说明书励磁系统的过电压保护与灭磁部分.docx
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说明书励磁系统的过电压保护与灭磁部分
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5.3.励磁系统的过电压保护与灭磁部分
5.3.1.1.概述
灭磁的作用是当发电机内部及外部发生诸如短路及接地等事故时迅速切断发电机的励磁，将蓄藏在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中，并在事故中保护励磁设备。
过电压保护的作用是当发电器转子上意外出现瞬间过高的能量（诸如雷击）时在不切断发电机的励磁的情况下吸收这部分能量，使整个机组持续运行。
这部分设备包括串联在转子回路中的磁场断路器S101、并联在转子回路中的灭磁电阻R101与过电压保护监测继电器K120、用于控制灭磁电阻投入的触发电路板（KJQ-V2）组成。
是否切除励磁设备（即判断是灭磁还是过电压保护）则是AVR通过S101、K120以及整流桥输出的状态来进行判断。
整个灭磁及过电压保护回路原理图如下所示：
图表-5.1灭磁及过电压保护回路
5.3.1.2.两种灭磁方式与灭磁过程
在采用交流励磁机或自励晶闸管励磁系统中，灭磁方式多数采用磁场断路器加线性或非线性电阻灭磁（快速灭磁），并和逆变灭磁配合使用。
5.3.1.2.1.逆变灭磁
发电机正常停机灭磁时大多数情况下采用这种灭磁方式。
调节器接停机命令后，将控制角设置到逆变角150°，通过整流桥逆变来消耗转子中储存的能量，并不跳磁场断路器，也不需要灭磁电阻投入工作。
当励磁电流减为零后，灭磁过程结束。
5.3.1.2.2.快速灭磁
当发电机事故紧急跳闸时，就必须使用快速灭磁方式。
快速灭磁有两种方式：
一种是耗能型的，即将磁场能量消耗在磁场断路器中。
这种方式对磁场断路器的触头有较高的要求，并搭配灭弧栅来达到吹弧灭磁。
由于这些制约因素，这种灭磁方式只适用于励磁电流很小的工况，所以已经近乎淘汰。
另一种灭磁方式是移能型的，即将磁场能量由磁场断路器转移到线性或非线性电阻耗能元件中。
概述中所示的图5.1就是移能型灭磁方式。
发电机事故跳闸时，采用磁场断路器配合跨接器及线性电阻移能灭磁。
收到磁场断路器跳闸命令后，触发电路板（KJQ-V2）先触发灭磁回路可控硅，投入灭磁电阻R101；接着直流磁场断路器S101断口分断，磁场能量经灭磁电阻消耗。
如果磁场断路器建立的弧压小于整流桥输出电压与线性电阻的灭磁电压之和，则灭磁电流一部分注入灭磁电阻R101，一部分经可控硅整流桥、灭磁开关弧断口电弧构成回路，对灭磁开关弧断口有一定程度的损伤；当电流衰减至灭磁电阻电压与整流桥输出电压之和等于开关弧压时，开关分断之后灭磁电流才会全部流经灭磁电阻R101。
如果灭磁开关弧压大于整流桥强励输出电压与线性电阻最大灭磁残压之和，开关分断时，灭磁电流几乎全部注入R101中，灭磁开关自然断弧。
5.3.1.3.灭磁柜与出线柜的硬件介绍
5.3.1.3.1.触发电路板（KJQ-V2）
图表-5.2触发电路板外观
触发电路板（KJQ-V2）是灭磁回路控制板卡。
继电器K1、K2、K3被用作于可控硅的触发信号；BOD（雪崩二极管V1000）则为转子过电压保护的检测元件。
当励磁系统接收到检测到发电机事故紧急跳闸信号，调节器就会向电路板上的继电器（K1、K2、K3）发出直流电信号使其触发电路板背后的可控硅（或者是转子出现过电压且KJQ-V2上的BOD被击穿后触发可控硅）。
可控硅导通后灭磁电阻R101所在的回路导通，将R101接入主回路，消耗发电子转子的剩磁。
当快速灭磁一定时间后流通R101的电流下降到毫安级别，使回路上的可控硅自行关断（在转子过电压情况下则是AVR来判断过电压的情况，并通过AVR向灭磁回路可控硅发送瞬间的反向电压来关断可控硅），至此R101从主回路中被切除。
图表-5.3电气图纸中的触发电路板
作为冗余的可选项，K2继电器可以根据工程项目或实际运用来判断是否需要加入。
不仅仅是冗余可选项，电路板的工作电压、灭磁回路使用可控硅数量，都只需要对电路板做非常简便的跳线修改，就可以实现。
调试人员可以根据下面的表格进行改动。
名称
功能
默认值
工作电压
24V
110V
125V
220V
250V
110V
1001
K1回路
IN
OUT
IN
OUT
IN
OUT
1002
K1回路
IN
IN
OUT
OUT
OUT
IN
1003
K1回路
IN
IN
IN
IN
OUT
IN
1004
K3回路
IN
OUT
IN
OUT
IN
OUT
1005
K3回路
IN
IN
OUT
OUT
OUT
IN
1006
K3回路
IN
IN
IN
IN
OUT
IN
R1001
K2回路
0R
4k7/3W
5k6/3W
10k/6W
12k/7W
OUT
K2
冗余触发模式下选择增加
OUT
1007
K3回路配置
OUT
1011
当只有一个灭磁可控硅的时候必须短接
OUT
V1000
BOD，根据工程项目选择其击穿上限
OUT
图表-5.4触发电路板的跳线修改
5.3.1.3.2.过电流继电器（K120）
图表-5.5安装在设备中的过电流继电器
过电流继电器在安装在灭磁控制回路中，用于检测转子过电压。
它由一个与主回路相连的线圈和与线圈联动的辅助触点组成。
当转子过电压产生的时候，灭磁回路导通，K120与R101一起被接入到主回路中。
此时主回路中的电流突变，使K120动作吸合，带动辅助触点动作，向励磁调节器发送“直流侧过电压保护动作”的信息。
5.3.1.3.3.灭磁电阻（R101）
图表-5.6安装在设备中的灭磁电阻
R101用于吸收转子多余能量，是灭磁回路中的耗能元件。
一般灭磁电阻分为线性电阻和非线性电阻两种；由于两种电阻的特性不同，其使用的场合也不同。
非线性电阻因其伏安特性具有良好的非线性，灭磁特性接近于理想灭磁曲线，近似恒压灭磁的效果，灭磁速度快，多用于水电机组。
对于汽轮发电机，鉴于其转子本体具有很强的阻尼作用，尽管采用快速灭磁系统，也只能加速纵轴励磁绕组回路中的转子励磁电流的衰减，而不能使蓄藏在发电机转子本体以及横轴阻尼绕组中的能量迅速消失，得不到快速灭磁的效果。
为此，对于大型汽轮发电机多采用线性电阻。
5.3.1.3.4.分流器（R110）
图表-5.7安装在柜体中的分流器
分流器R110是一种电阻，安装在励磁系统直流侧，用于励磁电流的采样。
当电流流过分流器时，在电阻的两端产生了毫伏级别的压差。
这种压差与电流的大小成比例关系。
5.3.1.3.5.磁场断路器（S101）
图表-5.8ABB品牌的E级直流断路器正面
图表-5.9赛雪龙品牌的HPB直流断路器正面
磁场断路器，就是用于快速降低励磁回路中的电流的开关。
因为励磁回路感抗很大，切断电流是很困难的，所以要安装专用的磁场断路器。
由于工况不同，选用的磁场断路器也不同。
●HPB直流断路器的注意事项
断路器可以通过推杆
（1）手动跳闸。
当按下推杆
（1）造成金属板
（2）驱动杠杆（3），使得棘爪（4）松开并释放动触头（5）。
通过手动跳闸装置造成分闸后，合闸线圈可以通过：
切断保持电流（E型设备所采用）、施加反向电流脉冲（M型设备所采用）两种方式来重置其位置。
注意！
当断路器手动跳闸完成后，棘爪（4）保持在当前位置。
如果断路器需要被复位到其原始位置，则需要调节器发出一个分闸命令。
●E级直流断路器的注意事项
E级直流断路器辅助触点的常开常闭状态可以被简单、方便的更改，并不仅仅依靠于直流断路器的专业人员。
先将塑料螺丝
（1）用一字螺丝批顶入并旋转90°，两透明罩板
（2）取下；再将螺丝（3）用十字螺丝批拆下，改变插片（4）的位置就可以更改辅助触点的位置状态了。
其他的关于两种磁场断路器的详细资料，可以通过向我方索取断路器的说明书来获得！
5.3.1.3.6.阻容吸收回路
用于吸收和消耗电路断开时感性负载产生的自感电动势，抑制操作过电压的瞬间振荡和高频电流，使过电压的波形变缓，陡度和幅值降低，再加上电阻的阻尼作用，使高频振荡迅速衰减。
阻容吸收回路由一个两级的熔断器，两个电阻器和两个电容器组成。
5.3.1.4.灭磁与过电压保护部分元器件停机维护
触发电路板
☑确认设备24VDC断电、磁场断路器电源断电；
☑检查插拔端子紧固程度；
☑检查弹簧端子紧固程度；
☑肉眼观察板卡上焊接元器件无松动、毁坏；
☑必要时使用软刷进行清灰，且确认清理工作后无刷毛残留；
过电流继电器
☑确认螺栓标记线无位移；
☑确认螺丝端子紧固程度；
☑确认线圈联动的辅助触点机械性能与电气性能正常；
灭磁电阻
☑确认螺栓标记线无位移；
☑肉眼确认电缆外皮无破损；
分流器
☑确认与铜排连接的螺栓标记线无位移；
☑确认螺丝端子紧固程度；
磁场断路器
☑确认与铜排连接的螺栓标记线无位移；
☑确认航空插头连接完好（HPB直流断路器）；
☑确认控制电缆端子盒的螺丝端子紧固程度（E级直流断路器）；
阻容吸收回路
☑检查插拔端子紧固程度；
☑检查小螺栓紧固程度；
☑检查熔丝通断以及熔断器座辅助接点的机械、电气性能；
铜排
☑确认铜排上螺栓的标记线无位移；
☑检查铜牌上螺丝的紧固程度；
5.3.1.5.可替换的硬件及其型号
如需订购备件或替换损坏件（包括某一元器件上的零部件），请参考电气图纸上元器件列表所提供的设备标识符以及供货号，并将这些信息告知我司。
我司会为您提供最优质、便捷的服务。
下表列出一部分常用元器件、易损元器件的设备标识符以及供货号以供参考，具体信息请以随设备整机发放的电气图为准。
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