发电机灭磁保护分析 作者彭可竹 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) 摘要：本文总结了发电机灭磁保护的几种原理，以及它们各自的优缺点和实际应用范围。 在此基础上，阐述了发电机的几种不同励磁系统及其灭磁保护的接线原理图。最后分析了当 今最重要的灭磁方法一一逆变灭磁，并在此基础上提出了几点想法和改进方案，并了解了逆 变灭磁确实是当前几种性能优秀的灭磁方式之一。 关键词：同步发电机励磁系统灭磁保护逆变灭磁 1.引言 文献[11]在实验的基础上，比较了短弧栅 灭磁和逆变灭磁及其联合灭磁，提出了利用联 文献[1][2]阐述了发电机灭磁系统的不合灭磁改善灭磁效果的可行方案。 同原理类型，并与实际应用相结合，分别讨论 最后本文在以上基础上总结了各种灭磁 了Z0非线性电阻在灭磁装置中的应用和比较 原理的优缺点，以及不同励磁系统的灭磁方 了福建发电机组的主要灭磁系统。 法，并着重分析了逆变灭磁的方法及其优点， 文献[3]主要在我国灭磁技术现状方面进 并针对逆变过程中发电机端电压减少，使逆变 行了讨论，分析了6种灭磁方案，介绍了它们 灭磁效果减弱的问题，提出了改进方案。 的基本原理、发展过程以及实际应用的可行 性。 2.问题的提出 文献[4]针对不同的汽轮机励磁系统了， 介绍了相应的灭磁方式。 发电机组的内部发生故障时，虽然主断 文献[5]对水轮发电机的几种灭磁方式进 路器断开可将发电机与系统隔离，但是发电 行了原理和性能分析，并与发电机理想灭磁 机仍然有电压，维持故障电流，这时，灭磁 的要求进行了比较，提出采用氧化锌非线性 是减小故障范围使绕组乃至铁芯免于全部 电阻灭磁装置灭磁的必要性。 烧损的唯一手段，因此必须要将发电机灭 文献[6们对同步发电机几种灭磁方式灭磁 磁，使其电压降到熄弧电压以下。灭磁即是 性能的比较，得出了新型的双断口磁场断路器 在转子绝缘允许的条件下，尽快地将发电机 一一氧化锌电阻的灭磁方式是至今为止较理 转子绕组中的励磁电流所产生的磁场减弱 想的一种灭磁方式。 到尽可能小的过程。 文献[7]介绍了他励可控硅励磁系统逆变 随着发电机单机容量的日益增大，励磁 灭磁的物理状况，并分析了逆变灭磁时间的计 技术不断提高，励磁功率的加大，强行励磁 算，以及逆变结束后的物理状况。 技术的应用，以及励磁供电调节方式的发 文献[8]讨论了自励可控硅励磁系统的逆 展，发电机励磁绕组的时间常数及灭磁储能 变时间计算方法。 也不断增大，这对发电机转子在事故状态下 文献[9]对产生发电机低频过励的原因 的灭磁提出了更严格的要求。 进行了分析，提出改造发电机逆变灭磁二次 不同的励磁系统的灭磁方式不同，目前 回路的思路。 常用的几种励磁系统有直流励磁机励磁系 文献[10]：介绍了水电厂发电机组在停 统、交流励磁机静止整流器励磁系统、交流 机过程中发生逆变失败的原因和处理方法，提 励磁机无刷励磁系统、自并励励磁系统。此 出了改进措施，并总结了故障处理经验。 外，汽轮机和水轮机的灭磁方式也有区别。发电机灭磁保护分析 作者 彭可竹 指导老师： 刘东 （上海交通大学 电气工程系，上海市 200240；） 摘 要：本文总结了发电机灭磁保护的几种原理，以及它们各自的优缺点和实际应用范围。 在此基础上，阐述了发电机的几种不同励磁系统及其灭磁保护的接线原理图。最后分析了当 今最重要的灭磁方法——逆变灭磁，并在此基础上提出了几点想法和改进方案，并了解了逆 变灭磁确实是当前几种性能优秀的灭磁方式之一。 关键词： 同步发电机 励磁系统 灭磁保护 逆变灭磁 1．引言 文献[1][2]阐述了发电机灭磁系统的不 同原理类型，并与实际应用相结合，分别讨论 了ZnO非线性电阻在灭磁装置中的应用和比较 了福建发电机组的主要灭磁系统。 文献[3]主要在我国灭磁技术现状方面进 行了讨论，分析了6种灭磁方案，介绍了它们 的基本原理、发展过程以及实际应用的可行 性。 文献[4]针对不同的汽轮机励磁系统了， 介绍了相应的灭磁方式。 文献[5]对水轮发电机的几种灭磁方式进 行了原理和性能分析, 并与发电机理想灭磁 的要求进行了比较, 提出采用氧化锌非线性 电阻灭磁装置灭磁的必要性。 文献[6]对同步发电机几种灭磁方式灭磁 性能的比较，得出了新型的双断口磁场断路器 ——氧化锌电阻的灭磁方式是至今为止较理 想的一种灭磁方式。 文献[7]介绍了他励可控硅励磁系统逆变 灭磁的物理状况，并分析了逆变灭磁时间的计 算，以及逆变结束后的物理状况。 文献[8]讨论了自励可控硅励磁系统的逆 变时间计算方法。 文献[9] 对产生发电机低频过励的原因 进行了分析, 提出改造发电机逆变灭磁二次 回路的思路。 文献[10] ：介绍了水电厂发电机组在停 机过程中发生逆变失败的原因和处理方法，提 出了改进措施，并总结了故障处理经验。 文献[11]在实验的基础上，比较了短弧栅 灭磁和逆变灭磁及其联合灭磁，提出了利用联 合灭磁改善灭磁效果的可行方案。 最后本文在以上基础上总结了各种灭磁 原理的优缺点，以及不同励磁系统的灭磁方 法，并着重分析了逆变灭磁的方法及其优点， 并针对逆变过程中发电机端电压减少，使逆变 灭磁效果减弱的问题，提出了改进方案。 2．问题的提出 发电机组的内部发生故障时，虽然主断 路器断开可将发电机与系统隔离，但是发电 机仍然有电压，维持故障电流，这时，灭磁 是减小故障范围使绕组乃至铁芯免于全部 烧损的唯一手段，因此必须要将发电机灭 磁，使其电压降到熄弧电压以下。灭磁即是 在转子绝缘允许的条件下，尽快地将发电机 转子绕组中的励磁电流所产生的磁场减弱 到尽可能小的过程。 随着发电机单机容量的日益增大，励磁 技术不断提高，励磁功率的加大，强行励磁 技术的应用，以及励磁供电调节方式的发 展，发电机励磁绕组的时间常数及灭磁储能 也不断增大，这对发电机转子在事故状态下 的灭磁提出了更严格的要求。 不同的励磁系统的灭磁方式不同，目前 常用的几种励磁系统有直流励磁机励磁系 统、交流励磁机静止整流器励磁系统、交流 励磁机无刷励磁系统、自并励励磁系统。此 外，汽轮机和水轮机的灭磁方式也有区别