发电机灭磁及转子过电压保护回路改造

1.原有灭磁与转子过电压保护装置存在的问题 原有灭磁与转子过电压保护装置是中国科学院等离子物理研究所94年的产品。灭磁开关是DM2型，该开关结构复杂，其灭磁能力有限，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。转子过电压保护装置的ZnO电阻体积小，能容量小，数量多，各并联支路伏安特性不一致，能量吸收误差偏大，经常出现烧限流保险现象，缺少非全相及大滑差异步运行过电压保护装置，将有可能危及机组安全运行。

2.FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置的原理及作用

FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置是安徽合肥凯立的产品，该装置配备了DM4型灭磁开关，采用高能氧化锌压敏电阻并增加了非全相及大滑差异步保护装置，使发电机的过电压保护更可靠、更完善。

发电机灭磁及过电压保护装置原理图 2.1转子过电压保护

FMB31型同步发电机转子灭磁及过电压保护装置以大容量ZnO电阻作为主保护元件，过电压能量吸收元件直接并接在被保护设备即转子绕组两端。当发生解列灭磁或全停故障时，发电机

与电网系统断开，通过灭磁开关建立弧压迫使高能ZnO电阻导通，吸收转子能量并将转子磁能衰灭至零。 2.2转子系统产生的过电压工况

发电机转子系统产生过电压工况有多种，最常见的有： （1）灭磁过电压：此种过电压时间短，能量集中； （2）由于发电机非全相或大滑差异步运行而产生的转子系统过电压，此种过电压能量大，破坏力强，且时间无法预测； （3）转子正向过电压； （4）电源侧过电压；

综上所述，一个完备的保护方案必须能够对上述各种过电压都有保护功能，FMB31型过电压保护装置就是针对上述过电压进行选配保护元件。

2.3 FMB31型过电压保护装置过电压保护元件

（1）发电机灭磁过电压保护组件FR1：对灭磁过电压进行保护，通过对灭磁能量的计算，选相应量的ZnO电阻进行并串组装，对各阀片做全电流测试，用均能的原则对阀片进行合理的组合匹配，保证各并联支路的能量吸收误差小于2%。

（2）发电机非全相及大滑差异步保护装置FR2:当出现非全相及大滑差异步运行而产生剧烈正反向过电压时，将过电压限制在安全范围内。随着保护装置吸收能量的增加和温度的升高，保护装置导通电压迅速下降直至形成几乎短路的电流通路，这样就确保在故障情况下流经保护器的电流在转子中产生抵消定子反

转磁场的相反磁场，保护转子表面及护环不至于烧坏。同时FR2可对转子侧正向过电压进行保护，将两种过电压保护合二为一，克服了国内同类产品无法保护非全相及大滑差异步运行过电压的缺点。保护装置内部采用了关键的专利技术，为凯立公司的专利产品。

（3）电源侧过电压保护装置FR3:当励磁电源侧出现过电压时，电源侧过电压保护装置能够对过电压进行有效的限制和吸收。

（4）励磁机灭磁过电压保护组件FR4:对励磁机转子进行灭磁过电压保护，当励磁机灭磁开关断开时，通过灭磁开关常闭点将过电压保护组件投入。 3.元器件选配及参数选择 3.1发电机及主励磁机参数

3.2发电机转子过电压及灭磁保护装置元器件参数选择依据 3.2.1灭磁电阻容量计算

发电机转子最大储能一般可按空载误强励状态的储能计算，此时励磁电流取为额定励磁电流的2倍，铁芯进入饱和区。根据电工理论、真机试验及大量的使用经验，该能量值可用下式估算： Wfmax=(3-5)Wf0，Wf0=1/2（Lf0If02），Lf0=T＇d0 Rf(75℃) 式中：Wfmax-转子绕组的最大储能； Wf0-转子绕组的空载储能； 由此可以得知：