自动灭磁装置

编辑本段简介

　　针对大型发电机磁场开关在灭磁可靠性方面存在的问题，提出一种全新的超级安全自动灭磁配置方式，并定名为“无源零开断的自动灭磁装置及方法”。本发明运用无源电力电子器件，组成多个功能组如附图中(11)、(12)、(13)、(14)，与励磁主回路构成拓扑网络的巧妙连接，使之既不影响正常运行的参数性能，又随时为事故灭磁做好准备，还顺便提供了强大的吸收谐波过电压的功能，一但接到灭磁指令，双重启动功能组(14)动作，接通(11)放电移能功能组的放电通道，预充电容器迅速放电转移磁场电流，再反向充电建压导通灭磁电阻(17)完成灭磁。本发明也是一套新型的灭磁技术方法，将难以控制的灭磁过程完全掌控起来，不但灭磁性能大幅提升，成本造价却可节约五成以上，具有很高的性价比。 　　研究一种即有高效率、高性能，又有高可靠的新型自动灭磁方式。技术关键是首创超高电气强度下的磁场电流转移新技术，彻底摆脱了开关的束缚，通过巧妙的电路结构和参数配合，即可实现对任何容量、任何参数发电机组的可靠灭磁，重点解决的技术问题就是，利用无源电力电子器件，实现零电流、零电压的零开断灭磁。 　　预计达到的技术经济指标为，彻底杜绝发变组事故灭磁或励磁系统故障误强励灭磁，因磁场开关容量不足而烧毁的事故，或因灭磁时间长、灭磁不成功而导致发变组事故扩大的情况发生，减少一次这类事故就相当于数倍该项目投资的损失。同时该装置性能很高但造价平平，具有很高的性价比和很低的维护成本，相比动则数十万的进口庞然大物来，可谓物美价廉、简单可靠。 　　该技术成果，就是根据具体的对象而设计的一套技术方案和计算方法，可以根据用户需求提供全面的技术服务，所依托的就是葛洲坝电厂的机组模型，对大型水电厂具有典型的代表性，当然对三峡电厂等超大型机组也具有应用价值和实际需要，以应对和解决三峡机组灭磁存在的潜在危险，我们用该计算分析方法对三峡灭磁所作的分析，已经证明了这方面问题的存在。 　　特别是针对十一五期间国家水电发展的规划，一大批超大型水电机组的投产，若能运用此项自主创新的自动灭磁新技术，解决好机组灭磁安全的问题，其技术经济指标和效益是巨大的，简单列表对比如下： 　　技经性能灭磁方式 磁场开关的安全电应力(KJ) 极限灭磁要求的电应力(KJ) 结构复杂性 灭磁不安全性 性能系数 经济合理性(万/套) 性价比 　　GZB国产开关/ZnO 150 400 3 5 6 30 0.2 　　GZB进口开关/ZnO 120 240 4 5 5 50 0.1 　　上项改进配置ZnO∥Rx 120 120 4 3 15 50 0.3 　　SX全进口配置/SiC 240 600 5 4 25 250 0.1 　　SX零开断自动灭磁/ZnO 0 48 3 1 30 50 0.6 　　SX无开断自动灭磁 48 1 1 32 40 0.8 　　GZB零开断自动灭磁/ZnO 0 15 3 1 15 25 0.6 　　GZB无开断自动灭磁 15 1 1 12 15 0.8

编辑本段技术问题

　　自99年、2000年连续发生DM4双断口开关，在误强励灭磁烧毁事故后，我们围绕灭磁方式、灭磁容量、灭磁能力、灭磁特性等问题开展了多方面、多层次的研究工作，这些研究也逐步揭示了灭磁失败、烧开关的根本原因，就是开关遮断容量不能满足机组误强励工况的灭磁要求，以及开关的接线方式不合理，这就是传统强开关灭磁的致命弱点，不论是国产的还是进口的都存在。国外产品要稍好一些，不在于它的开关，而在于它配的灭磁电阻，多为SiC非线性电阻或线性电阻，使开关实现了软开断，常规参数下开关的遮断容量并不大，但是在超强极限参数下是否还能满足就要具体分析了，就目前所见到的灭磁配置都存在一定问题，要么开关容量不足，要么灭磁电阻不合适，而且就了低就不了高，就了高又损失了低，这就是灭磁问题的最大困难之所在，要想突破也在这里，就是解决好大参数下的建压能力问题。

编辑本段解决方法

两个思路

　　若想解决这个问题，有两个思路：之一，继续走强开关遮断的路，所以就有了四断口、八断口的灭磁方式，但是断口总是有限的，谁又能保证多断口灭磁就一定不会烧了吗？再多断口的开关仍然是开关，它也不能摆脱开关所具有的特性和缺点。之二，超越开关，充分利用现代励磁的特点，其近乎完美的灭磁性能，是靠巧妙的电路结构和精确的特性参数的配合来实现的，无需复杂的控制装置或繁复的机械结构，具有超常的可靠性和稳定性，并突破了灭磁开关容量和遮断能力的限制瓶颈，可以满足各种容量和工况（包括空载误强励、机端三相短路）的灭磁要求，同时兼顾常规参数和极限参数的差异。

优点

　　新的思路中融汇了多种灭磁方式的优点，克服各自的不足，突破性的解决了关闭整流器和转移磁场电流的技术关键，加以巧妙的电路组合，构成完善的拓扑结构，从而实现了磁场断路器(FCB)的零电气强度分闸，即零开断灭磁技术，磁场开关不再承受高电气强度、高容量的遮断压力（或电应力），是对直流电感负载大电流强开断技术的根本性的突破，也是对大型、超大型同步发电机，特别是水电机组，极高电气强度下遮断转移磁场电流的巧妙解决方案。

成果

　　以上是我们前期研究已经取得的实际进展，也是二十多年来灭磁研究的积累与深化，基本完成了文字上、理念上、原理上和方法上的研发工作，新型自动灭磁方式的原理结构已经确定，配套的分析计算方法也趋成熟，并申报了国家发明专利，专利申请号：200510019636.1，发明名称：无源零开断的自动灭磁装置及方法。实现了长江电力成立几年来的又一项自主创新的技术成果，在各级领导的关注支持下，此项目正在开展实质性的产品和应用的研究和试验工作，预计明年上半年即可实现工业试验和试运行，介时将全面完成该科技成果向实用化、产品化和市场化的转化工作，突破该技术领域的某些限制瓶颈和垄断封锁，真正主导和掌握大型电机灭磁技术的主动权，这不仅仅是灭磁方式上的完善和突破，更是精典电机灭磁技术、灭磁理论的跨越和突破，更符合现代大型、超大型电机励磁技术的发展需要，也是我们励磁人对国家电力事业和科技创新的一点贡献。