[发明专利]多模冗余灭磁保护回路

说明书

技术领域

本发明涉及电机励磁控制领域，主要涉及励磁装置内的多模冗余灭磁保护回路。 

背景技术

励磁装置是向发电机转子磁场绕组提供可调励磁电流装置的组合，励磁装置一般由励磁调节柜、励磁整流柜、灭磁及过电压保护柜组成。它的主要作用是根据发电机和电力系统的需求提供满足需要的定量励磁电流，同时该电流可以根据需要进行可靠的调节和控制。当发电机内部或电力系统发生诸如短路及接地等事故时，励磁装置应能够迅速切断励磁电流并将蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中，这样可以避免事故的扩大，对发电机和电力系统起到保护作用，这是励磁装置的一项重要功能。灭磁保护回路就是励磁装置中为满足这个要求而设置的。快速灭磁主要有两种方式，一种是耗能型的，另一种是移能型的。 

一、耗能型灭磁方式，即将磁场能量消耗在磁场开关中。在正常运行过程中，磁场开关处于合闸状态，励磁整流柜处于整流状态，它输出的直流电流通过开关施加到发电机转子上。在出现了故障事故后需要灭磁时，外部分闸命令启动分闸，同时闭锁整流柜的输出，由于发电机磁场绕组具有很大的电感，流过磁场绕组的电流不能突变，其蓄藏在磁场绕组中的磁场能量将强行续流，在两端产生较高的电弧电压并同时维持电流通过，磁场开关在结构上具有由多达几十片灭弧栅片组成的灭弧室，可以将较高的电弧电压分割成几十个小的电弧，储存在发电机励磁回路中的磁场能量形成电弧后在燃烧室中燃烧，将电能转换为热能直至熄弧完成整个灭磁过程。虽然这种方式具有结构简单的优点，但也有不少的缺点，比如：对开关的要求非常高，开关的制造技术难度很大，开关成本高，生产该类型开关的厂家很少。每次分闸断弧过程都会对磁场开关的主触头进行一定的烧损，需要定期对主触头进行打磨维护，同时也需要对灭弧室进行定期清扫，工作量很大。 

二、移能型灭磁方式，即将磁场能量由磁场断路器转移到耗能元件上，磁场断路器不承但耗能作用。在移能过程中，各类耗能元件接入方式有磁场断路器常闭触头接入、可控硅跨接器接入等多种方式，耗能元件包括线性电阻、SiC非线性电阻或ZnO非线性电阻等种类，现分别介绍如下： 

1、磁场断路器常闭触头接入耗能元件的方案。 

该方案中，在出现了故障事故后需要灭磁时，外部分闸命令启动磁场 断路器分闸，同时闭锁整流柜的输出。磁场断路器在结构上具有功率型的常闭触头，在磁场断路器主触头分离前的一定时刻，常闭触头接通，将耗能元件与发电机磁场绕组接成闭环电路，然后磁场断路器主触头再分离。此时磁场绕组的电流只能通过磁场断路器的常闭触头、耗能元件构成回路并流过，蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在耗能元件中。该方式结构相对简单，但要求开关在结构上必须具备功率型的常闭触头，开关的制造技术难度很大，开关成本高，生产该类型开关的厂家很少。经常需要对常闭触头进行机械结构检查和动作时间测量和检查，维护工作量较大。 

2、可控硅跨接器接入耗能元件的方案。 

该方案中，利用可控硅元件具有一定正、反向电压阻断能力，同时可以正向可控触发导通的特性，将可控硅跨接器等效于一个电子开关，触发器起对可控硅跨接器进行触发导通。在出现了故障事故后需要灭磁时，外部分闸命令启动磁场断路器分闸，同时闭锁整流柜的输出。通过外部控制命令启动控制触发器将可控硅触发导通，将耗能元件与发电机磁场绕组接成闭环电路，然后磁场断路器主触头分离。此时磁场绕组的电流只能通过可控硅跨接器、耗能元件构成回路并流过，蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在耗能元件中。该方式结构也相对简单，但是也有很多缺点，比如：首先要求作为电子开关的可控硅跨接器和触发可控硅的触发器要非常可靠，一旦任何一个部件出现故障，如跨接器故障、触发故障、触发器工作电源丢失等都会使得可控硅跨接器无法导通，磁场绕组中的电流不能形成闭环电路而处于开路状态，导致蓄藏在磁场绕组中的磁场能量无法有效释放，由于磁场绕组具有很大的电感量，这将会在磁场绕组两端产生很高的感应电压，严重时会危及到磁场绕组及相连接部件的绝缘安全。中国专利号为ZL 200820226917.3的一种励磁柜自动灭磁装置，它包括灭磁可控硅，灭磁可控硅两端通过导线并联连接灭磁控制器，灭磁控制器内设有灭磁电路板，灭磁电路板上安装交流接触器和时间继电器。本发明的优点在于：结构设计合理，在灭磁可控硅不工作的情况下也能够完成灭磁，灭磁操作可自动进行，不需人工操作。但是，该专利虽然可以自动进行灭磁操作，但是灭磁可靠性并不高。 

发明内容