灭磁电阻的计算与选择

灭磁电阻的计算与选择（srgpz，admin，Leildy）

srgpz：[求助]有关灭磁电阻的选择

移能型灭磁开关的工作原理是：通过先期闭合的常闭接点将磁场电流转移至线性灭磁电阻，或通过建立足以使非线性灭磁电阻呈现低阻特性的电压，将磁场能量转移至灭磁电阻。

我现在的问题是对上面提到的灭磁电阻的选择要怎么来确定，如果有公式麻烦将公式附上.谢谢版主！！

admin：非线性灭磁电阻容量的选择：

所谓非线性灭磁电阻的容量，是指在灭磁时，由非线性灭磁电阻所吸收的磁场能量，并继而转换为热能的容量。上述磁场能量的大小决定于灭磁时发电机的运行工作状态，一般按下列较严重的故障情况来考虑。包括：

１、主变压器高压侧三相短路。

２、发电机端三相短路。

３、励磁系统故障引起误强励，特别是发电机空载并网前引起的误强励。

此时，在发电机励磁绕阻中储藏的能量最大。最大误强励励磁电流的数值决定于发电机过电压保护定值，一般为１。３倍，由此，可求得最大误强励励磁电流值为：

Im=1.3×1.35U2÷Rf ( 1 )

式中U2——励磁变压器二次值；

Rf——发电机励磁绕阻电阻值。

误强励产生的励磁电流值Ifm有时可达额定励磁电流值的４～５倍，以ABB公司承制的三峡水轮发电机为例，U2＝1243V，Rf＝0.1144Ω，代入上式( 1 )可得：

Ifm＝1.3×1.35×1243÷0.1144＝19069 ( A )

发电机额定励磁电流IfN＝4158 ( A )

由此可得：Ifm ÷IfN＝19069÷4158＝4.58 ( 倍 )

在灭磁过程中储藏在转子回路的总磁能将分别由励磁绕阻电阻、阻尼绕阻电阻、断路器的电弧压降以及非线性灭磁电阻按一定比例消耗。显然绕阻储藏的磁能越多，由非线性电阻分担消耗的能量也越多。对灭磁电阻容量的选择应该满足在任何工况下灭磁电阻吸收的最大容量值，一般由灭磁电阻所吸收的容量约占磁场总能量的60%左右。

同选择线性灭磁电阻容量相同，对非线性电阻容量的选择也应该根据热平衡方程式，在吸收分配容量的磁能时，电阻的温升不应超过允许值，并具有一定的安全裕度。

Leildy：对于灭磁电阻的选择问题，我觉得admin说得并不完全确切。

首先我们应该明确灭磁电阻的作用，其是在灭磁时吸收转子绕组上的能量（当然很多励磁装置此灭磁电阻也用于过压保护的吸收），而此能量只是发电机能量的一部分，也就是我们常说的d轴能量，而发电机的总能量包括d轴和q轴（阻尼）两部分能量。但是我们知道，在灭磁时特别是事故情况下，我们是希望整个发电机的能量尽快被消耗掉。所以我觉得灭磁真正的含义应该是消灭整个发电机的磁场能量，而不紧紧是转子上的能量。明确这一点，我们就会发现汽轮发电机和水轮发电机的

灭磁思想是不一样的，因为汽轮发电机是隐极发电机，其圆柱式的转子结构就是一个很强的阻尼体，再加上转子上嵌有阻尼槽，导致其阻尼效应很强，而水轮发电机是凸极发电机，其结构决定了其阻尼效应不强。换句话说，对于汽轮发电机，整个发电机的能量一部分在d轴，一部分在q轴（阻尼结构）；而水轮发电机能量大部分都在d轴，q轴的能量很小。回到灭磁的问题，所以水轮发电机只关心转子绕组里的能量就可以了，而且这个能量消耗的越快越好；而汽轮发电机不同转子绕组里的能量只是发电机能量的一部分，单纯追求把此能量快速的消耗并没有意义，而且速度过快反而不好，因为发电机的能量主要表现为磁能，而磁能具有阻碍其变化的效应，过快的d轴灭磁速度将会导致直轴磁场能量抵抗这种变化，进而部分被挤入q轴。我们知道d轴的能量消耗我们可以控制，通过选择灭磁电阻的形式和大小。而q轴我们是不能控制的，只能靠汽轮发电机自身的阻尼结构，所以d 轴的能量过快的被消耗将使进入q轴的能量增加，如果是在严重事故下，此能量很大，很容易烧坏转子的阻尼部分。这也就是为什么在水轮发电机上灭磁电阻的形式和大小异议不多，基本采用ZnO，能量按60-70％（参考李基成的书）考虑。而在汽轮发电机上却争议很大，对于灭磁电阻一般不赞成使用ZnO，多数使用SiC和线性电阻，原因如上，不希望其灭磁速度过快。而对于灭磁电阻的能量选择也多半是经验，毕竟汽轮发电机阻尼结构很复杂很难建模，一般来说，可能只有发电机能量的20％左右。以上一点想法仅供参考。

Admin：（仅供参考）

一、计算依据：

发电机转子最大储能一般可按空载有控误强励状态的储能计算，此时励磁电流取为额定励磁电流的2倍，铁心进入饱和区。根据电工理论、真机试验及大量的使用经验，该能量值可用下式估算： W fmax=(3～5)Wf0, Wf0=1/2Id f0I2f0, Lf0=T′d0•Rf(75℃)

式中： W fmax—转子绕组的最大储能，J ；

Wf0 —转子绕组的空载储能，J ；

Lf0 —转子绕组在空载时不饱和电感，H ；

I f0 —空载励磁电流，A ；

T′d0—定子绕组三相开路时，转子绕组时间常数，S ；

R(75℃) —转子绕组直流电阻（75℃温度时），Ω；

由此可以得知：

W fmax=(3～5)Wf0=(3～5)•1/2Id f0I2f0

式中（3～5）系数，小容量机组取较大值，大容量机组取较小值。

实际灭磁电阻的额定能容量：

WN=K1×K2×W fmax

式中：

K1为容量储备系数，按中国电力行业标准，DL /T583-1995第4.5.2d）要求应为I/0.8=1.25,一般可取1.3，是考虑灭磁电阻各并联组件串联了特种熔断器，运行中30%组件退出后仍可保证可靠灭磁的要求；

K2为耗能分配系数，因转子储能量不完全消耗于灭磁电阻中，还有转子电阻、磁场断路器、阻尼绕阻及汽发机的整锻铁心中均有耗能，水发机组经验值得0.73；汽发机组取经验值0.5。

考虑必要的安全裕量选取偏大一点的整数。

注意：如发生罕见的空载失控误强励工况，励磁电流可增至额定励磁电流的3～4.5倍，此时磁场储能量更大，按以上计算配置的灭磁电阻可能过热烧毁。

二、具体计算：（举例）