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维普资讯 ·励磁调速 · 许其品等 基于非线性电阻氧化锌的灭磁设计的探讨 9 基于非线性电阻氧化锌的灭磁设计的探讨 许其品 朱晓东 许其质 (国电自动化研究院 江苏省南京市 210003) 摘【要】从灭磁阀片最大允许通流能力、灭磁装置最大允许电流、灭磁电阻的残压、灭磁 的正反向荷电率、并联的ZnO非线性灭磁电阻支路的均流和均能等几个方面初步探讨了 灭磁设计的一般原则，为采用znO非线性电阻灭磁的设计提供一定的参考依据，对于工 程设计具有一定的指导意义。 关【键词】灭磁 残压 荷电率 均流 均能 数【据库分类号】SZ03 0 引言 随着计算机和微电子技术的迅速发展，发电机励磁调节装置的可靠性和稳定性已经得到了显 著的提高，可控硅整流技术也已经日益成熟，励磁系统的问题渐渐地向灭磁方面转化，灭磁设计中 存在的问题也越来越突出，灭磁设计中的问题暴露得越来越严重，关于灭磁的设计越来越上升到前 所未有的高度。而关于灭磁容量的计算，文献[1]、[2]、[3]、[4]已经做了较深人的分析，但基于 ZnO非线性的灭磁设计却少有系统性的论述，本文旨在提出一点对于ZnO非线性灭磁设计的看 法，以引起同仁的注意，为完善ZnO非线性灭磁的设计起抛砖引玉的作用。为此本文通过阐述灭 磁设计中应该注意的问题，并不涉及到灭磁主回路的设计，在正确估算灭磁容量的基础上，正确设 计出符合实际要求的灭磁装置，为发电机组安全可靠的运行提供保证。 1 灭磁设计需要考虑的几个问题 因为znO(这里以及文中其他地方所提到的znO均是指低场强高能量的非线性znO电阻)与 SiC相比有较强的非线性特性，在灭磁过程中磁场电压几乎不变，灭磁速度快，可以使得发电机的 灭磁更接近于理想灭磁，在我国得到了广泛的应用，所以本文主要针对ZnO非线性电阻灭磁设计 中应该注意的问题展开讨论。在灭磁主回路确定的前提下，ZnO非线性电阻灭磁的设计中主要需 要考虑的问题包括：灭磁能容的估算、灭磁阀片最大允许通流能力、灭磁装置最大允许电流、灭磁电 阻的残压、灭磁电阻的正反向荷电率、并联支路的灭磁电阻的均流和均能等。 1．1 灭磁容量的计算 文献[1]讨论了大型水力发电机机组的灭磁能量的估算，文献[4]主要讨论了带阻尼绕组的火 力发电机机组灭磁容量的估算，根据文献[1]到[4]可以正确地估算出灭磁设计中所需的ZnO非线 性灭磁电阻的容量。事实上根据ZnO阀片的试验结果，ZnO阀片的最大能容远远大于其标称容 量，ZnO非线性电阻的能容量不是设计中最重要的因素，因为ZnO的容量在满足灭磁支路最大允 许电流时的能容基本都能够要求，非线性灭磁电阻的损坏主要是有短时过电流以及长期老化引起 收稿日期：2005—01—14；改回日期：2005—03—29。 维普资讯 10 2005年7月 水 电厂 自动 化 第3期 !箜03塑 的。以火电135MW 自并激机组为例，根据能容的计算一般都在2MJ以下，而发电机的额定励磁 电流一般在1300A以上，按照根据 IEC37．18标准规定，发电机最大可能产生的励磁电流为额定 励磁电流的3倍，即3900A以上，据此一般非线性灭磁电阻的并联支路数应该在32路以上，一般 不少于40支路，当采用两个阀片串联时，则阀片的数量为80片，而阀片的实际能容都在30IJ以上 大多数阀片的最大能容在50--60kJ以上，也就是说，当ZnO并联支路数满足要求时，一般阀片的 总能容都在灭磁能容的计算值之上。 这里有二点是值得大家注意的，第一、我们在考虑最大灭磁工况时，灭磁阀片的能容不应该简 单地考虑阀片的标称能容，而应该考虑阀片的最大能容，在此基础上考虑均能／均流因素和一定的 裕量，也就是说，在考虑发电机最大灭磁工况时，阀片的每片能容按30KJ计算是可行的；第二、理 论上将同样配比的材料烧制出的阀片的能容与阀片的体积成正比，所以同样截面的ZnO阀片，残 压较高的阀片应该具有较大的能容。 1．2 灭磁阀片的最大通流能力 在使用ZnO非线性电