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讲义一 灭磁电阻选择
发布时间:2012-7-18 阅读:3139次  


    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。 
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****。****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****误强励励磁电流值为:
Im=1.3×U2÷Rf ( 1 )
式中 U2??励磁变压器二次值;
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=1.3×1243÷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****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。 
灭磁电阻的选择  
    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。 

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