发电机灭磁及转子过电压保护回路的改进

摘　要：分析了发电机现有的灭磁与转子过电压保护装置存在的问题，提出在发电机原有励磁回路加装ZnO快速灭磁及过电压保护装置的改进措施。
关键词：同步发电机；灭磁；转子过电压；高能氧化锌压敏电阻

　　我国目前在同步发电机上广泛使用的DM2型灭磁开关是50年代仿苏产品，该开关结构复杂，对维护要求较高，在切断小电流时灭弧性能相对较差。随着发电机容量的不断增大，对发电机灭磁与转子过电压保护装置提出了更高的要求，机组出厂时配置的灭磁与转子过电压保护装置已难以保证机组的安全运行。而目前各项新技术、新产品的发展、出现可以使我们对旧设备进行改造、更新以满足机组、电网的要求。

1　现有的灭磁与转子过电压保护装置存在的问题
　　现有的DM2灭磁开关由于灭磁能力有限，强励时灭磁时间长，灭磁时发电机转子回路承受电压过高，定子和转子的安全受到严重威胁。其主要问题如下：
　　a)切断小电流时灭磁性能差
　　DM2型灭磁开关分断时，灭弧栅间出现的电弧是依靠吹弧线圈中电流产生的串激横向磁场，将电弧吹到两侧的弧角上，并迅速沿弧角进入灭弧室而产生的。吹弧室的吹弧线圈磁场与流过吹弧线圈的电流成正比，即流过的电流越大则产生的吹弧力越强，反之则减弱。这就导致开关分断小电流负荷时，未必能可靠将电弧吹入灭弧栅进行灭磁，从而导致开关烧毁。云浮电厂投产初期两次DM2-2500型灭磁开关烧毁事故均是在切断小电流(发电机空载电流)时造成的。
　　b)现场维护检修要求太高难以实现
　　根据厂家技术说明书的要求以及DM2型灭磁开关的结构特点，当开关投入运行后，在额定负荷下两次、额定空载下五次或事故强励下一次分断后，都必须按灭磁开关各结构参数的要求进行一次检修和调整。在电厂实际运行条件下，这样的运行要求时常难以实现。当现场维护检修工作不能及时得以保证时，就可能导致灭磁开关事故的发生。
　　c)灭弧时可能产生断流现象
　　开关灭磁时电弧在灭弧栅片中受轴向磁场作用下不断旋转，其释放的热能为铜金属栅片所吸收，直到电弧熄灭，励磁电流下降到零值。DM2开关中为了防止励磁电流突然中断时产生过电压，在各组栅片间分段并联接入了限压电阻，以使较早熄弧的栅片两端仍可流过电流，防止电流突然中断时产生过电压。但现场使用过程中由于各元件特性的变化，使得开关极有可能在灭磁过程中由于断流而产生过电压，对发电机转子绝缘构成威胁。
　　d)转子过压保护部分不可靠
　　在发电机出厂时配置的与DM2型灭磁开关配套使用的发电机转子过压保护装置中，通常采用了限压二极管，此类限压二极管的离散性较大，整定值经历一段时间后会发生偏移，可能导致装置的误动。目前在新投运的大、中型机组中已不再采用限压二极管。
　　e)配备的线性电阻灭磁速度较慢
　　在采用耗能型的DM2灭磁开关的同时，还配备了线性电阻用于发电机灭磁。在灭磁开关分断时通过辅助触头将灭磁电阻并入发电机转子进行灭磁。线性电阻灭磁速度相对较慢。