[发明专利]基于跨接器多冗余触发控制可控硅的大电流灭磁回路

说明书

技术领域

本发明涉及一种对大容量发电机组励磁系统具有灭磁保护功能的发电机高可靠大电流灭磁方法，属于发电机励磁回路控制技术领域。 

背景技术

近年来，随着发电机机组单机容量的不断增大，同步发电机转子侧的励磁电流越来越大，目前大容量机组在额定负载下的励磁电流通常高达4000-8000A。当这些发电机机端出现三相短路故障、空载误强励等恶劣工况时，其故障时的励磁电流会远远超过额定负载下的励磁电流，通常要求发电机最大灭磁电流能达到上万安培以上，对大电流灭磁技术提出了更高的要求。因此，只有增加发电机灭磁回路中跨接器的通流能力，才能够满足大容量机组严重工况下灭磁的需要。 

众所周知，当发电机发生内部故障或过电压时，为了把事故的影响减至最小，要求灭磁系统能够以最快的速度把存储在发电机转子中的电磁能量安全转移出去，使发电机机端电压快速地下降到零。所以，为了快速有效消除发电机转子中储存的巨大能量，快速可靠的灭磁方法是十分重要的。 

目前，大容量发电机组的励磁方式普遍采用自并激励磁，图1为通用型正向可控硅，反向二极管跨接器灭磁方法示意图，由发电机端引出励磁三相交流电源，经励磁变压器与三相全控可控硅整流桥、发电机转子绕组构成主回路，在可控硅整流桥的输出端串联直流灭磁开关，在发电机转子绕组两端并联电子跨接器进行灭磁。电子跨接器一般由线性电阻(或SiC/ZnO等非线性电阻)与正反向可控硅(或二极管)串联组成的，其中正向可控硅主要作用是限制正向尖峰过电压及为转子侧滑极时负序分量提供通路，反向可控硅(或二极管)的主要作用是在需要灭磁时为转子电流提供通路，以消除转子中储存的巨大能量。 

下面对目前常用跨接器的几类可控硅(或二极管)用在灭磁回路直流侧的接线方式作简单介绍： 

1.正向可控硅，反向二极管灭磁 

图1为通用型正向可控硅，反向二极管跨接器灭磁方法示意图，图中G1为可控硅，D2均二极管，该灭磁回路主要适用于灭磁电阻仅为非线性电阻ZnO的情况，适用面较窄。其中正向可控硅主要用于过电压保护控制。由于ZnO的非线性特性比较明显，正常运行时漏电流很小，一般仅有十几uA，因此反向无需再串联可控硅，仅需加装一个串联二极管。当转子侧出现反压需要灭磁时，该二极管能够自然导通，从而与非线性电阻ZnO构成灭磁通路，完成可靠灭磁功能。一般来说，该跨接器灭磁容量会受到二极管通流能力的限制。 

2.正向可控硅，反向可控硅灭磁 

图2为通用型正向可控硅，反向可控硅跨接器灭磁方法示意图，图中G1，G2均为可控硅，该灭磁回路适用面较广，能够满足灭磁电阻为非线性电阻ZnO，非线性电阻SiC，线性电阻等几种不同灭磁电阻的情况。灭磁电阻回路由正反向并联的可控硅控制其通断态。其中正向可控硅主要用于过电压保护控制。反向可控硅的主要作用是灭磁，当转子侧出现反压需要灭磁时，控制回路马上发出控制脉冲，使反向可控硅能够触发导通，从而与非线性电阻ZnO构成灭磁通路，完成可靠灭磁功能。一般来说，该跨接器中正反向可控硅均使用单个可控硅，灭磁容量会受到可控硅通流能力的限制。另外，单可控硅跨接器灭磁方法没有考虑冗余回路，一旦可控硅触发失败，往往存在着不能可靠灭磁的缺点。 

对常规容量机组来说，由于灭磁容量不大，以上两种跨接器是能够满足其灭磁要求的。但是对大容量机组来说，常规的跨接器越来越不能适应大电流灭磁的需要。所以，为了提高大容量机组的灭磁容量和可靠性，在灭磁系统跨接器上考虑采用并联多个高参数的可控硅方法，大幅提高灭磁时的通流能力，才能够满足大容量机组严重工况下大电流灭磁的要求； 

可是，跨接器上并联多个可控硅并非是一般电路的简单并联方法，需要解决好可控硅均流、同步触发等技术问题才能保证整个回路的可靠灭磁。这些问题如果处理不好，将会使灭磁不成功，给发电机机组带来灾难性的后果。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决大容量发电机机组灭磁电流过大，单个 可控硅跨接器无法满足最大灭磁工况灭磁要求，并克服目前单可控硅跨接器灭磁方法的不可靠缺点，提供一种适合大容量机组的各种工况运行中，能够实现高可靠、高安全性灭磁的同时，争取最短灭磁时间的发电机高可靠灭磁方法。