电气讲义(发电机灭磁)

电气讲义(发电机灭磁)

电气讲义发电机灭磁开关0 目录 1.何为发电机励磁和自动灭磁开关P2-5 2.何为自动灭磁开关的弧压P5-8 3.如何测量灭磁开关弧压P8-13 4.如何进行和分析灭磁开关弧压试验P13-18 5.确定灭磁开关弧压的三大心得P19-22 6.灭磁开关技术标准的学习心得P23-27 和CEX06灭磁开关参数比较P28-31 8.自动灭磁开关插图学习P32-41 1 何为发电机励磁和自动灭磁开关何为发电机励磁和自动灭磁开关？发电机、变压器和输电设备构成的电力系统，只向广大用户提供一种产品，那就是电。衡量这种产品的质量指标主要有两个，一个是频率，一个是电压。保证频率的稳定需要发电机调速器，保证电压的稳定需要发电机励磁装置。从结构上讲，发电机分为静止的定子和

旋转的转子，励磁装置向转子提供可以调节的直流电流产生旋转磁场，旋转磁场切割定子线圈产生交流的感应电势，感应电势经过输电线路向用户提供电力。用户的电压过低就增加励磁，电压过高就减少励磁，最终保持电力系统电压的稳定，这是直流励磁的同步发电机励磁装置的最基本原理。目前还有少量的交流励磁的同步发电机，例如双馈风力发电机，此时的励磁装置输出可以调整幅值和频率的交流励磁电源，励磁的作用不仅只是稳定电压，还可以小范围的稳定频率。无论何种励磁，只有在发电机正常运行时需要励磁，当发电机停机备用、检修和故障时，我们都需要快速安全的减小励磁，使发电机的磁通降低到接近于零的过程称为灭磁过程。最简单的灭磁方式是断开转子绕组。但是于回路电感很大，在转子绕组两端产生相当大的过电压，会使绝缘击穿。因此，灭磁时必须使转子绕组接至放电电阻或反电势上。执行这种操

作的电器称为自动灭磁开关。同步发电机安全可靠的灭磁，是一个不仅关系到励磁系统本身安全，而且直接关系到整个电力系统安全运行的大问题。灭磁是发电机内部短路时限制故障扩大的唯一办法。 2 发电机灭磁技术的演变，首先跟随了励磁技术的演变，其次就是自动灭磁开关的演变。灭磁技术的演变按照灭弧栅灭磁，线性电阻灭磁，非线性电阻灭磁发展，逆变灭磁和交流灭磁，伴随着现代励磁的基础即三相全控桥整流电路的出现而发展。在灭磁系统中，自动灭磁开关占据很重要的地位，其分类复杂。按照灭磁开关是否参与吸收灭磁能量，分为耗能型和移能型；按照灭磁开关的断口数量，分为多断口和单断口；按照灭弧栅片是金属还是非金属，分为短弧原理灭弧栅和长弧原理灭弧栅；按照灭磁开关安装位置，分为直流灭磁开关和交流灭磁开关。本灭磁技术讲座，主要分析四种自动直流灭磁开关，这里按照

上面的分类进行简要说明，以后再进行专门分析。，采用铜片灭弧栅片，属于短弧原理灭弧栅，耗能型开关，可以吸收4MJ左右的能量）3 一般来说，带常闭断口的开关是专门用于灭磁的开关；双断口灭磁开关，在停机后可以隔离发电机转子与励磁装置回路，有利于检修试验。于励磁装置灭磁设备主要考虑的是安全、快速的吸收转子能量，因而灭磁方式的分类主要是按吸收能量方式来划分的： 4

上面这三个灭磁录波，是安徽时代科聚电气有限公司试验法国的灭磁波形，这显然是带着灭磁电阻的灭磁录波，而真真试验灭磁开关的弧压，必须去掉灭磁电阻才行，这里将RV用红色框起来，表示下面的回路中没有这个灭磁电阻。利用上面这个电感回路进行灭磁试验，

就能够得到我们在开关选型中需要的开关弧压参数，安徽科聚公司提供了两个录波图，如下图所示。11 总结上述两个录波，我们得到的开关弧压有两个，如果科聚公司再进行同样参数的开关弧压试验，我们就会得到四个不同的弧压值，因为弧压的分散性较大，它与下列因素有关：1、首先与开关结构有关，如灭弧罩结构、吹弧措施(气吹、磁吹)、引弧系统。2、其次与电流大小有关，特别是用吹弧线圈磁吹时，电流太小使吹弧磁场过弱，导致弧压降低；但有的开关在电流过大时弧压也会降低。3、最后与回路电感有关，回路电感太小使感应电势减小，弧压也会降低。4、电弧具有随机性，以上条件不变时，弧压也会有变化。那么，如何决定的开关弧压呢？本人将继续在以后的灭磁技术讲座中进行专题分析，现在首先祝广大读者新年愉快，身体健康。最后告诉大家的是，安徽科聚公司是我国目前进行灭磁开关试

验最有经验的科研单位，依托中科院合肥等离子体研究院，成功进行了许多灭磁开关的弧压试验，是我们委托灭磁开关试验的首选科研单位，我们应该感谢他们的辛勤劳动。12 如何进行和分析灭磁开关弧压试验正如前文所述，灭磁开关弧压试验不是在具有灭磁电阻的回路中进行的，否者所测得的开关弧压受到灭磁电阻残压限制。安徽时代科聚公司采用如下开关弧压试验电路图，这里，U是试验电源电压；R和L表示大电感负载参数，QF是试验中的灭磁开关，QF1、QF2、QF3表示这个QF有三个断口，用了三个分压电阻来测量这三个断口的开关弧压，Uk是开关总弧压；Ik是利用分流器来测量开关电流，而所谓分流器实际上就是串联在回路中的毫欧姆级的铜电阻；K是试验电源开关，也是后备灭磁开关，只有当QF拒动或者发生灭磁失败才启动K，保护人身和试验设备安全。

13 开关弧压试验的大致步骤如下：

预先设定的R和L参数，合上K和QF，调节U使Ik上升到预定值后，跳开QF，用试验仪器自动记录Ik和Uk，然后分析并确定灭磁开关的弧压试验值。正如前文所提供的开关弧压数据那样，每次进行的弧压试验值具有分散性，因此，我们有必要总结一套科学的弧压波形分析方法，进而确定开关弧压值。我们首先来分析两次弧压试验波形。这里以Ik=1700A的弧压波形为基础，然后手动将Ik=1450A的弧压波形叠加上去。显然，我们不能说这个开关的弧压是3250V或4400V。如果将试验电流增加到2560A或者更高，假设最高弧压与试验电流的关系是线性的，则开关弧压将达到8650V或更高，这显然也是错误的，因为弧压不仅具有分散性，还具有非线性特征。在下面的波形中，我们将Ukmax与Umax的比值，成为过电压倍数。显然，Ukmax高出Umax部分，就是电感负载反向感应电势部分，灭磁开关弧压等于电源电压和负载反向感应电

势之和；灭磁开关拉弧建压，就是为了产生转子反向过电压。既然弧压具有分散性和非线性，那么我们确定开关的弧压首先要明确灭磁开关的应用环境，比如电源额定电压和最大电压、负载额定电流和最大电流，负载的过电压能力等。如果不考虑灭磁开关的应用环境，也得不到这个开关的其他试验资料，我们只能确定开关弧压不低于3000V或大于3000V；如果该开关应用于额定电流附近，那么我们就确定开关的弧压不低于4000V或大于4000V。事实上，如果我们加大试验电流到额定值附近，我们就会得出一个比较准确的弧压值，此时的弧压波形最高处会出现一小段平坦的地方。弧压波形顶部平坦部位的平均值，就是开关的弧压值。两次弧压试验波形顶部没有平坦出现，这是于灭弧能量太小，以至于开关拉弧减压过程中就消耗掉了整个灭磁能量。

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