王夏洋，王国仁，贺 鹏

（1.山西漳泽电力股份有限公司河津发电分公司，山西 河津 043300；2.国网山西省电力公司调控中心，山西 太原 030001）

发电机灭磁异常的分析及处理

王夏洋1，王国仁1，贺 鹏2

（1.山西漳泽电力股份有限公司河津发电分公司，山西 河津 043300；2.国网山西省电力公司调控中心，山西 太原 030001）

以某电厂一起发电机灭磁异常事件为例，通过对发电机灭磁原理的分析，结合灭磁开关和灭磁电阻厂家资料及试验数据，确定灭磁开关分闸时间过长，是导致灭磁开关弧压不足、移能灭磁失败的主要原因，根据分析结果提出提高灭磁开关弧压，对灭磁开关分闸回路电阻进行重新配置，并通过试验进行验证，保证机组安全稳定运行。

直流移能灭磁；弧压；开关跳闸时间

0 引言

某电厂350 MW机组励磁方式为自并励。正常停机和事故停机均采用直流移能型灭磁方式，直接跳开安装在励磁回路的灭磁开关，由灭磁电阻消耗转子绕组储存的能量，实现转子绕组能量转移。新改造的励磁装置投运前进行发电机空载灭磁时间常数的测试，试验后发现灭磁开关断开后发电机转子电压反向幅值不大，灭磁电阻回路没有导通，磁场能量全部消耗在灭磁开关上。

1 移能型灭磁原理

如图1所示，直流移能型灭磁方式是指灭磁开关FMK跳开时，由于转子感性电流IL不能突变，会在励磁绕组两端产生感应反电势UL，当反电势UL数值达到一定数值时，灭磁回路导通，灭磁开关断口间电弧随之熄灭。此时由励磁绕组与灭磁电阻RV1单独构成放电回路，将磁场能量通过灭磁电阻RV1转化为热能，实现能量转移。

图1 励磁系统灭磁回路图

正常运行时，FMK合闸，励磁电压施加在TR1/TR2（可控硅触发器）、V7/V6（二极管）、R1/R2（电阻）串联组成的触发回路上。因反向电压未达到触发器触发电压，因此触发器TR1/TR2不动作，可控硅V1/V2截止。灭磁非线性电阻RV1因有反向可控硅阻断，IRV1=0，IK=IL，Uz=-UL，灭磁电阻不消耗能量、不影响主回路工作。

当灭磁开关跳开，动、静触头断开瞬间，在动、静主触头间产生高强度电场，金属和空气电离形成电弧，相当于在转子电感回路突然加入了一个变化的弧电阻，流经开关的电流在这个弧电阻上就形成了弧压，弧电阻变化率越高弧压就越高，弧电流越大弧压也越高。在这个具有大电感的转子回路突然加入一个变化的弧电阻，就会改变转子电流变化率，在转子两端产生感应反电势UL，其值（RL为励磁绕组电阻；L为励磁绕组电感）。FMK强制切断电流IL时，由正变负并且反向幅值增加。

实现电阻灭磁的关键，就是快速的让灭磁电阻导通，而灭磁电阻的导通依赖于灭磁电阻上的反向电势，也就是转子感应的反电势。只有当转子反电势高于灭磁触发回路的触发电压及氧化锌电阻的击穿电压后，转子电流才能流经电阻，实现IL=IRV1，IK=0，此时UL为灭磁电压。

在励磁整流柜输出UZ不变的情况下，要想转子反电势高，也就是要求灭磁开关的弧压UK高，只有当灭磁开关的弧压UK≥UZ+UL，灭磁电阻回路才能导通，灭磁能量才能转移。UK≥ UZ+UL就是保证电阻灭磁方式成功，灭磁换流的关键。影响弧电阻的因素有很多，其中最主要的因素就是灭磁开关触头断开的速度和灭弧室以及灭弧栅片的结构。

2 灭磁异常问题的发现

某电厂350MW机组自并励系统参数如表1所示。

表1 发电机组系统参数

励磁装置改造后进行发电机空载灭磁时间常数的测试，试验波形如图2所示。从图中发现两个问题，一是灭磁开关断开后转子电压反转的幅值最大才到689 V，远未达到灭磁电阻的导通电压值1 800 V；二是跳灭磁开关命令发出的同时,装置开始封脉冲，交流整流回路中有一组二极管由于有续流继续导通，但续流维持了9个交流周波，续流时间达180 ms。

图2 发电机空载灭磁时间特性曲线

3 灭磁异常原因分析及改进措施

3.1 灭磁异常原因分析

根据表1参数，转子反向灭磁整定值为1 800 V，而录波图中转子反向电压为689 V，远未达到灭磁回路导通所需要的1 800 V电压。可以确定灭磁回路未被接通，转子能量以电弧的形式消耗在灭磁开关和转子绕组上，直流移能灭磁失败。从灭磁原理可知，转子反向电压UL的大小说明了灭磁开关UK的弧压大小。因此，直流移能型灭磁失败是由于灭磁开关产生的弧压太小。

影响灭磁时开关弧压的因素有很多，其中最主要的因素就是灭磁开关触头断开的速度和灭弧室以及灭弧栅片的结构。检查了灭磁开关的灭弧栅和引弧回路，未发现异常现象。检查灭磁厂家对灭磁开关的弧压试验可以确认开关在正常情况下弧压是正常的，说明开关本身的灭弧室以及灭弧栅片的结构及功能正常。灭磁开关的弧压试验数据见表2。

表2 灭磁开关的弧压试验

灭磁开关：当跳闸指令闭合，发跳灭磁开关指令时，同时启动封脉冲继电器和分闸中间继电器。封脉冲继电器动作断开3个整流柜的脉放电源，分闸中间继电器动作后接通开关分闸线圈。封脉冲后原来导通的1组可控硅由于有续流作用持续导通，因此续流时间可以近似认为就是灭磁开关的分闸时间，交流周波持续了180 ms这就说明灭磁开关跳闸大约时间为180 ms。远远大于开关厂60～90 ms的要求。由于开关的跳闸速度决定了弧电阻的变化率，影响了弧压的大小，可以确定本次直流移能型灭磁失败是由于灭磁开关分闸时间偏长。灭磁开关分闸速度慢是造成直流移能型灭磁失败的主要原因。

影响灭磁开关分闸时间的主要因素是流过开关分闸线圈的电流。通过查阅图纸上的设备参数可知，目前开关分闸回路串接的电阻RS阻值为30 Ω，并接的电阻RP阻值为4.61 Ω，线圈阻值为7.8 Ω。由开关控制电源为直流110 V，可计算出跳闸时流过线圈的电流为1.24 A。根据赛雪龙公司对灭磁开关电压及电阻配置的规定，见表3，发现当控制电源为直流110 V、线圈阻值为7.8 Ω时，跳闸时的电流应为1.78 A。通过进一步检查发现造成开关跳闸电流值和设计值不符的原因是励磁装置厂家选配的RS电阻与规定不符，赛雪龙公司规定的RS阻值为20 Ω，此时对应的线圈电流为1.78 A。现有配置下流过开关线圈的电流明显小于规定值。由此可见，RS的选配不合理，导致流过线圈电流变小，最终导致了开关分闸时间过长。

为了检测不同RS配置对灭磁开关分闸时间的影响，分别对RS阻值为30 Ω和20 Ω时灭磁开关的动特性进行了测试，其分闸速度见表4。

表3 不同额定电压下灭磁开关RS和RP电阻选配规定

为验证灭磁回路功能正常，通过试验单独对灭磁回路功能进行了检查。如表3所示，灭磁回路整组试验结果均正常，灭磁电阻可控硅触发器触发电压及触发功能正常。

表4 选配不同Rs和Rp对灭磁开关分闸时间的影响

确定灭磁开关分闸时间过长，是导致灭磁开关弧压不足、移能灭磁失败的主要原因。灭磁开关分闸线圈回路选配的电阻Rs选配不合理，是导致灭磁开关分闸时间过长的主要原因。

3.2 改进措施

为了减小灭磁开关分闸时间，提高灭磁开关弧压，对灭磁开关分闸回路的电阻进行了重新配置。RS阻值由原来30 Ω更换为20 Ω，此时线圈电流为1.78 A。更换后流过灭磁开关分闸线圈的动作电流得到了适当提高，灭磁开关分闸时间缩短为65 ms，满足了赛雪龙公司的要求，提高了开关反向弧压。更换完成后再次录制了发电机空载灭磁时间常数，如图3所示灭磁电压正常、灭磁回路移能正常。

图3 更换电阻后的灭磁特性

3 结束语

快速、安全灭磁不仅可以在机组故障时快速消除感应电势延续的故障电流、减少设备损坏，还对保护灭磁开关触头及励磁系统绝缘有着至关重要的作用。灭磁开关弧压对直流移能型灭磁的成功至关重要，因此，有必要在灭磁回路改造、大修时定期录制发电机空载及负载灭磁时间常数，检测移能型灭磁功能是否正常，保证机组安全稳定运行。

Analysis and Treatment of Generator De-excitation Anomaly

WANG Xiayang1,WANG Guoren1,HE Peng2
（1.Hejin Electric Power Generation Company of Shanxi Zhangze Power Co.,Ltd.,Hejin,Shanxi 043300,China;2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation Dispatching and Control Center,Taiyuan,Shanxi030001,China）

This paper introduces the occurrence of a generator demagnetization anomaly in a power plant.Through analyzing the principle of generator de-excitation,and combined with the test data and factory information of demagnetizing switch and demagnetization resistance,it is identified that long-time switchingoffis the main reason for insufficient arc voltage at excitation switch and for the failure of energy-transfer de-excitation.It is proposed that raisingarc voltage ofexcitation switch and re-arrangingthe circuit resistance ofexcitation switch are verified tobe able toguarantee the safe and stable operation ofthe unit.

DCenergy-transfer de-excitation;arc voltage;switch trippingtime

TM31

A

1671-0320（2017）06-0046-04

2017-08-04，

2017-10-13

王夏洋（1986），男，山西运城人，2008年毕业于山西大学工程学院电力系统及自动化专业，助理工程师，从事继电保护检修工作；

王国仁（1967），男，山西运城人，1989年毕业于太原电力高等专科学校电力系统及自动化专业，工程师，从事电力生产技术管理工作；

贺 鹏（1987），男，山西吕梁人，2013年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事电网调控运行工作。