一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置制造方法
【專利摘要】一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，它包括勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅整流橋、帶有常閉觸頭的雙斷口直流斷路器、可以正反向過電壓觸發(fā)器與氧化鋅非線性電阻組成的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置，帶延時(shí)功能的電流繼電器串聯(lián)在過電壓保護(hù)回路中，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正負(fù)極并聯(lián)的碳化硅非線性電阻組成的滅磁裝置，碳化硅非線性電阻與輔助開關(guān)連接。本實(shí)用新型既能快速可靠的滅磁，又能保證過電壓消失后回路的自動(dòng)關(guān)斷。
【專利說明】一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水利水電設(shè)施領(lǐng)域，具體涉及一種用于大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國的水電建設(shè)事業(yè)得到了飛躍的發(fā)展，隨著機(jī)組單機(jī)容量的增加，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓及勵(lì)磁電流也上升到新的水平，機(jī)組故障后的滅磁電壓和滅磁電流也大大增力口，這給機(jī)組的滅磁系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及設(shè)備選型帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。滅磁裝置的重要作用是當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部及外部發(fā)生諸如短路及接地等事故時(shí)迅速切斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，并將儲(chǔ)存在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的磁場能量快速消耗在滅磁裝置的耗能元件中，避免或降低對(duì)設(shè)備的損壞及限制事故的擴(kuò)大，是發(fā)電廠和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。
[0003]目前我國水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及過電壓保護(hù)裝置中核心部件滅磁電阻均采用氧化鋅或碳化硅非線性電阻，且非線性電阻為滅磁耗能和過電壓保護(hù)吸能共用電阻的單一模式。氧化鋅電阻具有良好的開關(guān)特性，漏電流小，可以直接并聯(lián)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩端。采用氧化鋅非線性電阻的滅磁及過電壓保護(hù)裝置具有滅磁可靠、吸能快速的特點(diǎn)，且過電壓消失后自動(dòng)關(guān)斷的特點(diǎn)。滅磁裝置采用氧化鋅電阻時(shí)，由于氧化鋅電阻具有較高的壓敏電壓，在施加電壓低于壓敏電壓前，氧化鋅電阻僅有漏電流流過，可以認(rèn)為處于截止?fàn)顟B(tài)。而對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組為了快速的耗能滅磁，氧化鋅電阻的壓敏電壓取值較高，因此需要較高斷口弧壓的滅磁開關(guān)相配合，否則可造成換流失敗而燒毀開關(guān)。氧化鋅電阻單片容量較小且擊穿后呈短路狀態(tài)需要在支路中串聯(lián)熔斷器，對(duì)大型機(jī)組滅磁容量需求龐大時(shí)，氧化鋅電阻滅磁裝置的體積遠(yuǎn)超過碳化硅電阻。滅磁裝置采用碳化硅電阻時(shí)，碳化硅的伏安特性介于線性電阻和氧化鋅電阻之間，具有特性穩(wěn)定、導(dǎo)通電壓低的特點(diǎn)。國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)滅磁電阻大部分采用碳化硅電阻。但碳化硅電阻的漏電較大，不能直接并聯(lián)在發(fā)電機(jī)的兩端，需采用跨接器或輔助斷口隔離，用作過電壓保護(hù)電阻時(shí)，在正向過電壓消失后無法自動(dòng)關(guān)斷，只能采用逆變滅磁方式造成機(jī)組的停運(yùn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種既能快速可靠的滅磁，又能保證過電壓消失后回路自動(dòng)關(guān)斷的過電壓保護(hù)裝置。
[0005]實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，它包括勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅整流橋、帶有常閉觸頭的雙斷口直流斷路器、可以正反向過電壓觸發(fā)器與氧化鋅非線性電阻組成的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置，帶延時(shí)功能的電流繼電器串聯(lián)在過電壓保護(hù)回路中，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正負(fù)極并聯(lián)的碳化硅非線性電阻組成的滅磁裝置，碳化硅非線性電阻與輔助開關(guān)連接。
[0007]進(jìn)一步的，過電壓保護(hù)裝置包括正向可控硅和反向可控硅以及相應(yīng)的電壓觸發(fā)器，常閉觸頭與輔助開關(guān)并聯(lián)后依次與二極管、碳化硅非線性電阻串聯(lián)。
[0008]具體的，碳化硅非線性電阻一端接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正極，另一端接二極管的負(fù)極，二級(jí)管的正極分別接至雙斷口直流斷路器的常閉觸頭和輔助滅磁開關(guān)，常閉觸頭和輔助滅磁開關(guān)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)極連接。
[0009]本實(shí)用新型取得了以下的技術(shù)效果:
[0010]采用上述結(jié)構(gòu)，在發(fā)電機(jī)事故停機(jī)時(shí)，滅磁開關(guān)跳開，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組等效為大電感。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子通過直流電流進(jìn)行勵(lì)磁，當(dāng)滅磁開關(guān)主觸頭斷開時(shí)，常閉觸頭閉合投入碳化硅電阻構(gòu)成滅磁時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的續(xù)流回路。
[0011]在事故停機(jī)滅磁時(shí)，當(dāng)滅磁開關(guān)的主觸頭分離并形成電弧后，在滅磁開關(guān)主觸頭形成的分?jǐn)嗷盒∮趧?lì)磁裝置可控硅整流橋的輸出電壓之前，將在碳化硅非線性電阻流過一定的電流，該電流流過滅磁開關(guān)的主觸頭而成為滅磁開關(guān)分?jǐn)嚯娏鞯碾娏髟隽?，為了降低空載誤強(qiáng)勵(lì)等極端滅磁工況下滅磁開關(guān)的最大分?jǐn)嚯娏?，因此在碳化硅非線性電阻滅磁回路中串入二級(jí)管限制滅磁開關(guān)分?jǐn)嚯娏鞯碾娏髟隽俊?br> [0012]當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于異常工況如雷擊、操作、失步及非全相合閘等都會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生正反向過電壓。則由觸發(fā)裝置進(jìn)行檢測，如過電壓超過設(shè)定值時(shí)，觸發(fā)裝置產(chǎn)生觸發(fā)脈沖導(dǎo)通相對(duì)應(yīng)的正、反向可控硅，接入氧化鋅電阻，將轉(zhuǎn)子電壓限制為氧化鋅電阻導(dǎo)通電壓。在此電壓的作用下，氧化鋅電阻將吸收過電壓的能量，如果吸收的過電壓能量大于氧化鋅放電阻的極限能量時(shí)，限制過電壓的幅值。采用氧化鋅電阻利用其較硬的伏安特性，帶延時(shí)功能的電流繼電器將啟動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行跳閘滅磁，保護(hù)氧化鋅放電阻不被永久損壞。當(dāng)轉(zhuǎn)子過電消失時(shí)，氧化鋅放電阻只承受正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)子電壓，由于氧化鋅放電阻的閥值電壓遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)子電壓，因此其正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)子電壓下的漏電流很小，遠(yuǎn)小于可控硅的維持電流，此時(shí)可控硅就能正常的關(guān)斷。由可控硅實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，而氧化鋅電阻實(shí)現(xiàn)正反向過電壓的限壓，避免了氧化鋅電阻直接跨接在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上造成電阻老化和特性變化帶來安全隱患。由于正反向過電壓用的氧化鋅電阻所需的能容量較小，因此需要的安裝空間并沒有比單一使用氧化鋅或碳化硅非線性電阻作為滅磁和過電壓保護(hù)的裝置有明顯增大。
[0013]本實(shí)用新型滿足了大型水輪發(fā)電機(jī)滅磁容量大、滅磁速度快的要求，采用冗余的碳化硅電阻投切裝置，避免了滅磁時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的開路，提高了滅磁的可靠性。過電壓保護(hù)動(dòng)作迅速，對(duì)發(fā)電機(jī)非全相或異步大滑差運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路所出現(xiàn)的正反向過電壓值都能可靠的限制在轉(zhuǎn)子允許的安全運(yùn)行范圍內(nèi)，當(dāng)過電壓消失后，過電壓保護(hù)裝置能夠安全可靠的自動(dòng)退出。利用電流繼電器進(jìn)行過電壓能量的監(jiān)視，避免了持續(xù)過電壓對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣的沖擊，保護(hù)了轉(zhuǎn)子繞組的運(yùn)行安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，它包括勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅整流橋1、帶有常閉觸頭201的雙斷口直流斷路器2、可以正反向過電壓觸發(fā)器3與氧化鋅非線性電阻4組成的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置，帶延時(shí)功能的電流繼電器5串聯(lián)在過電壓保護(hù)回路中，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正負(fù)極并聯(lián)的碳化硅非線性電阻6組成的滅磁裝置，碳化硅非線性電阻6與輔助開關(guān)7連接。
[0017]所述過電壓保護(hù)裝置包括正向可控硅8和反向可控硅9以及相應(yīng)的電壓觸發(fā)器3，常閉觸頭201與輔助開關(guān)7并聯(lián)后依次與二極管10、碳化硅非線性電阻6串聯(lián)。
[0018]所述碳化硅非線性電阻4 一端接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正極，另一端接二極管10的負(fù)極，二級(jí)管10的正極分別接至雙斷口直流斷路器2的常閉觸頭201和輔助滅磁開關(guān)7，常閉觸頭201和輔助滅磁開關(guān)7與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)極連接。
[0019]采用上述結(jié)構(gòu)，如圖1所示該裝置包括它包括勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅整流橋，帶有常閉觸頭的雙斷口直流斷路器，雙斷口滅磁開關(guān)可選擇高國產(chǎn)DMX或進(jìn)口法國雷諾CEX系列開關(guān)。可以正反向過電壓觸發(fā)器與氧化鋅非線性電阻組成的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置，帶延時(shí)功能的電流繼電器串聯(lián)在過電壓保護(hù)回路中。滅磁開關(guān)的兩極接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的正負(fù)極。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正負(fù)極并聯(lián)以碳化硅非線性電阻進(jìn)行滅磁及氧化鋅非線性電阻為主的正反向過電壓保護(hù)的回路。滅磁回路結(jié)構(gòu)為:碳化硅非線性電阻一端接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正極，另一端接二極管的負(fù)極，二級(jí)管的正極分別接至滅磁開關(guān)的常閉觸頭和輔助滅磁開關(guān)。常閉觸頭和輔助滅磁開關(guān)分別連接至發(fā)電機(jī)的負(fù)極。
[0020]在發(fā)電機(jī)事故停機(jī)時(shí)，滅磁開關(guān)跳開，滅磁開關(guān)主觸頭斷開，常閉觸頭閉合使轉(zhuǎn)子電流通過二極管進(jìn)入到碳化硅電阻回路中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)快速滅磁。為了提高碳化硅電阻投入的可靠性，輔助開關(guān)在直流斷路器動(dòng)作75ms時(shí)間內(nèi)自動(dòng)閉合，實(shí)現(xiàn)快速可靠滅磁。
[0021]當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于異常工況如雷擊、操作、失步及非全相合閘等都會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生正反向過電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)子的正、反向電壓瞬時(shí)值達(dá)到觸發(fā)裝置的整定值時(shí)，相應(yīng)的可控硅將被觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)通的正向或反向可控硅經(jīng)過氧化鋅非線性電阻構(gòu)成回路進(jìn)行限壓。電流繼電器提供檢測可控硅導(dǎo)通信號(hào)給勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行過電壓的告警，此外當(dāng)電流繼電器檢測到過電壓持續(xù)時(shí)，經(jīng)過延時(shí)其輔助觸點(diǎn)將啟動(dòng)跳閘進(jìn)行滅磁，以保護(hù)轉(zhuǎn)子不受持續(xù)過電壓的危害。
[0022]本實(shí)用新型解決了大型水輪發(fā)電機(jī)滅磁容量大、滅磁速度快的要求，采用冗余的碳化硅電阻投切裝置，避免了滅磁時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的開路，提高了滅磁的可靠性。過電壓保護(hù)動(dòng)作迅速，對(duì)發(fā)電機(jī)非全相或異步大滑差運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路所出現(xiàn)的正反向過電壓值都能可靠的限制在轉(zhuǎn)子允許的安全運(yùn)行范圍內(nèi)，當(dāng)過電壓消失后，過電壓保護(hù)裝置能夠安全可靠的自動(dòng)退出。利用電流繼電器進(jìn)行過電壓能量的監(jiān)視，避免了持續(xù)過電壓對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣的沖擊，保護(hù)了轉(zhuǎn)子繞組的運(yùn)行安全。本實(shí)用新型提供了一種大型水輪發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)的解決方案。
【權(quán)利要求】
1.一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，其特征在于:它包括勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅整流橋(I)、帶有常閉觸頭(201)的雙斷口直流斷路器(2)、可以正反向過電壓觸發(fā)器(3)與氧化鋅非線性電阻(4)組成的轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置，帶延時(shí)功能的電流繼電器(5)串聯(lián)在過電壓保護(hù)回路中，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正負(fù)極并聯(lián)的碳化硅非線性電阻(6)組成的滅磁裝置，碳化硅非線性電阻(6)與輔助開關(guān)(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，其特征在于:所述過電壓保護(hù)裝置包括正向可控硅(8)和反向可控硅(9)以及相應(yīng)的電壓觸發(fā)器(3)，常閉觸頭(201)與輔助開關(guān)(7)并聯(lián)后依次與二極管(10)、碳化硅非線性電阻(6)串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大型發(fā)電機(jī)滅磁及過電壓保護(hù)組合裝置，其特征是:所述碳化硅非線性電阻(4) 一端接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正極，另一端接二極管(10)的負(fù)極，二級(jí)管(10)的正極分別接至雙斷口直流斷路器(2)的常閉觸頭(201)和輔助滅磁開關(guān)(7)，常閉觸頭(201)和輔助滅磁開關(guān)(7)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)極連接。
【文檔編號(hào)】H02P9/12GK204068801SQ201420608839
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】王波, 張敬, 謝敏 申請(qǐng)人:中國長江電力股份有限公司