姜博
哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市150040
摘要：灭磁是励磁控制的重要组成部分，是保障机组设备安全的最后一道防线，其可靠性动作是机组面临故障后实现自我保护的决定性环节。当发电机内外部发生短路及接地等故障时，保护动作向励磁系统发出快速灭磁指令，要求灭磁系统能迅速断开发电机励磁，并将储存在转子绕组中的能量快速消耗在灭磁回路的耗能元件中。根据耗能元件的不同，灭磁形式可分为耗能型灭磁和移能型灭磁。耗能型灭磁的原理是将磁场能量消耗在灭磁开关装置中，该方式对开关的拉弧灭磁能力要求极高，具备大能量灭弧能力的开关较少，因此目前主流使用移能型灭磁。移能型灭磁的原理是通过灭磁开关断开励磁回路，并将磁场能量转移到灭磁电阻中。常用的灭磁电阻主要有线性电阻、氧化锌（ZnO）非线性电阻和碳化硅（SiC）非线性电阻3种。非线性电阻在灭磁过程中能持续提供更高的转子电压，因而灭磁速度快于线性电阻灭磁。但线性电阻灭磁后无残压，对灭磁开关的移能弧压要求低，性能稳定，更易于维护。灭磁系统故障时有发生，常常导致灭磁失败而引发故障扩大。
关键词：大型汽轮发电机；励磁系统；灭磁异常原因；反措建议
1励磁系统介绍
火力发电厂发电机的励磁系统具有很多的功能，如，保持电力设备稳定、安全运行，电压控制等，通过分析励磁系统可以知道，发电机的机端位置是励磁的电源。而励磁变压器获取的输入电压利用整流单元得到的，这种整流单元是由发电机端的电压降至而来的。灭磁回路是由磁场断路器、灭磁电阻以及晶闸管跨界器一同组合而成的。和励磁调节器功能相同的是接口电路。普遍使用到电流信号以及控制信号的电隔离。此外，励磁系统在应用中完成了对硅整流器的合理的使用，凭借科学合理的控制励磁电流，实现有效控制同步发电机端的电压，系统主要由励磁调节器、灭磁单元、励磁变压器、整流柜单元、电源进线柜组成。
2大型汽轮发电机励磁系统灭磁异常原因分析及解决措施
2.1设备改造前情况分析
汽轮机组类型发电机在正常运转过程中，会出现断流灭磁的现象，而转子保护系统则在这种情况发生时，能够对转子提供保护作用。在发生灭磁现象时，将转子运转的时间有效缩短，同时提高灭磁系统的自我监控能力和运行速度，可避免转子线圈的熔断和绝缘材料的烧损，从而降低设备维护难度。本文就某地区发电机组转子灭磁系统改进案例进行分析，以详细说明改造升级过程中涉及到的各方面细节以及采取的应对措施。某地区装载有两台大功率发电机组，其转子额定电压为256V，额定电流为1650A，机组所采取的转子灭磁系统为普通的线性电阻灭磁系统，该系统在经历较长的服役期后，其性能出现衰减，不能将电磁完全消耗，降低了发电机组的运行稳定性和安全性。为了提高发电机组的安全性能，使得发电机组能够长时间稳定运行，需要对该设备的灭磁系统进行改进。
2.2设备经常出现的问题
当灭磁系统开关断开时，吹弧线圈中电流会激发磁场，电弧在磁场力的作用下会偏移到两侧弧角上，继而进入灭弧室，使得灭弧栅间产生电弧。而灭弧栅间产生电弧的大小与流经吹弧线圈电流大小呈正相关，当电流较小时，设备并不能及时灭弧，降低了设备的可靠性。另一方面，由于该发电机组使用的灭磁系统较为陈旧，并且在运行过程中要求检修次数过于频繁，一旦部分设备元器件发生损坏，很难及时进行更换，影响了机组的运行效率。灭磁过程中，该灭磁系统为保证自身的稳定运行，在灭弧栅之间安装了降压电阻，以防止灭磁期间转子突然产生的过电压，损坏灭磁系统。
然而，由于该灭磁系统服役时间较长，降压电阻性能出现衰减，在灭磁期间很有可能会因为降压电阻不能提供有效的降压，使得转子线圈产生过电压，烧损发电机组绝缘层。同时，由于突然断电造成转子产生的过电压变化较大，对所要采用的降压电阻阻值不易测定，阻值较小，降压电阻所能提供的保护效果有限，阻值较大，容易发生击穿烧损的现象，均不能保护机组的稳定运行。也正是由于这种特性，该灭磁系统的灭磁速度较慢。
2.3设备改造设想
火力发电厂发电机励磁系统出现失磁故障后，就会影响电网电压，从而使火力发电厂供电质量不能得到保证，若处于较小电网中，电压降低速度非常快，就会导致电网震荡情况发生，从而很容易发生区域内大面积的停电情况，进而对电户用电带来很大的安全隐患。所以要有效的处理发电机失磁故障，首先设备维护工作人员要对发生故障的设备开展隔离停机操作，从而使发电机组免受故障发电机的干扰和影响，然后设备维护工作人员在对故障设备进行维修，有利于保证整个发电机组的安全运行。在经过对现有的转子灭磁系统进行详细分析和研究后，并通过查找资料借鉴其他灭磁系统改进经验，初步改进设想如下：首先，由于现有的线性降压电阻保护性能较差，且性能衰减严重，因此需采用性能更可靠的非线性电阻，以提高灭磁系统的可靠性。同时，在选用非线性电阻时，还要考虑非线性电阻的漏电流性能，只有选择漏电流小、单片吸能高的非线性电阻，才能保证灭磁系统的稳定性和灵敏度。其次，采用移能性灭磁开关，在灭磁阶段，可快速建立弧压使非线性电阻吸能，改进能耗性灭磁开关在磁场和电流强度较小时灭磁系统不能正常工作的缺陷。同时，在整个灭磁系统改进方案中，要充分利用现代均能理论，以代替传统的均流理论。
2.4设备改造后的优点
首先，改进后的开关在灭弧能力与开关合闸的可靠性方面均有提高。当开关正常分断次数达到500次时，才需要对灭磁系统进行一次全面的检查，大大降低了工作人员对灭磁系统维护的劳动强度，提高了灭磁系统的运行可靠性。其次，非线性电阻的使用，不仅可以提高发电机灭磁的速度，还能确保发电机的转子的电压能够被控制在合理范围内，从而对励磁线圈进行科学且有效的保护。非线性电阻在运行过程中，即使个别位置出现电流跑漏现象，也不会影响整个机组的正常运行，而且，如果有外部高压入侵，还能有效及时地将过压的能量吸收过来，确保电源设备不受损伤。第三，非全相及大滑差异步运行现象的发生是有其必然性和偶然性的，采用非线性电阻，可以在上述情况发生时有效控制绕组周围的电压，确保这些电压维持在合理范围内，这样做的目的是让发电机的转子可以为电流预留出通道，确保转子的表面不受损。
3结语
总而言之，对转子灭磁系统和过电压保护进行改造的目的并不仅仅是为了确保转子的完好无损，更重要的是为了保护发电机不被烧坏，从而确保其能够正常运转。在对灭磁系统和过电压保护进行改造前，首先要对其涉及到的相关资料进行了解，还要有针对性地给出具体改造计划，还要提前对改造后的优点和限制条件进行整理，确保整个改造工作能够有效进行，还能取得满意的效果。
参考文献
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