧化锌阀片两端的金属极板通过带绝缘套管的固定螺杆对连接盘柜的金属面板产生泄漏，该泄漏电流大小与绝缘套管的污秽和受潮程度有关。
每组非线性电阻有两根螺杆对盘柜形成泄漏通路，23组非线性电阻产生的泄漏电流相加影响，造成运行中转子对地绝缘下降明显。
今年6月23日#1机运行中发“转子一点接地”信号，后停机检查发现为非线性电阻60FR整体受潮，固定螺杆上的绝缘套管泄漏电流增大，使转子回路绝缘下降至0.03M Ω，经过在盘柜底部加碘钨灯烘烤3小时，绝缘升至0.88 MΩ。
其他机组同期也普遍存在该现象，而临时烘烤不能消除隐患，电气人员分析后决定在机组检修时彻底解决这一问题。
在#1机组大修期间，对非线性电阻进行了小改造。
通过扩孔断绝了原固定螺杆与金属连接板的电气接触，金属连接板上另重新打孔固定。
改造图片如上图。
这一简单的改造效果明显，用2500V兆欧表测量非线性电阻正负极对外壳（金属面板）绝缘较之改造前有明显编号改造前（GΩ）改造后（GΩ）正极对壳负极对壳正极对壳负极对壳2－1 1.2 3.6 42 392－2 1.9 4.2 36 612－3 1.8 4.2 52 56盘柜整体0.321 0.426 18.1 19.2 上表数据是在试验室环境相对干燥（湿度小于35％）的情况下测试，可以看出，非线性电阻FLR柜整体对地绝缘已经有了改善。
ZnO非线性电阻的特性及ZnO均能
ZnO非线性电阻的特性及ZnO均能/均流技术的机理正广电隔直设备的核心技术——氧化锌阀片，有许多客户还不太了解，今天，小编就来给大家讲一讲，关于ZnO非线性电阻的特性及ZnO均能/均流技术的机理。
氧化锌阀片作为电力系统过电压过电流防治领域的常见元件，其具有良好的非线性伏安特性。
目前市面上有高压片和高能片之分。
高压片主要应用于过电压保护器、避雷器等过电压治理的产品中，高能片一般采用均能技术可以应用于灭磁柜、隔直等过电流治理产品中。
下面小编将为大家系统介绍氧化锌材料特性和均能/均流技术的机理：1、 ZnO非线性电阻的特性通过对三种电阻的伏安特性曲线分析（见图1），可见电阻具有优良的的伏安特性：即在低电压时,泄漏电流极小(μA级)。
当电压升高到其“导通点”（即保护电压）以上时, ZnO非线性立即导通,此时随着通过电流在不断增大其电压反被“钳制”住不上升，伏安特性十分平坦。
ZnO这种优良的非线性伏安特性给过电压保护带来一系列优点.图1、三种电阻的曲线1.线性电阻2.SiC电阻3.ZnO电阻l) 吸能元件可以直接跨接在被保护设备两端, 其泄漏电流很小（微安级）不产生很大功耗；对被保护设备无影响。
2) 消耗（短路、灭磁等）能量速度最快（微秒级）；3) 过压保护装置可以自动复位（电压一旦下降到保护定值以下，ZnO立刻恢复高阻状态）,而不需要任何附加措施( 如熔丝,逆变甚至停机)；ZnO非线性电阻优良的伏安特性在国内得到广泛的应用。
但是目前用于过电压保护的单片ZnO压敏电阻片( 阀片),其单片“标称”吸能容量为15~30 kJ,而过系统电压保护所需要吸能元件的能容量一般均为几百kJ到几个MJ,因此必须多个阀片串并联组合才能达到消耗能量的目的。
图2、两个ZnO电阻阀片并联时电流分配由上述可见，ZnO非线性电阻的伏安特性虽然呈现出一系列优点, 但它却给组合时的均能(特别是均流)配片带来极大困难。
由于其导通区的伏安特性过于“平坦”,极小的电压差距就会带来极大的电流差距。
火电绝缘技术监督自测试卷(第074套)
一、选择题（共 15 题，每题 2 分）：【1】变压器油中溶解气体以CH4C2H4为主要组分时，其故障类型是（）。
A．油中过热B．油和纸过热C．油中局部放电D．油中火花放电【2】变压器在更换绕组后，要进行全电压下空载合闸试验。
部分更换绕组，空载合闸（），每次间隔5min。
A．3次B．4次C．5次D．6次【3】接地短路电流流过接地装置时，接触电位差是指（）。
A．在人接触设备外壳或构架时，人体手与脚之间的电位差B．在地面上离设备水平距离0.8m处与设备外壳或架构间的电位差C．在地面上离设备水平距离0.8m处与设备外壳架构或墙壁离地面的垂直距离1.5m处两点间的电位差D．在地面上离设备水平距离0.8m处与设备外壳架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间的电位差【4】GIS中SF6气体泄漏标准为每个隔室年漏气率小于（）。
A．0.5%B．1.0%C．1.5%D．2.0%【5】水氢氢发电机大修后，定子内部水系统气密试验判据：1.1PN（额定氢压）下，24h的泄漏压降不大于起始试验压力（）。
A．0.2%B．0.3%C．0.4%D．0.5%【6】大型汽轮发电机定子绕组端部采用刚柔固定结构，目的是（）。
A．补偿铜铁热膨胀系数不同而产生的应力B．减少定子绕组摩擦C．加强端部机械强度D．减少端部绕组温升【7】水平接地体的间距应符合设计规定。
当无设计规定时不宜小于（）。
A．2mB．3mC．4mD．5m【8】用空心铜线做定子绕组的发电机在运行中，内冷却水的电导率（25℃）不大于（）。
A．2μS/cmB．2.5μS/cmC．3μS/cmD．3.5μS/cm【9】发电机可用空气氢气绝缘油水作为冷却介质，其中（）传热能力最强。
A．空气B．水C．绝缘油D．氢气【10】500kV油浸纸套管介损tanδ不大于（）。
A．0.5%B．0.6%C．0.7%D．0.8%【11】水轮发电机转子磁极挂装后，转子整体绕组的绝缘电阻值应不小于（）。
发电机灭磁工作原理
灭磁工作原理当发电机组的内部或发电机出口端发生故障以及正常停机时都要快速切断励磁电源，由于发电机转子绕组是个储能的大电感，因此励磁电流突变势必在转子绕组两端引起相当大的暂态过电压，造成转子绝缘击穿，所以必须尽快将转子电感中的磁能快速消耗，这就是通常所说的灭磁。
通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。
本公司采用氧化锌非线性电阻灭磁方式利用其特殊的伏安特性，达到近似恒压灭磁的效果。
灭磁的原理如图1所示，其中i转子中的电流、FR1为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、U R为氧化锌非线性电阻残压。
若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。
可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。
但反向电势受转子绝缘水平限，限不能超过转子绝缘允许值因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定，电流保持一个固定的变化率( di/dt=-U/L )按直线规律衰减至零。
由于氧化锌非线性电阻残压U R变化很小，灭磁时近似于恒压，即U R=U。
发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。
灭磁时，灭磁开关FMK跳开,切开励磁电源，在满足 Uk》U O+U R时，电流被迫入灭磁过电压保护器中，转子绕组中所储能量被氧化锌非线性电阻消耗，且氧化锌良好的伏安特性保证了这部分能量几乎以恒压的形式消耗，确保了发电机组的安全。
图1发电机转子灭磁及过电压保护装置采用多组氧化锌非线性电阻并联跨接于转子绕组两端，由于氧化锌非线性电阻 FR1、线性电阻R1、快速熔断器 RD、二极管D1组成(见图2)。
其核心部件FR1具有限制反向过电压和吸收磁能的作用；各支路中都有特制熔断器 RD，熔断器的熔断时间小于 2ms并且熔丝电压足够高，当部分支路必生故障，其相应熔断器快速熔断，产生的电压将故障支路的短路电流迅速迫入其他支路，故障支路被切除。
灭磁时间常数的定义(可编辑修改word版)
傲狮三国楼顶OICQ等级：论坛游民文章：18积分：390注册：2006-12-72007-2-6 15:40:57HDK 等级：贵宾文章：123积分：1607注册：2006-7-2 灭磁时间常数这个问题我一直没在规程和专业书籍中找到明确的答案，有人说机端电压下降了 0.632 需要的时间，也有人说按机端电压下降到发电机残压的时间，目前我在实践中是以机端电压下降了 0.632 需要的时间来计算的，这样对吗？不知其他同行是怎么计算这个参数的，另外灭磁时间常数不同类型励磁系统的机组还不一样：一般自并励机组比较快，而三机无刷励磁的机组会慢一些；灭磁方式不同，时间也有所区别，比如逆变灭磁和保护直接跳开灭磁开关的时间就不一样，不知励磁规程对时间上有没有什么要求？第 3楼 首先，“时间常数”是衡量物理量变化速率的参数，“发电机灭磁时间常数”即是指发电机灭磁的速率，当然也遵循由初值 100％衰减到 36.8％的时间的物理定义，否则就没有可比性了；二、励磁系统的快速灭磁也是为发电机服务的，无论何种灭磁方式， 最终还是要落实到发电机定子电压的衰减速率上，而并非机端电压的具体数值；* 贴子主题： [求助]请教专家：发电机灭磁时间常数是如何定义的？[求助]请教专家：发电机灭磁时间常数是如何定义的？chenxm 第 2 等级：超级版主 文章：1077 积分：14307 注册：2006-6-14 楼 规程上只是说灭磁时间要快，但没有直接规定具体时间。
没有灭磁时间常数这个概念，只有灭磁时间这个概念。
怎样定义灭磁时间，工程上有三种方法：1、励磁电流等于零时间；2、机端电压小于 5%的时间；3、机端电压小于 36.8％即一个 Td0 的时间常数的时间，你说的时间常数可能是这个时间常数。
2007-2-25 10:03:59三、由于构成发电机气隙磁通的因素比较复杂，不仅仅是励磁主回路的电流，还有阻尼绕组、残磁等综合作用，所以片面强调励磁电流等于零，即无法测量也不够全面；四、而 Td0’应该是发电机转子绕组的开路时间常数 L/R，自然续流灭磁就是这个速率，事故灭磁要求的快速性，实际上就是加大灭磁时转子回路的 R 值，以缩短灭磁时间，至于这个灭磁时间怎样衡量？则规定的也不很明确，尤其是线性电阻或碳化硅电阻灭磁，励磁电流的衰减比较平缓，不太好计量。
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摘
要 ：分析 了 Ｚ ｎ Ｏ非线性灭磁 电阻 的特性 ，在机组特定灭 磁 电阻配置方 式下 ，仿真计算 获得标 准规
定 的空 载误 强励 和定子 短路 ２种 严重故 障 工况 时 的最大灭 磁 能量 ，并 以现 场检 测压 敏 电压 参数 为依
据 ．推 演 定 义 了 Ｚ ｎ Ｏ灭 磁 电 阻 压 敏 电 压 安 全 性 临界 值 ，由 此 提 出 了 一 种 判 定 个 别 Ｚ ｎ Ｏ灭 磁 电 阻 组 件 压
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敏电压变化后 的组件 安全性计算评估新方 法。
关 键 词 ：Ｚ ｎ Ｏ 电 阻 ；压 敏 电压 ；灭 磁 能 量 ；组 件 ；安全 性
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ６ ２ １ ． ７ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — １ ８ ８ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ７ — ０ ５
０ பைடு நூலகம் 引 言
Ｚ ｎ Ｏ 非 线 性 灭 磁 电 阻 一 ，特 性 拐 点 明 显 ，特
以精 确 评 估 各 组 件 的安 全 性 。
以下 从 Ｚ ｎ Ｏ电阻本身特性 和参数描述 出发 ． 结合仿真获得 的非正常工况下 最大灭磁能量 ， 推 演定 义 了一个 Ｚ ｎ Ｏ 灭 磁 电 阻 压 敏 电 压 安 全 性 临 界值 。采 用 现 场 实 测 组 件 压 敏 电压 占平 均 压 敏 电
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｇ ｉ ｒ ｄ Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ １ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
浙 江 电 力
２ ０ １ ５年 第 ３期
ＺＨＥ Ｊ Ｉ ＡＮＧ ＥＬ ＥＣＴ ＲＩ Ｃ Ｐ ＯＷＥＲ
２ ７
一
种氧化 锌非 线性灭磁 电阻安全 性评 估新方法
吴 跨 字 ， 陆 海 清 ，卢 岑 岑
（ 国 网 浙 江 省 电力 公 司 电力 科 学 研 究 院 ，杭 州 ３ １ ０ ０ １ ４ ）