发电机转子灭磁过压保护单元

1、概述

     所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场能量尽快地衰减。同步发电机组或变压器发生内部故障时，虽然发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势将维持故障电流，对电机绝缘造成损坏，甚至烧坏铁芯。为了尽可能地缩短故障点电弧燃烧时间，防止事故扩大，要求在转子绝缘允许的情况下，尽快地将转子磁能衰灭到零。
     通常所用的灭磁方法有：线性电阻灭磁；励磁机灭磁； 灭磁开关灭磁；逆变灭磁；非线性电阻灭磁，前4种灭磁效果均不及非线性电阻灭磁。非线性电阻灭磁包括碳化硅非线性电阻和氧化锌非线性电阻（ZnO）两种，但碳化硅非线性系数小、漏电流大、灭磁时间长，其效果不如氧化锌。   
ZnO非线性电阻是目前所知的的灭磁元件，目前国内基本上都采用此种灭磁元件。其灭磁速度，是接近理想灭磁的灭磁方式。主要有以下优点：
    ①  氧化锌阀片单位体积能容量大，可做到350～750J/cm3，单只阀片可做到25kJ/只。 
    ②  保护性能好，残压比[5.2]不大于1.4，灭磁时转子电压几乎被限制在一个定值，不随电流的变化而变化，十分接近理想灭磁。  
   ③  漏电流[5.3]小，氧化锌阀片漏电流不大于50μA，漏电流越小，在正常工况下氧化锌阀片耗散的功率越小，阀片的老化越慢，性能越好。
   ④  冲击寿命[5.4]长，阀片能够在持续运行电压Ue=0.75U10mA（即荷电率[5.5]为0.75）下工作100年。
      我公司经过多年的研究与探索，开发生产的“发电机转子过电压及灭磁保护单元”技术****，设备精良，拥有国家发明的纳米掺杂高能ZnO压敏电阻复合粉体配方和制备工艺，国家，具有国内同类产品所的优点。

2、过电压灭磁保护方案的选择及其特点

    发电机转子系统需要灭磁及过电压保护的工况有多种，见的有：
    ① 灭磁过电压：此种过电压时间短，能量集中；
    ② 转子正向过电压；
    ③电源侧过电压。
    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，所以，针对上述各种过电压，我们选配保护元件如下：
    ① 灭磁和正向过电压保护元件RV1，对灭磁过电压进行保护，为了保证灭磁单元的优良品质，我们做到了：对灭磁能量的精确计算；对每片阀片采用****技术进行测量并保证精度；对阀片作全电流的测试；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 电源侧过电压保护RV2，对电源侧的过电压能可靠保护。

3、灭磁保护单元原理图

4、元器件选配及方案设计

     定制灭磁过压保护单元，需提供以下参数，我公司根据客户提供参数进行元器件选配及方案设计。
     4.1 空载励磁电流If0  
     4.2  额定励磁电流IFn
     4.3 发电机空载时间常数Td0
     4.4 强励倍数KV
     4.5 强励时励磁绕组饱和系数KS
     4.6 励磁绕组电阻Rf0（75℃）
     4.7 额定励磁电压UfN 
      4.8 空载励磁电压Uf0
     4.9 励磁整流器的交流输入电压Uac
     4.10 励磁整流器中晶闸管/二极管的额定电压UN      

5、术语

     5.1 氧化锌残压U残：阀片流过100A的电流时阀片两端的电压值。
     5.2 残压比：阀片流过100A电流时的电压与流过10mA电流的电压比值 。
     5.3 漏电流：在氧化锌电阻两端施加 U10mA电压时的直流泄漏电流
     5.4 老化寿命：氧化锌电阻承受标称能量所能承受的冲击次数。
     5.5 荷电率：氧化锌电阻能够承受的长期施加于其上的工作电压与氧化锌电阻10mA电压的比值。