景洪電廠勵磁系統(tǒng)滅磁簡介

華能瀾滄江水電有限公司景洪水電廠 云南景洪 666100

摘要：本文主要介紹了景洪電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的滅磁過程，包括滅磁種類、條件、波形、對滅磁裝置的要求，以及滅磁失敗時的危害。

關(guān)鍵詞：勵磁系統(tǒng)、逆變滅磁、事故滅磁

Key Words：Excitation system、Inversion de-excitation、Accidents de-excitation

引言

同發(fā)電機勵磁一樣，發(fā)電機滅磁過程也是一個非常重要的環(huán)節(jié)，若發(fā)電機在停機時不能可靠滅磁，將會給發(fā)電機或勵磁系統(tǒng)帶來極大的危害，如產(chǎn)生轉(zhuǎn)子過電壓，危及轉(zhuǎn)子絕緣甚至燒壞磁極，使轉(zhuǎn)子本體發(fā)熱，滅磁開關(guān)損壞等故障；同步發(fā)電機能否安全可靠得滅磁，不僅關(guān)系到勵磁系統(tǒng)本身的安全，而且直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全運行。

1理論基礎(chǔ)

當發(fā)電機組的內(nèi)部或發(fā)電機出口端發(fā)生故障導(dǎo)致事故停機時，必須快速切斷勵磁電源，除去發(fā)電機的磁場，防止故障范圍擴大；由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組是個儲能的大電感，因此勵磁電流突變勢必在轉(zhuǎn)子繞組兩端引起相當大的暫態(tài)過電壓，有可能造成轉(zhuǎn)子絕緣擊穿，所以必須盡快將轉(zhuǎn)子電感中的磁能快速消耗，這就是通常所說的滅磁。

1.1滅磁分類、方式及要求

滅磁可分為兩大類：正常停機滅磁和事故停機滅磁；通常使用的滅磁方式有：線性電阻滅磁、滅磁開關(guān)滅磁、逆變滅磁和非線性電阻滅磁；對滅磁裝置的要求：1）滅磁時間盡可能短；2）滅磁時磁場繞組上的反壓不大于允許值；3）滅磁裝置要有足夠的能容；4）滅磁裝置可靠性要高。

1.2 主要部件與作用

1.2.1 滅磁開關(guān)

滅磁開關(guān)是在發(fā)電機事故停機時防止發(fā)電機過電壓用的，發(fā)電機停機斷開發(fā)電機出口斷路器時，由于原先還帶有一些負荷，此時轉(zhuǎn)子還供有比空載勵磁電流還大的工作電流，當開關(guān)斷開時所有的勵磁電流及由于外界負荷的斷開引起的水輪機轉(zhuǎn)速的升高，這兩部分全部都用來建立電壓，使發(fā)電機的電壓高于額定電壓，甚至出現(xiàn)過電壓使繞組發(fā)生電擊穿，為了保護發(fā)電機，就需要及時跳開滅磁開關(guān)切斷磁場。

景洪電廠滅磁開關(guān)配置參數(shù)：

額定電壓DC 1600V最大開斷電流150kA額定電流4000A

1.2.2 滅磁電阻（SiC）

發(fā)電機的勵磁繞組就是一個具有較大電感的線圈，在正常情況下，勵磁電流在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生較強的磁場，當發(fā)電機內(nèi)部故障時，需要迅速切斷勵磁電流，除去發(fā)電機的磁場，以免事故擴大；但是，用開關(guān)直接切斷這種具有較大電感的電路中的電流是很困難的，因為直接切斷勵磁電流會在勵磁繞組的兩端產(chǎn)生高電壓，可能燒壞開關(guān)觸頭，因此，在切斷勵磁回路前，首先在轉(zhuǎn)子兩端并聯(lián)接入滅磁電阻，這樣再切斷勵磁回路時，滅磁電阻就可迅速吸收勵磁繞阻的磁能，減緩轉(zhuǎn)子電流變化速度，達到降低轉(zhuǎn)子自感電動勢，起到抑制轉(zhuǎn)子過電壓和滅磁的目的。

景洪電廠滅磁電阻配置參數(shù)：

電阻材料SiC電感值0.358H可吸收最大磁場能量8000kJ

額定電流2915A允許最大勵磁電流8745A整組電阻兩端的

最高電壓值1700V

1.2.3 跨接器（Crowbar）

跨接器是指利用一個電力電子元件將一個電阻跨接在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路，主要起到滅磁或者限制轉(zhuǎn)子過電壓作用的裝置，限制在滑極（失步）期間，可能感應(yīng)出的作用于功率整流橋的反向高電壓；像滅磁模塊一樣，跨接器能根據(jù)所選擇的轉(zhuǎn)子電壓限值自動觸發(fā)，它包括一組放電電阻（景洪電廠放電電阻與滅磁電阻共用），一組正反向并聯(lián)的可控硅。

1.2.4 滅磁模塊

滅磁模塊用以控制發(fā)電機正常停機及事故滅磁時的一系列邏輯，EDEX板是景洪電廠勵磁系統(tǒng)滅磁模塊中的主板，EDEX提供滅磁SCR觸發(fā)，導(dǎo)通感應(yīng)反饋，以及在電源故障時保證工作的電壓保持功能，通過觸發(fā)SCR來提供一條通路，讓勵磁電流通過磁場放電電阻（或電感）消耗磁場能量。

2景洪電廠滅磁

2.1 景洪電廠滅磁方式

景洪電廠使用的是GE公司的EX2100勵磁系統(tǒng)，采用逆變滅磁加非線性電阻（SiC）滅磁方式。

2.2 景洪電廠滅磁邏輯

景洪電廠機組在正常停機是采用逆變滅磁方式進行滅磁，不分開磁場斷路器；在事故滅磁狀態(tài)下須跳磁場斷路器進行快速滅磁。兩種滅磁邏輯如下：

（1）正常滅磁：DCS/鍵盤/軟件發(fā)出跳閘指令后——逆變滅磁5s——同時切除SCR脈沖、導(dǎo)通滅磁電阻；

（2）事故滅磁：事故跳閘指令——同時斷開滅磁開關(guān)、切除SCR脈沖、導(dǎo)通滅磁電阻。

2.3 景洪電廠滅磁過程

2.3.1 正常停機

正常停機時，先將機組的有功、無功減至零，然后斷開發(fā)電機出口斷路器，監(jiān)控或現(xiàn)地發(fā)勵磁停機令，勵磁系統(tǒng)EXHS板上滅磁繼電器KDEP動作啟動滅磁，勵磁系統(tǒng)進入逆變滅磁狀態(tài)，將磁場能消耗在發(fā)電機定子中，5s后勵磁調(diào)節(jié)器切除可控硅觸發(fā)脈沖，同時由EDEX滅磁板將SiC滅磁電阻導(dǎo)通，將發(fā)電機剩余磁場能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。

2.3.2 事故停機

機組事故停機時，發(fā)電機保護動作發(fā)出跳滅磁開關(guān)命令，滅磁開關(guān)跳閘線圈得電，合上滅磁開關(guān)常閉觸頭，斷開滅磁開關(guān)常開觸頭，同時由滅磁開關(guān)輔助接點發(fā)送滅磁信號到EDXE板，這樣既可以將可控硅SCR觸發(fā)脈沖切除，又斷開磁場主回路，并將SiC非線性電阻接入轉(zhuǎn)子繞組兩端，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和滅磁電阻形成回路，將剩余磁場能迅速轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，達到快速、可靠滅磁。

3結(jié)束語

勵磁系統(tǒng)滅磁過程的快速、可靠是保證發(fā)電機安全運行的必要條件，必須進行嚴格計算及現(xiàn)場試驗，并經(jīng)得起日常運行的檢驗。景洪電廠勵磁系統(tǒng)自投運以來，未發(fā)生過滅磁不成功的事件，充分證明了GE公司EX2100勵磁系統(tǒng)的可靠性，為機組的穩(wěn)定運行，及電網(wǎng)的安全提供了強有力的保障。

參考文獻：

[1]《GE勵磁EX2100用戶指南》（GEH-6632）；

[2]《同步發(fā)電機的滅磁簡介》；

[3]《大中型水輪發(fā)電機靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件》（DL/T 583-2006）。