交流电压灭磁技术的应用.docVIP

交流灭磁原理在电厂中的应用 邹先明 陈小明 摘要：本文对葛洲坝二江电厂励磁系统灭磁原理及其存在的问题进行了说明，介绍了几种解决问题的方案，并对其进行了分析比较，重点介绍了交流灭磁及其实现方法，以及交流电压灭磁在葛洲坝二江电厂的应用情况。 关键词：磁场断路器、非线形电阻、移能型灭磁系统、封脉冲。 一、问题的提出 葛洲坝电厂发电机组励磁灭磁系统采用DM4型磁场断路器配合ZnO非线形电阻组成的移能型灭磁系统，其灭磁基本原理如图（1）所示：SCR为可控硅整流装置，FMK为磁场断路器，FR为ZnO非线形电阻，L为转子线圈，Ud表示整流装置输出电压，Uk表示FMK分闸时建立的弧压，UR表示ZnO非线形电阻的电压，E表示转子线圈的电势，从图（1）可以得到关系式： UR=Uk-Ud （1） IK = IL -IR （2） FMK Ik IL Uk IR SCR Ud UR FR L E 图（1） ZnO电阻的V-A特性为： IR=CURα （3） 一般α=25~40，C为常数，与ZnO电阻的串、并联数有关。 由式（2）可知，当IR=IL时，Ik=0，流过FMK断口的电流为0，FMK熄弧，换流成功，转子能量转移到FR中消耗掉。 由式（1）、（2）、（3）可得： Ik=IL-C（Uk-Ud）α （4） 由式（4）可以看到，要想移能成功，即Ik=0，则要求Uk满足： UK=(IL/C )1/α+Ud （5） 1999年4月3日和2000年5月14、18日，葛洲坝 二江电厂6#机连续发生烧毁灭磁开关的事故，这几事故都是由励磁调节器误强励的引起的。从现场的录波图及记录上分析，当时的功率柜输出电压达1500V左右，输出电流也达5000KA以上，二江电厂的ZnO灭磁电阻动作残压为1280V，这就要求DM4磁场断路器分断时建立近3000V的电压，而实际上DM4磁场断路器不能建立如此高的电压。从现场情况来看，ZnO灭磁电阻也确实没有动作。 这几次事故给我们提出了一个问题，即如何解决发电机在一些极限情况下的可靠灭磁问题。如励磁调节器失控误强励时，可控硅的整流输出电压很高，励磁电流也很大，这就要求FMK分闸时能建立很高的弧，实际灭磁开关的建压能力有限，往往不能满足极限情况下的要，从而导致灭磁失败。 为解决以上问题，使ZnO阀片可靠动作灭磁，我们考虑了三种方案：一是降低ZnO阀片的残压值，这将要延长灭磁时间，不利于发电机的快速灭磁，而且在机组运行时，流过ZnO阀片的漏电流也会增大，这会加速ZnO阀片的老化；二是选用能够建立更高弧压的灭磁开关或者灭弧室能容量更大的开关，我们查阅了很多知料，进行了许多考察，都没能够找到合适的灭磁开关；第三，就是采用交流灭磁原理灭磁，这种方法简单易行，且十分可靠。1999年10月17日，东北电管局、白山电厂、葛洲坝电厂、合肥凯立电子公司在凯立公司进行了交流电压灭磁原理的试验，2000年5月15日，又在白山电厂2#机进行了该项目的试验，这些试验都非常成功，证明交流电压灭磁切实可行。 交流电压灭磁的原理就是将可控硅整流装置交流侧电压引入直流侧，使可控硅的输出电压Ud成为一个交变电压，由式（4）可以看到，当Ud0时，在不需要灭磁开关建立很高的电压情况下就能迅速将转子中的能量转移到ZnO阀片中消耗掉，而达到灭磁的目的。交流电压灭磁实现方法也很简单，只要在磁场断路器分闸之前，切除可控硅上的触发脉冲，由于发电机转子是一个大电感线圈，其电流不能突变，最后开通的一组可控硅将始终保持开通状态，相当于一个闭合的开关，这样，交流电压就被引入直流回路。 二、交流灭磁的实现方法 要实现交流电压灭磁，就要可靠地切除可控硅的触发脉冲， 根据具体的情况，切除脉冲的方法有很多，如断开脉冲放大电源、用软件封脉冲等。我们采用的是附加一个24V直流电源来控制脉冲变压器的输出，用硬件封