[发明专利]发电机高可靠灭磁方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种对发电机励磁系统具有灭磁保护功能的发电机高可靠灭磁方法，属于发电机励磁回路控制技术领域。

背景技术

当发电机内部故障或发生过电压时，为了把事故的影响减至最小，要求灭磁系统要以最快的速度把发电机转子的电磁能量转移出去，使发电机电压快速地降到零。近年来，随着发电机机组容量的不断增大，发电机转子灭磁也实现了从耗能型向移能型转变，从线性灭磁转化为非线性灭磁。

目前，励磁方法普遍采用自并激励磁，其通用型励磁系统主回路电气原理如图1所示，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，在励磁变压器的副边，即可控硅整流桥的输入端串联三相交流灭磁开关，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由非线性电阻与可控硅、二极管组成的跨接器，其中可控硅与二极管反向并联后与非线性电阻串联，直流灭磁开关的辅助常闭触头跟二极管及可控硅并联。

下面对目前常用的几类灭磁方法作简单介绍。

1、直流(非线性电阻移能)灭磁

采用图1中的“直流灭磁开关+非线性电阻+直流灭磁开关辅助常闭触头”即可实现直流(非线性电阻)移能灭磁，灭磁时，直流灭磁开关分断，利用产生的电弧，建立起足够的弧压，利用这一电压来导通非线性电阻，将发电机转子电流转移给非线性电阻回路，通过电阻发热消耗掉发电机转子的磁能。这类灭磁方式的主要问题是直流灭磁开关选型比较困难，若小机组选大的开关，成本比较高，选小的开关满足不了工况要求；而大型尤其是巨型水力发电机机组的直流开关选择更为困难，同时针对越来越大容量的机组，直流开关建压及熄弧能力也存在局限性及安全性的问题，并且由于灭磁方式单一，同时还存在着开关拒动的隐患。

2、交流灭磁

采用图1中的“三相交流灭磁开关+跨接器+封闭可控硅脉冲”即可实现交流灭磁。交流灭磁的基本原理是利用交流电源负半周辅助换流，为了实现交流灭磁，需要配合采用封闭可控硅脉冲措施，即在三相交流灭磁开关分断的同时，闭锁掉整流桥可控硅的脉冲输入。这类灭磁方式的主要问题是当交流侧电压低(如机端短路)或封闭可控硅脉冲失败时，将不能实现灭磁。

针对大容量机组对于灭磁系统的可靠性及安全性要求更高的问题，单纯依靠直流灭磁开关或三相交流灭磁开关性能的提升，很难满足要求，迫切需要一种在大容量机组条件下能够可靠、安全灭磁的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服目前交、直流灭磁方法的缺点，提供一种发电机高可靠灭磁方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：一种发电机高可靠灭磁方法，用于如下励磁回路：在由三相交流电源、励磁变压器与三相可控硅整流桥、发电机转子构成的回路中，可控硅整流桥的输入端串联三相交流灭磁开关，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由非线性电阻与可控硅、二极管组成的跨接器，其中可控硅与二极管反向并联后与非线性电阻串联，直流灭磁开关的辅助常闭触头与可控硅及二极管并联，其特征是在发电机事故停机工况下按下列时间顺序控制灭磁：(1)、励磁调节器在从机组保护装置得到励磁跳闸命令的同时，程序启动逆变灭磁；(2)、与此同时，将该跳闸命令发给交流灭磁开关和直流灭磁开关；(3)、Δt1时间后，励磁调节器逆变执行，置脉冲控制角为逆变角；(4)、调节器逆变Δt2时间后，用软件或硬件方式闭锁调节器的输出脉冲，其中Δt1的范围为大于零毫秒且小于或等于10毫秒，Δt2的范围为大于4毫秒且小于或等于10毫秒。

本发明的有益效果如下：考虑到直流灭磁开关、交流灭磁开关动作时间通常都有几十个毫秒，将直流灭磁、交流灭磁、逆变灭磁、非线性电阻移能灭磁等方法、以及封闭可控硅脉冲措施加以综合应用，设计出精确而可靠的灭磁动作时序控制方法，在大容量机组的各种工况运行中，以最短灭磁时间实现发电机高可靠、高安全性灭磁：

正常停机时，为逆变灭磁，直流灭磁开关不动作，交流灭磁开关起隔离作用。

在事故紧急停机情况下

时序控制首先逆变，在直流侧建立反压，有助于转子电流向非线性电阻的转移。对于阳极电压足够高的机组，逆变就可以把发电机转子电流顺利地转移到非线性电阻中去，完成灭磁；

当调节器失控时，时序控制进行封闭可控硅脉冲，利用可控硅阳极电压的负半波配合开关动作建立的弧压，导通非线性电阻，将发电机转子电流转移到非线性电阻中去；