滅磁仿真計(jì)算與滅磁回路性能參數(shù)校核分析

吳跨宇，楊 濤

（浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

發(fā)電機(jī)滅磁是發(fā)變組發(fā)生故障時(shí)消除故障、防止事故擴(kuò)大的最后防線(xiàn)。發(fā)電機(jī)安全、可靠和快速的滅磁能力直接決定了發(fā)電機(jī)、主變壓器等主設(shè)備的安全水平。

考驗(yàn)滅磁系統(tǒng)安全性和可靠性，往往是通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)空載誤強(qiáng)勵(lì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)空載誤強(qiáng)勵(lì)）和發(fā)電機(jī)額定負(fù)載下機(jī)端突然三相短路且不切除短路點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)短路滅磁）兩種最?lèi)毫拥臏绱殴r下是否能安全可靠滅磁作為標(biāo)準(zhǔn)。而滅磁主回路中滅磁開(kāi)關(guān)和滅磁電阻的特性參數(shù)決定了各種工況下滅磁的安全可靠性和滅磁速度。

隨著汽輪發(fā)電機(jī)容量的不斷增大，其滅磁系統(tǒng)的配置要求也在不斷提高。為保障采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的大型汽輪發(fā)電機(jī)組的安全，有必要從滅磁開(kāi)關(guān)的性能參數(shù)和不同滅磁電阻特性出發(fā)，通過(guò)仿真計(jì)算來(lái)研究和檢驗(yàn)不同配置下的滅磁安全可靠性和快速性。

1 發(fā)電機(jī)滅磁過(guò)程及其要求

自并勵(lì)勵(lì)磁是目前大型發(fā)電機(jī)普遍采用的勵(lì)磁形式，滅磁速度比其他勵(lì)磁形式更快，但同時(shí)對(duì)滅磁主回路各組件提出了更高要求，采用直流側(cè)滅磁開(kāi)關(guān)滅磁的典型主回路如圖1所示。

滅磁回路主要由滅磁開(kāi)關(guān)、滅磁電阻Rx及用于反向阻斷和正向?qū)刂频拇?lián)可控硅組成。滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)切斷轉(zhuǎn)子電流后，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是個(gè)巨大的電感，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，轉(zhuǎn)子電流不會(huì)突變?yōu)榱?。滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)且滿(mǎn)足公式（1）描述的條件后，轉(zhuǎn)子電流從滅磁開(kāi)關(guān)—整流橋回路轉(zhuǎn)移進(jìn)入滅磁電阻回路進(jìn)行滅磁。

式中：UFCB為滅磁開(kāi)關(guān)弧壓；UE為滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)瞬間整流橋電壓；URxMax為滅磁電阻承受最大滅磁電流瞬間的電壓。

圖1 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁主回路

隨著轉(zhuǎn)子電流在滅磁電阻中流通，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)儲(chǔ)能被消耗，最后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流衰減到零。機(jī)端電壓由于阻尼繞組的作用，以比勵(lì)磁電流稍慢的速度衰減到殘壓，滅磁完成。

可見(jiàn)決定滅磁是否能安全可靠完成的主要因素有三方面，一是滅磁開(kāi)關(guān)斷流能力；二是滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)瞬間各電壓能滿(mǎn)足公式（1）的要求；三是滅磁電阻能在整個(gè)滅磁過(guò)程保證轉(zhuǎn)子電流正常流通。

2 發(fā)電機(jī)滅磁回路組件主要參數(shù)

2.1 滅磁開(kāi)關(guān)主要參數(shù)

2.1.1 最大斷流能力

不同于一般交流回路開(kāi)關(guān)可以通過(guò)過(guò)零點(diǎn)斷開(kāi)的方式來(lái)降低對(duì)斷流能力的要求，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流是直流電流，不存在交變過(guò)零點(diǎn)，因此直流滅磁開(kāi)關(guān)的斷流能力非常重要。

根據(jù)大量仿真計(jì)算結(jié)果可知，短路滅磁工況下，最大發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流可達(dá)到數(shù)倍額定勵(lì)磁電流。滅磁開(kāi)關(guān)成功斷流是成功滅磁的首要條件。

2.1.2 滅磁開(kāi)關(guān)弧壓

滅磁開(kāi)關(guān)弧壓是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)直流電流主觸頭兩側(cè)產(chǎn)生電弧時(shí)的最大電壓。如果弧壓不能滿(mǎn)足公式（1）要求，轉(zhuǎn)子電流不能轉(zhuǎn)移進(jìn)入滅磁電阻滅磁，滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后轉(zhuǎn)子電流將繼續(xù)流過(guò)拉弧的滅磁開(kāi)關(guān)，長(zhǎng)時(shí)間拉弧通流輕則導(dǎo)致滅磁開(kāi)關(guān)燒毀，重則事故擴(kuò)大。

滅磁開(kāi)關(guān)正常跳開(kāi)時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)控制整流橋進(jìn)入逆變狀態(tài)提供反向的整流橋電壓UE，或封鎖觸發(fā)脈沖以通過(guò)交流電壓反轉(zhuǎn)產(chǎn)生反向UE，大大降低滿(mǎn)足公式（1）時(shí)的開(kāi)關(guān)弧壓要求。然而，發(fā)生誤強(qiáng)勵(lì)時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)往往已經(jīng)故障失控，整流橋非但不能提供反向UE，反而輸出一個(gè)正向的數(shù)倍于額定勵(lì)磁電壓的強(qiáng)勵(lì)電壓。此時(shí)，要求開(kāi)關(guān)有非常高的弧壓才能同時(shí)滿(mǎn)足公式（1）要求。

2.1.3 典型汽輪發(fā)電機(jī)誤強(qiáng)勵(lì)滅磁事故

采用全進(jìn)口自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的某電廠(chǎng)新投產(chǎn)600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，在發(fā)電機(jī)進(jìn)行PSS試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)誤強(qiáng)勵(lì)。滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)前勵(lì)磁電流最大值已達(dá)到約13 000 A，3倍于發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電流。滅磁跳開(kāi)后600 ms內(nèi)轉(zhuǎn)子電流未能轉(zhuǎn)移進(jìn)入滅磁電阻。來(lái)自滅磁開(kāi)關(guān)的電弧導(dǎo)致整流橋的交流側(cè)銅排短路，最大勵(lì)磁變二次電流達(dá)到13倍額定值。進(jìn)而事故擴(kuò)大導(dǎo)致勵(lì)磁控制柜和鄰近整流柜燒毀，整套勵(lì)磁系統(tǒng)幾乎報(bào)廢。這是一起典型的由于滅磁開(kāi)關(guān)參數(shù)匹配不足引起的事故。

2.2 滅磁電阻類(lèi)型特性與參數(shù)

2.2.1 滅磁電阻類(lèi)型與伏安特性

常用的滅磁電阻主要有線(xiàn)性電阻、碳化硅（SiC）非線(xiàn)性電阻和氧化鋅（ZnO）非線(xiàn)性電阻3種。目前在進(jìn)口勵(lì)磁系統(tǒng)中多采用SiC滅磁電阻，而國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁設(shè)備則更傾向于使用ZnO滅磁電阻。3種電阻的伏安特性如圖2所示。

圖2 線(xiàn)性電阻、SiC電阻和ZnO電阻伏安特性

圖2可見(jiàn)，線(xiàn)性電阻伏安特性是一條直線(xiàn)。SiC非線(xiàn)性電阻隨著電流的升高電壓逐漸升高，但是特性較軟。ZnO滅磁電阻特性較硬，電流變化對(duì)電壓的變化影響不大，電壓幾乎保持恒定值。但無(wú)論是SiC還是ZnO非線(xiàn)性電阻，由于可以在滅磁過(guò)程中后期提供更高的轉(zhuǎn)子電壓，理論上滅磁速度應(yīng)明顯快于線(xiàn)性電阻。

2.2.2 SiC與ZnO滅磁電阻性能比較

SiC非線(xiàn)性電阻特性較軟，漏電流大需要串聯(lián)跨接器反向截?cái)嗪驼驕绱趴刂?，其較軟的特性也導(dǎo)致滅磁速度較ZnO慢。由于SiC電阻閥片被擊穿后呈開(kāi)路特性，因此SiC電阻單閥片間的并聯(lián)運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單。目前使用的SiC均流、均能和均溫系數(shù)不高，是潛在的安全隱患。另外，SiC由于可承受極限溫度較高，單片能容量較ZnO大。

ZnO非線(xiàn)性電阻特性較硬，具有滅磁速度快的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，漏電流問(wèn)題不明顯，可以通過(guò)滅磁開(kāi)關(guān)常閉結(jié)點(diǎn)接入。但在小電流時(shí)相對(duì)SiC增加了滅磁開(kāi)關(guān)換流難度。由于ZnO被擊穿后呈現(xiàn)短路物理特性，并聯(lián)時(shí)需要在每個(gè)支路上串聯(lián)快速熔斷器，增加成本的同時(shí)也增加了空間要求，降低了可靠性。

2.2.3 滅磁電阻涉及滅磁安全的主要參數(shù)

滅磁電阻的參數(shù)選擇對(duì)滅磁安全的影響是多方面的，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流成功轉(zhuǎn)移進(jìn)入滅磁電阻，短路數(shù)倍于額定勵(lì)磁電流的轉(zhuǎn)子電流，如果超過(guò)滅磁電阻閥片承受能力，則容易出現(xiàn)滅磁電阻擊穿和邊緣放電現(xiàn)象。擊穿會(huì)導(dǎo)致單片滅磁電阻報(bào)廢，并且將本應(yīng)由被擊穿的電阻承受的電流轉(zhuǎn)嫁至其他并聯(lián)電阻而進(jìn)一步增加其電流負(fù)擔(dān)。邊緣放電容易使整串滅磁電阻燒毀，電弧則容易導(dǎo)致附近電氣設(shè)備的短路而擴(kuò)大事故。

滅磁電阻能容量是涉及滅磁電阻安全的主要指標(biāo)。空載誤強(qiáng)勵(lì)和短路滅磁時(shí)，滅磁電阻將承受最大滅磁能量。如果考慮均流、均能和均溫系數(shù)后的設(shè)計(jì)能容量小于上述兩種嚴(yán)重故障工況滅磁能量，將導(dǎo)致滅磁電阻損壞和滅磁失敗。

3 嚴(yán)重故障工況滅磁仿真

3.1 基于Matlab/Simulink軟件的滅磁仿真

要精確、科學(xué)地研究滅磁過(guò)程，采用實(shí)際發(fā)電機(jī)模型和參數(shù)進(jìn)行滅磁仿真，獲得滅磁過(guò)程中各電氣量波形和數(shù)據(jù)尤為必要。

利用Matlab/Simulink軟件分別搭建空載誤強(qiáng)勵(lì)和發(fā)電機(jī)額定負(fù)載機(jī)端三相短路仿真系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。其中同步電機(jī)采用Sim-PowerSystems中的Synchronous Machine pu Standard模塊。

圖3 Matlab/Simulink滅磁仿真系統(tǒng)示意圖

空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁仿真由勵(lì)磁控制發(fā)電機(jī)至空載額定運(yùn)行后，將整流橋觸發(fā)角強(qiáng)制為15°強(qiáng)勵(lì)角。實(shí)時(shí)計(jì)算的強(qiáng)勵(lì)電壓輸入到轉(zhuǎn)子繞組后發(fā)電機(jī)電壓急劇升高。過(guò)壓保護(hù)按1.3倍0.5 s整定，保護(hù)動(dòng)作后滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)并將勵(lì)磁電壓直接置零，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流計(jì)算的非線(xiàn)性滅磁電阻實(shí)時(shí)阻值被加入到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。滅磁過(guò)程中對(duì)根據(jù)轉(zhuǎn)子電流實(shí)時(shí)計(jì)算的滅磁電阻功率進(jìn)行積分得到滅磁能量。

短路滅磁仿真與空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁類(lèi)似，區(qū)別在于故障控制模塊在發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷時(shí)，直接將三相短路故障接入發(fā)電機(jī)定子出口，并模擬保護(hù)0.1 s后動(dòng)作，跳滅磁開(kāi)關(guān)滅磁。

3.2 滅磁仿真采用的參數(shù)

由于滅磁仿真是理想化過(guò)程，并不考慮滅磁開(kāi)關(guān)拉弧和轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)移過(guò)程中能量損耗。因此，決定滅磁能量和最大電流的主要是故障類(lèi)型和滅磁電阻的特性參數(shù)。

仿真均采用國(guó)內(nèi)為600 MW發(fā)電機(jī)配套的實(shí)際電阻參數(shù)。其中，線(xiàn)性滅磁電阻為某國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁采用的配置，阻值0.14 Ω，能容量5.6 MJ。另根據(jù)DL/T 650-1998《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》要求，線(xiàn)性滅磁電阻阻值宜選為轉(zhuǎn)子熱態(tài)電阻值的2～3倍。被仿真機(jī)組的轉(zhuǎn)子電阻為0.075 5 Ω（15℃），因此仿真對(duì)象增加了一項(xiàng)阻值0.2 Ω的線(xiàn)性滅磁電阻。

SiC采用ABB公司Unitrol5000系統(tǒng)配套的英國(guó)M&I公司的產(chǎn)品。單組件能容量為1.1 MJ，5組并聯(lián)容量5 MJ，5組件并聯(lián)后的整組非線(xiàn)性特性公式為：

ZnO非線(xiàn)性滅磁電阻采用國(guó)內(nèi)某公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，典型配置為54片，采用2串27并的接線(xiàn)方式。單電阻閥片能容量100 kJ，整組額定容量5.4 MJ，滅磁電阻整組典型伏安特性由式（3）描述：

3.3 滅磁仿真結(jié)果及其分析

3.3.1 發(fā)電機(jī)空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁仿真結(jié)果與分析

600 MW汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)不同滅磁電阻配置的空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁仿真結(jié)果如表1。

表1 不同滅磁電阻空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁計(jì)算結(jié)果

由表1可見(jiàn)，與理論分析一致，非線(xiàn)性滅磁電阻的滅磁速度要快于線(xiàn)性滅磁電阻。滅磁電阻阻值越大，滅磁速度越快，滅磁電阻消耗的能量亦越大。幾種滅磁電阻的滅磁能量基本相當(dāng)。

空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁過(guò)程中，由于整流橋不僅未提供反向電壓幫助轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)移，反而提供正向的強(qiáng)勵(lì)電壓。發(fā)電機(jī)誤強(qiáng)勵(lì)整流橋輸出電壓由式（4）決定：

式中：Uf為勵(lì)磁電壓；Ut為機(jī)端電壓；KPPT為勵(lì)磁變變比；ZPPT為勵(lì)磁變短路阻抗折算值。

根據(jù)仿真結(jié)果，最高機(jī)端電壓達(dá)到1.45倍額定電壓，滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)瞬間整流橋輸出的強(qiáng)勵(lì)電壓為：

不同滅磁電阻的開(kāi)關(guān)弧壓要求如表2所示。

3.3.2 發(fā)電機(jī)三相短路滅磁計(jì)算結(jié)果與分析

發(fā)電機(jī)額定負(fù)載機(jī)端突然三相短路不切除短路點(diǎn)跳開(kāi)關(guān)滅磁的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表2 不同滅磁電阻空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁開(kāi)關(guān)弧壓要求

表3 不同滅磁電阻短路滅磁計(jì)算結(jié)果

由表3可見(jiàn)，非線(xiàn)性滅磁電阻的滅磁速度要快于線(xiàn)性滅磁電阻。滅磁電阻阻值越大，滅磁速度越快，滅磁電阻消耗的能量亦越大。

值得注意的是，轉(zhuǎn)子電流在定子短路后由周期分量和非周期分量?jī)刹糠纸M成。考慮到滅磁開(kāi)關(guān)可能在轉(zhuǎn)子電流峰值處斷開(kāi)，表3中的IfMax按照周期分量和非周期分量疊加后的轉(zhuǎn)子電流在滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后的第一個(gè)峰值來(lái)計(jì)算。結(jié)果顯示IfMax達(dá)到13 200 A，因此短路滅磁過(guò)程中滅磁開(kāi)關(guān)的斷流能力成為滅磁安全的首要問(wèn)題。

由于短路時(shí)整流橋輸出電壓為零，滅磁電阻兩端在IfMax下的電壓UfMax即為開(kāi)關(guān)弧壓要求。非線(xiàn)性電阻的伏安特性使得電阻兩端的電壓仍控制在1 000 V水平。而線(xiàn)性電阻在大轉(zhuǎn)子電流下產(chǎn)生了很高的電壓，0.2 Ω線(xiàn)性滅磁電阻的電壓則高達(dá)2 640 V，嚴(yán)重威脅滅磁安全和轉(zhuǎn)子繞組絕緣安全。

開(kāi)關(guān)成功斷流滅磁開(kāi)始后，對(duì)于滅磁電阻可能承受的最大電流，也應(yīng)該按照滅磁開(kāi)始后的第一個(gè)峰值IfMax考慮。此時(shí)滅磁電阻的最大電流承受能力和能容量成為保障滅磁安全可靠完成的決定因素。

4 滅磁主回路參數(shù)計(jì)算方法建議

4.1 滅磁主回路設(shè)備的性能評(píng)價(jià)

為保障大型機(jī)組安全，無(wú)論是新建電廠(chǎng)的滅磁回路設(shè)計(jì)選型還是已投產(chǎn)電廠(chǎng)的滅磁回路安全性校核都應(yīng)結(jié)合實(shí)際參數(shù)下的空載誤強(qiáng)勵(lì)和三相短路滅磁仿真，重點(diǎn)就滅磁開(kāi)關(guān)斷流能力、開(kāi)關(guān)弧壓、滅磁電阻伏安特性及參數(shù)、滅磁電阻最大電流承受能力和能容量進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和校驗(yàn)。

在大電流和大能量下，SiC和ZnO均可能出現(xiàn)單片電阻甚至單組件損毀退出。因此，除上述參數(shù)外，還應(yīng)注意對(duì)滅磁電阻單個(gè)甚至多個(gè)電阻片退出的情況進(jìn)行計(jì)算，確保滅磁安全。

4.2 滅磁開(kāi)關(guān)斷流能力校核工況

滅磁開(kāi)關(guān)需要斷開(kāi)的最大電流出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)短路滅磁工況，斷流能力要求應(yīng)該按照短路滅磁過(guò)程中滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后第一個(gè)轉(zhuǎn)子電流周期分量和非周期分量疊加的峰值作為依據(jù)。

4.3 滅磁開(kāi)關(guān)弧壓要求

采用線(xiàn)性滅磁電阻時(shí)，最高弧壓要求同時(shí)出現(xiàn)在空載誤強(qiáng)勵(lì)和短路滅磁兩種工況滅磁過(guò)程。采用非線(xiàn)性電阻時(shí)，開(kāi)關(guān)弧壓要求應(yīng)該以空載誤強(qiáng)勵(lì)滅磁初始時(shí)刻的電阻電壓與強(qiáng)勵(lì)電壓之和作為依據(jù)。根據(jù)仿真結(jié)果，出現(xiàn)的最大弧壓要求為采用0.2 Ω線(xiàn)性滅磁電阻三相短路滅磁時(shí)的2 696 V。采用ZnO時(shí)，最大弧壓要求也達(dá)到2 423 V，對(duì)于一般滅磁開(kāi)關(guān)這個(gè)弧壓水平的要求相當(dāng)高。

對(duì)于在600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)中大量使用的滅磁開(kāi)關(guān)，例如ABB的HPB-81/82S型開(kāi)關(guān)，在沒(méi)有給出明確試驗(yàn)報(bào)告指出開(kāi)關(guān)弧壓的情況下，應(yīng)該通過(guò)開(kāi)關(guān)斷流試驗(yàn)來(lái)獲取實(shí)際弧壓數(shù)據(jù)。鑒于國(guó)內(nèi)出現(xiàn)過(guò)由于弧壓不足導(dǎo)致的滅磁事故，對(duì)照計(jì)算結(jié)果和目前主流滅磁開(kāi)關(guān)的弧壓水平，開(kāi)關(guān)弧壓應(yīng)當(dāng)作為滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型的重點(diǎn)關(guān)注參數(shù)。

4.4 滅磁電阻最大承受電流校驗(yàn)

不考慮開(kāi)關(guān)損耗前提下，滅磁電阻最大電流應(yīng)與滅磁開(kāi)關(guān)最大斷流數(shù)據(jù)一致。根據(jù)計(jì)算，600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的滅磁最大峰值電流可以達(dá)到13 200 A。根據(jù)M&I公司提供的SiC電阻資料，單組最大承受電流為6 000 A，5組最大電流為30 000 A。然而試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)SiC電阻均流性能不高。因此，考慮了實(shí)際均流系數(shù)后的最大電流承受能力，仍是配置SiC滅磁電阻的滅磁系統(tǒng)安全校驗(yàn)的一個(gè)重要參數(shù)。

4.5 滅磁電阻能容量

仿真結(jié)果顯示，空載誤強(qiáng)勵(lì)和短路滅磁兩種最嚴(yán)重故障工況下滅磁電阻消耗能量水平相近，且能容量配置達(dá)到了40%的冗余度。但值得注意的是，非線(xiàn)性電阻并聯(lián)運(yùn)行由于存在特性偏差，存在均流和均能問(wèn)題。SiC電阻在并聯(lián)運(yùn)行過(guò)程還存在負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)，進(jìn)一步降低了能容量的冗余度。因此，需要綜合考慮所配置滅磁電阻的均流、均能、均溫系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)等影響，才能獲得實(shí)際的非線(xiàn)性滅磁電阻能容量冗余度。尤其對(duì)于選用進(jìn)口SiC電阻的滅磁系統(tǒng)，全面的能容量校驗(yàn)應(yīng)作為僅次于開(kāi)關(guān)弧壓的重點(diǎn)。

4.6 電阻類(lèi)型選型與滅磁時(shí)間

在保證安全、可靠滅磁的前提下，滅磁時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定了發(fā)變組故障切除的快慢和損失程度。滅磁時(shí)間越短，對(duì)發(fā)變組主設(shè)備的安全越有利。

由于線(xiàn)性電阻存在滅磁速度慢的致命弱點(diǎn)，限制了其在采用自并勵(lì)勵(lì)磁的大型發(fā)電機(jī)中應(yīng)用。而SiC和ZnO非線(xiàn)性電阻由于滅磁速度較快，近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。仿真結(jié)果表明，除了電阻阻值越大滅磁速度越快的結(jié)論外，表征電阻非線(xiàn)性特性的指數(shù)系數(shù)越小，即電阻伏安特性越硬，滅磁速度也相應(yīng)越快。在其他條件允許情況下，應(yīng)優(yōu)先選用非線(xiàn)性特性指數(shù)小的電阻類(lèi)型。同時(shí)，針對(duì)滅磁電阻阻值越大，滅磁速度越快但對(duì)開(kāi)關(guān)弧壓和電阻能容量要求也更高的矛盾，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)優(yōu)化組合非線(xiàn)性電阻的串并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，綜合考慮開(kāi)關(guān)弧壓、電阻能容量和電阻阻值的參數(shù)配置，在保證滅磁安全的前提下以更經(jīng)濟(jì)的配置來(lái)獲得更快的滅磁速度。

5 結(jié)語(yǔ)

在分析線(xiàn)性電阻、SiC非線(xiàn)性電阻和ZnO非線(xiàn)性電阻特性基礎(chǔ)上，通過(guò)采用不同滅磁電阻的空載誤強(qiáng)勵(lì)和短路滅磁仿真，結(jié)合滅磁過(guò)程中涉及安全性的關(guān)鍵問(wèn)題，詳細(xì)說(shuō)明了滅磁開(kāi)關(guān)弧壓、斷流能力、滅磁電阻特性、電流承受能力和能容量對(duì)滅磁過(guò)程安全可靠性和滅磁速度的影響。

綜合理論分析和仿真結(jié)果，提出了滅磁回路各組件應(yīng)該重點(diǎn)校核的參數(shù)，給出各個(gè)參數(shù)的校核方法和工況建議。綜合考慮開(kāi)關(guān)弧壓和滅磁快速性要求，建議通過(guò)電阻閥片串并聯(lián)優(yōu)化，采用兼顧弧壓和滅磁速度的非線(xiàn)性電阻作為大型發(fā)電機(jī)滅磁電阻配置。以上分析也為滅磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型，對(duì)已投入運(yùn)行的滅磁系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和安全性校核提供參考。

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