導(dǎo)語：發(fā)電機(jī)滅磁回路改造研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一．前言

新鄉(xiāng)火電廠#5發(fā)電機(jī)為三機(jī)交流勵磁系統(tǒng)，原滅磁系統(tǒng)設(shè)計采用的是短弧柵原理的DM2型來分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行滅磁。由于該開關(guān)在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)上存在的不足，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了不少問題，給勵磁系統(tǒng)的可靠性帶來了隱患。為此，我們采用主勵磁機(jī)磁場回路滅磁方式取代常規(guī)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路滅磁開關(guān)進(jìn)行滅磁，對#5機(jī)滅磁系統(tǒng)進(jìn)行了改造，并進(jìn)性了全面的滅磁性能試驗(yàn)，事實(shí)證明該項(xiàng)改造是成功的。這是我們對發(fā)電機(jī)滅磁理論和滅磁方式長期研究的實(shí)踐，也是我們?yōu)槿珖凶龀隽擞幸娴膰L試。

二．滅磁方式的發(fā)展歷程

在主要采用直流勵磁機(jī)作為發(fā)電機(jī)勵磁電源的年代，普遍采用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路裝設(shè)大容量直流滅磁開關(guān)的滅磁方式。對直流勵磁機(jī)系統(tǒng)采用這種滅磁開關(guān)，有以下原因和作用：

1、直流勵磁機(jī)殘壓較高，即使直流勵磁機(jī)電流減少到零，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路不斷開，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓仍可能達(dá)到額定值的20左右，這樣可能造成發(fā)電機(jī)電壓不能降低到故障點(diǎn)電弧的熄滅電壓以下，大大擴(kuò)大發(fā)電機(jī)的損壞程度。

2、早期的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子阻尼較弱，運(yùn)行功率因數(shù)較低，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路里裝設(shè)滅磁開關(guān)可以提高滅磁速度，效果較好。

3、早期的發(fā)電機(jī)一點(diǎn)接地保護(hù)不完善，并允許發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地后繼續(xù)運(yùn)行。因此，發(fā)電機(jī)由定子一點(diǎn)接地發(fā)展成二點(diǎn)接地的故障的機(jī)會就會大大增加，由于定子繞組二點(diǎn)接地故障引起的鐵芯燒壞的事故相對較多，因此采用快速滅磁可以限制定子二相對鐵芯短路時鐵芯的燒壞程度。

4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子額定電流較小，一般為幾百安培，當(dāng)時直流開關(guān)制造上沒有困難，運(yùn)行比較可靠。

六十年代后期，由于硅整流裝置的發(fā)展，國內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機(jī)絕大部分采用交流勵磁機(jī)整流系統(tǒng)或可控硅勵磁系統(tǒng)。我國生產(chǎn)的100MW—600MW的發(fā)電機(jī)目前大部分采用此勵磁系統(tǒng)，額定轉(zhuǎn)子電流增大到1500—4000A。對這些發(fā)電機(jī)，其滅磁方式仍采用直流勵磁機(jī)系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路上裝設(shè)大容量直流滅磁開關(guān)的滅磁方式。目前采用的直流滅磁開關(guān)多為50年代仿蘇產(chǎn)品DM2—2500型開關(guān)。該開關(guān)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)不少問題：

1、由于該開關(guān)材質(zhì)硬度不夠，制造質(zhì)量差，機(jī)械機(jī)構(gòu)不靈，電氣接線不合理，經(jīng)常發(fā)生誤跳、拒動。

2、小電流下分?jǐn)鄷r，由于磁吹力較弱，不能將電弧吹進(jìn)滅弧柵，有可能將開關(guān)燒壞并產(chǎn)生過電壓。

3、安裝調(diào)試與維修復(fù)雜。由于安裝、調(diào)試、維護(hù)不當(dāng)而引起的開關(guān)故障時有發(fā)生。

4、熱容量不能滿足大機(jī)組的要求（例如200MW發(fā)電機(jī)額定勵磁電流1840A，1.8倍強(qiáng)勵時可達(dá)3310A，DM2開關(guān)額定電流僅有2500A）。

由于存在上述問題，滅磁開關(guān)成為發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行急待解決的關(guān)鍵問題。當(dāng)今圍繞解決滅磁開關(guān)存在的問題有以下改進(jìn)方法：

1、DM2操作機(jī)構(gòu)改進(jìn)。改進(jìn)后的滅磁開關(guān)減少了拒動與誤動的機(jī)會，在一定程度上提高了滅磁系統(tǒng)的可靠性，但對小電流滅弧能力及斷流容量不足并無改善。

2、滅磁系統(tǒng)操作程序改進(jìn)。在正常啟、停機(jī)及外部故障引起的保護(hù)動作，只對主勵磁場回路滅磁，只有在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障主保護(hù)動作時，才跳DM2開關(guān)。這種方式雖然可以明顯減少DM2的操作次數(shù)，減少維護(hù)工作量，但不能解決DM2存在的問題。

3、采用DM2開關(guān)并聯(lián)熔絲的非線性電阻滅磁。DM2只起開斷作用，不起滅磁作用，可以防止開關(guān)燒壞，但當(dāng)DM2開關(guān)拒動時，熔絲和非線性電阻等于虛設(shè)，發(fā)電機(jī)不能滅磁。而該開關(guān)誤動時，發(fā)電機(jī)照樣滅磁，造成事故，而且每滅磁一次，就必須更換一次笨重的熔絲，增加了運(yùn)行復(fù)雜性。

以上改進(jìn)方案，雖然取得了一定的成效，但由于仍然采用大容量的磁場開關(guān)（或其他耗能元件），使回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試、安裝工作量大，且費(fèi)用較昂貴。其中許多方案仍然保留DM2開關(guān)，由于大容量直流開關(guān)價格貴、運(yùn)行維護(hù)、調(diào)試?yán)щy，要求較高，而其運(yùn)行可靠性不能得到保證，所以隱患依然存在。

三．滅磁方式的研究

1、近代大型同步發(fā)電機(jī)為了保證并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，都裝有阻尼繞組，其時間常數(shù)有2—3秒，和勵磁繞組統(tǒng)一數(shù)量級，不能忽略。

2、闡明了“同步發(fā)電機(jī)滅磁是指發(fā)電機(jī)內(nèi)整個氣隙磁通減少為零的過程該磁通不僅由勵磁繞組電流產(chǎn)生，而且由阻尼繞組、電樞繞組的電流產(chǎn)生和維持，糾正了把滅磁等同于勵磁電流衰減的概念。

3、發(fā)電機(jī)快速滅磁是在發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時，內(nèi)部發(fā)生短路故障時才需要的，此時勵磁繞組瞬變時間常數(shù)很小，快速滅磁作用不大，而大部分磁場能量轉(zhuǎn)移到阻尼繞組及實(shí)體轉(zhuǎn)子，其滅磁過程主要由阻尼繞組決定。

4、發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時，特別是高功率因數(shù)運(yùn)行，不僅產(chǎn)生縱軸電樞反應(yīng)磁通，還產(chǎn)生橫向磁通，滅磁開關(guān)對這部分磁通是無能為力的。

5、發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)性能完善，使得發(fā)電機(jī)定子繞組兩點(diǎn)接地?zé)龤цF芯的事故極少發(fā)生。

由以上分析可得出結(jié)論，作為實(shí)現(xiàn)“快速滅磁”得發(fā)電機(jī)勵磁回路得滅磁開關(guān)并不能起到預(yù)期得作用，但危害性很大。

經(jīng)過對國外滅磁方式的研究和借鑒國內(nèi)同行的經(jīng)驗(yàn)，我們決定采用主勵磁機(jī)勵磁回路滅磁的“三保險”措施。首先采用逆變滅磁，短時跳開滅磁開關(guān)LMK，然后由主勵磁機(jī)勵磁回路并聯(lián)的二極管和非線型電阻來滅磁的方式來保證滅磁的可靠性。該滅磁方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、提高了發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的可靠性，避免了滅磁開關(guān)拒動、誤動、燒壞等事故及其操作過電壓帶來的危害。

2、減少了開關(guān)的維護(hù)、修理工作量，減輕了工人的勞動，提高了工作效率，節(jié)約了大量維護(hù)費(fèi)。

3、節(jié)省大量投資。MD2開關(guān)性能容量已經(jīng)不能滿足需要，而開發(fā)新的開關(guān)需要投入大量的資金、人力、物力，即使開發(fā)出新開關(guān)也不一定完全滿足滅磁需要。

4、減少了與滅磁開關(guān)相配套的過電壓保護(hù)裝置，不僅節(jié)約了費(fèi)用，而且避免了由其性能及可靠性引起的事故。

四、改造說明：

圖一：改造前一次回路接線圖

圖二：改造后一次回路接線圖

說明：

1、滅磁開關(guān)MK短接，將滅磁回路進(jìn)行簡化，取消非線性電阻；

2、主勵磁機(jī)回路中增加一LMK開關(guān)屏，滅磁開關(guān)LMK串入1K、2K、3K出口至主勵轉(zhuǎn)子繞組回路中，對主勵磁機(jī)磁場進(jìn)行滅磁；

3、原MK控制回路改為LMK控制回路；

4、保護(hù)出口繼電器BHZ動作時啟動逆變滅磁及聯(lián)跳LMK開關(guān)；

5、主勵磁機(jī)勵磁回路首先采用由微機(jī)自動調(diào)節(jié)器逆變滅磁，短時跳開LMK開關(guān)，由并接在主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子回路的續(xù)流二極管和電阻進(jìn)行續(xù)流。

五、改造效果：

表一：空載滅磁試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

試驗(yàn)方法

參數(shù)

數(shù)據(jù)

UF

（KV）

IL

（A）

UL

（V）

UJL

（V）

定子電壓衰減到0.1倍的時間（S）

轉(zhuǎn)子電流衰減到0.1倍的時間（S）

跳MK

試驗(yàn)前

15.75

645

128

102

6.14

0.5

試驗(yàn)后

0.22

1

10

逆變跳

LMK

試驗(yàn)前

15.75

645

127

103

14.8

1.8

試驗(yàn)后

0.402

10

3

2

從上表可以看到，采用逆變并跳LMK開關(guān)的試驗(yàn)中，逆變先動，在15ms內(nèi)將主勵磁機(jī)勵磁回路電流衰減到零，又經(jīng)過10ms，將LMK跳開。LMK不起斷流作用，大大減少了LMK開關(guān)的維護(hù)工作量，增加了滅磁系統(tǒng)的可靠性。同時滅磁效果令人滿意，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，明顯改善開關(guān)的工作條件。自2001年11月投運(yùn)以來，#5發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)未出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，經(jīng)過多次停機(jī)滅磁的考驗(yàn)，表明這次改造是成功的，達(dá)到了簡化滅磁系統(tǒng)操作、減少維護(hù)工作量、提高滅磁可靠性的目的，受到了省局領(lǐng)導(dǎo)和運(yùn)行人員的一致好評。

六、改造后的經(jīng)濟(jì)效益：

1、對于新建200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，取消滅磁開關(guān)及屏體，每臺機(jī)組可節(jié)省設(shè)備費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)等約30萬元；

2、對于已經(jīng)投運(yùn)地200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，取消滅磁開關(guān)，每臺機(jī)組按3年為一大修周期計算，可節(jié)省大小修、臨檢、異常處理及調(diào)試費(fèi)用20萬元；

3、對于200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，因滅磁開關(guān)異?；蚬收蠈?dǎo)致停機(jī)一次，每臺機(jī)組按2小時內(nèi)恢復(fù)正常200MW負(fù)荷計算，可節(jié)省機(jī)組啟動費(fèi)用約30萬元，避免少發(fā)電量40萬度；

4、大型汽輪發(fā)電機(jī)組因滅磁開關(guān)異?；蚬收?，將對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓品質(zhì)惡化，給用戶造成無法估計的損失。