[实用新型]一种大型发电机灭磁及过电压保护组合装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水利水电设施领域，具体涉及一种用于大型发电机灭磁及过电压保护组合装置。 

背景技术

近年来我国的水电建设事业得到了飞跃的发展，随着机组单机容量的增加，发电机励磁电压及励磁电流也上升到新的水平，机组故障后的灭磁电压和灭磁电流也大大增加，这给机组的灭磁系统的方案设计及设备选型带来严峻的挑战。灭磁装置的重要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励磁，并将储存在发电机励磁绕组的磁场能量快速消耗在灭磁装置的耗能元件中，避免或降低对设备的损坏及限制事故的扩大，是发电厂和电力系统安全运行的重要保障。 

目前我国水轮发电机转子灭磁及过电压保护装置中核心部件灭磁电阻均采用氧化锌或碳化硅非线性电阻，且非线性电阻为灭磁耗能和过电压保护吸能共用电阻的单一模式。氧化锌电阻具有良好的开关特性，漏电流小，可以直接并联在发电机转子的两端。采用氧化锌非线性电阻的灭磁及过电压保护装置具有灭磁可靠、吸能快速的特点，且过电压消失后自动关断的特点。灭磁装置采用氧化锌电阻时，由于氧化锌电阻具有较高的压敏电压，在施加电压低于压敏电压前，氧化锌电阻仅有漏电流流过，可以认为处于截止状态。而对于大型发电机组为了快速的耗能灭磁，氧化锌电阻的压敏电压取值较高，因此需要较高断口弧压的灭磁开关相配合，否则可造成换流失败而烧毁开关。氧化锌电阻单片容量较小且击穿后呈短路状态需要在支路中串联熔断器，对大型机组灭磁容量需求庞大时，氧化锌电阻灭磁装置的体积远超过碳化硅电阻。灭磁装置采用碳化硅电阻时，碳化硅的伏安特性介于线性电阻和氧化锌电阻之间，具有特性稳定、导通电压低的特点。国内大型发电机灭磁电阻大部分采用碳化硅电阻。但碳化硅电阻的漏电较大，不能直接并联在发电机的两端，需采用跨接器或辅助断口隔离，用作过电压保护电阻时，在正向过电压消失后无法自动关断，只能采用逆变灭磁方式造成机组的停运。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供的一种既能快速可靠的灭磁，又能保证过电压消失后回路自动关断的过电压保护装置。 

实用新型的目的是这样实现的： 

一种大型发电机灭磁及过电压保护组合装置，它包括励磁系统可控硅整流桥、带有常闭触头的双断口直流断路器、可以正反向过电压触发器与氧化锌非线性电阻组成的转子过电压保护装置，带延时功能的电流继电器串联在过电压保护回路中，在发电机转子正负极并联的碳化硅非线性电阻组成的灭磁装置，碳化硅非线性电阻与辅助开关连接。

进一步的，过电压保护装置包括正向可控硅和反向可控硅以及相应的电压触发器，常闭触头与辅助开关并联后依次与二极管、碳化硅非线性电阻串联。 

具体的，碳化硅非线性电阻一端接发电机转子绕组的正极，另一端接二极管的负极，二级管的正极分别接至双断口直流断路器的常闭触头和辅助灭磁开关，常闭触头和辅助灭磁开关与发电机转子绕组的负极连接。 

本实用新型取得了以下的技术效果： 

采用上述结构，在发电机事故停机时，灭磁开关跳开，发电机转子绕组等效为大电感。发电机正常运行时转子通过直流电流进行励磁，当灭磁开关主触头断开时，常闭触头闭合投入碳化硅电阻构成灭磁时转子绕组的续流回路。

在事故停机灭磁时，当灭磁开关的主触头分离并形成电弧后，在灭磁开关主触头形成的分断弧压小于励磁装置可控硅整流桥的输出电压之前，将在碳化硅非线性电阻流过一定的电流，该电流流过灭磁开关的主触头而成为灭磁开关分断电流的电流增量，为了降低空载误强励等极端灭磁工况下灭磁开关的最大分断电流，因此在碳化硅非线性电阻灭磁回路中串入二级管限制灭磁开关分断电流的电流增量。