國內(nèi)外大型滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)評價

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上國內(nèi)外大型滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)評價陳小明 胡先洪 邵顯鈞 朱必良（葛洲壩水力發(fā)電廠 湖北宜昌市 ）摘要：本文通過對我國水電廠使用的三種大型滅磁開關(guān)優(yōu)缺點的分析，提出了一套歸類描述滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)的方法，并以此來評價我國部分水電廠現(xiàn)用滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)的特點，分析得出CEX98-4.1滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和我廠選用其的合理性。關(guān)鍵詞：DM2、DM4、DMX、CEX98、滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu) 1 引言同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的滅磁開關(guān)，是發(fā)電機組內(nèi)部故障的最后保護裝置。當發(fā)電機定子、單元聯(lián)接的主變壓器或勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障，如勵磁變壓器故障、發(fā)電機滑環(huán)短路、勵磁主回路短路及元件故障、發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器誤強勵

2、故障等，滅磁開關(guān)應(yīng)迅速跳開，以達到滅磁的目的。發(fā)電機滅磁不僅能迅速安全的切斷發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流，還能消耗吸收發(fā)電機的轉(zhuǎn)子磁能。直流滅磁開關(guān)的滅弧原理及結(jié)構(gòu)與交流開關(guān)不同，我國常用的幾種大型滅磁開關(guān)在滅弧原理及結(jié)構(gòu)上也有所區(qū)別。因此對國內(nèi)外大型滅磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)進行評價很有必要。2 國產(chǎn)大型滅磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)評價最早應(yīng)用于大中型水輪發(fā)電機組靜止可控硅勵磁系統(tǒng)的國產(chǎn)大型滅磁開關(guān)是DM2型滅磁開關(guān)，它有一個由圓銅片組成的特殊滅弧室，用來吸收轉(zhuǎn)子磁能和切斷轉(zhuǎn)子電流。DM2是一個單斷口、雙觸頭結(jié)構(gòu)的單極開關(guān)，一個主觸頭和一個弧觸頭并聯(lián)，跳閘時主觸頭先斷開，弧觸頭后斷開，轉(zhuǎn)子電流在弧觸頭上產(chǎn)生電弧，經(jīng)縱向和橫向電磁力

3、作用（即雙向電磁吹?。M入滅弧室旋轉(zhuǎn)并被銅片滅弧柵分割成短電弧，只有當絕大部分轉(zhuǎn)子磁能在滅弧室變?yōu)闊崮芎螅娀〔畔?。DM2滅弧室采用金屬滅弧柵滅弧原理，即滅弧柵為金屬銅片，吸收熱能效果好，電弧弧壓穩(wěn)定，這是其優(yōu)點之一。但是，由于DM2是一個切斷電流和吸收能量于一體的滅磁開關(guān)，隨著發(fā)電機組容量的增大，其滅磁容量越來越不能滿足要求，再加之其復(fù)雜的吹弧過程容易被其他參與滅磁的轉(zhuǎn)子電量的干擾而中斷，因此滅磁失敗甚至滅磁開關(guān)燒毀的事故就時有發(fā)生。由于磁能被銅柵片吸收，故燒毀嚴重，不能頻繁動作，維護工作量打。另外其機構(gòu)易拒動?，F(xiàn)在，大中型水輪發(fā)電機組靜止可控硅勵磁系統(tǒng)采用投入滅磁電阻放電滅磁方式，即滅

4、磁開關(guān)跳閘切斷轉(zhuǎn)子電流，滅磁電阻并接到發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端吸收轉(zhuǎn)子磁能。這樣就可以大大減輕滅磁開關(guān)的滅磁負擔，此時也可以采用交流開關(guān)。通常將此類的滅磁開關(guān)稱為磁場斷路器。國產(chǎn)DM4雙斷口滅磁開關(guān)就是這種移能式的磁場斷路器。由于DM4采用雙斷口組合，恰好滿足發(fā)電機轉(zhuǎn)子正負極使用，因而得到廣泛使用。但是，DM4雙斷口滅磁開關(guān)在結(jié)構(gòu)上也有三點不足之處：(1) 沒有用于投入滅磁電阻的輔助常閉斷口，因而實施放電滅磁方式比較困難。盡管在滅磁電阻回路中串聯(lián)整流二極管也能簡單的解決此問題，但是，在正常運行中，滅磁電阻要承受可控硅整流器輸出的反向電壓的沖擊，降低了滅磁電阻的使用壽命；(2) DM4采用雙斷口單觸頭結(jié)構(gòu)

5、，即每個斷口只有一種觸頭，這個觸頭既是正常運行中的主觸頭，又是滅弧中的弧觸頭，由于滅磁跳閘所產(chǎn)生的電弧對觸頭的損傷必然影響觸頭的接觸電阻，為了保證觸頭正常運行中的接觸電阻不超標，在大電流滅磁后，一般都要檢查該觸頭損傷情況，增加了維護工作量；(3) 滅弧罩采用絕緣滅弧柵滅弧原理，也稱為長電弧滅弧原理。滅弧柵片為絕緣材料，吸熱效果差，電弧弧壓不穩(wěn)定，極大的影響滅磁能量從滅磁開關(guān)向滅磁電阻上轉(zhuǎn)移的過程。如果這種移能轉(zhuǎn)移失敗，DM4滅磁開關(guān)就有可能在滅磁中損壞。新型國產(chǎn)大型滅磁開關(guān)DMX，不僅吸收了DM4多斷口的優(yōu)點，而且吸收了DM2多觸頭接觸和金屬滅弧柵滅弧罩，更重要的設(shè)置了專用的常閉輔助斷口，使滅

6、磁電阻的投入方式更加合理。同時還具有合閘永磁保持、反磁分閘、永磁吹弧、后備分閘和多端口同軸同步等優(yōu)點。從結(jié)構(gòu)上講，DMX系列滅磁開關(guān)優(yōu)于DM2和DM4都好，應(yīng)用起來更加方便。3 進口大型滅磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)評價調(diào)研進口滅磁裝置在我國的應(yīng)用情況，我們發(fā)現(xiàn)其滅磁原理采用的都為放電滅磁方式，即在滅磁開關(guān)跳閘前，首先閉合滅磁開關(guān)輔助常閉斷口，即放電觸頭或觸發(fā)可控硅跨接器，將滅磁電阻并接到發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端，利用滅磁電阻吸收滅磁能量。我國進口的滅磁開關(guān)種類很多，結(jié)構(gòu)也各不相同，我們可以對照下面三個內(nèi)容進行描述：（1）常開主斷口數(shù)量和觸頭結(jié)構(gòu)，即有無專用弧觸頭；（2）有無常閉輔助斷口；（3）滅弧罩采用何種滅弧和吹弧

7、原理。因為這三個主要內(nèi)容不僅描述了滅磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)，而且也反映了滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。具體來說，具有常閉輔助斷口的滅磁開關(guān)最適合放電滅磁方式，即當今的先進滅磁方式；雙斷口滅磁開關(guān)比單斷口滅磁開關(guān)更加適合勵磁回路；設(shè)置專用的弧觸頭有利于保護主觸頭；采用短電弧柵滅弧原理，即采用金屬滅弧柵滅弧罩，吸熱好，電弧穩(wěn)定；電磁吹弧簡單。按照滅磁開關(guān)上述三個主要特點，部分進口滅磁開關(guān)描述如下：ASLG4000：單斷口單觸頭，絕緣滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧，外型如DM4；AMF-1A/B：雙主斷口雙主觸頭+雙弧觸頭+放電觸頭，絕緣滅弧柵滅弧罩，氣吹+電磁吹弧，外型如國產(chǎn)6KV小車開關(guān)；AMF-CC-3.1：雙主斷口雙

8、主觸頭+三弧觸頭+放電觸頭，金屬滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧，外型如國產(chǎn)DW10空氣開關(guān)；CEX54-2.1：雙主斷口單觸頭+放電觸頭，絕緣滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧，外型如國產(chǎn)DW10空氣開關(guān)；ALG：三相交流開關(guān)，三斷口單觸頭，絕緣滅弧柵滅弧罩，電磁吹??；UR36：單斷口單觸頭，金屬滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧，外型如DM2；EX74：單斷口單觸頭+放電觸頭，金屬滅弧柵滅弧罩，氣吹+電磁吹弧，外型如國產(chǎn)6KV小車開關(guān)；CEX98-4.1：雙主斷口雙主觸頭+四弧觸頭+放電觸頭，金屬滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧，外型如國產(chǎn)DW10空氣開關(guān)；在上述滅磁開關(guān)的排列中，前四種是以前進口的滅磁開關(guān)，現(xiàn)在已經(jīng)不再生產(chǎn)，后四種

9、是近幾年進口的滅磁開關(guān)。按照滅磁開關(guān)的斷口數(shù)、觸頭結(jié)構(gòu)、滅弧和吹弧原理排序，后四種滅磁開關(guān)中最好的是CEX98-4.1，其次是EX74，最后是UR26。ALG本身就是一個框架式交流開關(guān)，其滅磁必須同勵磁裝置的逆變滅磁配合。按照對進口滅磁開關(guān)的描述，對應(yīng)于CEX98-4.1滅磁開關(guān)，DMX選型為：雙主斷口四主觸頭+四弧觸頭+放電觸頭，金屬滅弧柵滅弧罩，電磁吹弧。比較二者的結(jié)構(gòu)，除DMX的主觸頭數(shù)比CEX98-4.1多一倍外，其他都相同。 主觸頭 放電觸頭 弧觸頭 放電 電阻 圖1 DMX的應(yīng)用原理圖。圖一是DMX滅磁開關(guān)的具體應(yīng)用電氣原理主接線圖，由于主觸頭沒有滅弧罩而弧觸頭有滅弧罩，故這兩種觸

10、頭的電氣符號不同。采用多個弧觸頭串聯(lián)，可以提高滅磁開關(guān)的電弧電壓和遮斷電壓。CEX98-4.1滅磁開關(guān)的具體應(yīng)用電氣原理主接線圖同圖1基本相同，只是將正負極的主觸頭各減少一個，并且相應(yīng)的去掉兩個主弧觸頭之間的短接線。弧觸頭越多，即滅弧罩越多，開關(guān)的滅弧能力就越強，而主觸頭多于兩個就沒有必要了，所以CEX98-4.1滅磁開關(guān)比DMX更具有合理性和適用性。DMX和CEX98-4.1滅磁開關(guān)都有三種觸頭，這里用虛線來表示這三種觸頭的聯(lián)動關(guān)系：滅磁開關(guān)跳閘時，首先是常閉的放電觸頭閉合，接著是主觸頭斷開，最后才是弧觸頭斷開。 DMX滅磁開關(guān)已經(jīng)在部分電廠應(yīng)用，CEX98-4.1滅磁開關(guān)也即將在三峽電廠和

11、葛洲壩大江電廠應(yīng)用。從現(xiàn)有資料來看，CEX98-4.1滅磁開關(guān)結(jié)構(gòu)合理，工藝精致，外觀漂亮，比國產(chǎn)DMX先進。但是DMX的體積尺寸比較合適，而CEX98-4.1滅磁開關(guān)的寬度太寬，有1.8米，極大的影響了該開關(guān)的應(yīng)用范圍。解決CEX98-4.1尺寸太寬問題的方法是選用兩臺CEX98-2.1滅磁開關(guān)來替代一臺 CEX98-4.1 ，即在勵磁繞組正負極各使用一臺，二者在一次主回路上串聯(lián)，在二次控制回路上并聯(lián)。一臺CEX98-2.1的寬度小于1米，兩臺上下布置，整個滅磁柜體寬度也就小于1米。三峽電廠為解決一臺 CEX98-4.1滅弧能力不足的問題，使用了兩臺CEX98-4.1，即在勵磁繞組正負極各使用一臺，并且上下布置。由此可見，這種方式也是可行的。綜上所述，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和特點，CEX98-4.1開關(guān)適合應(yīng)用于大型水電站滅磁過電壓保護裝置上。參考文獻1 三峽發(fā)電機滅磁系統(tǒng)及過電壓保護研究報告R.合肥：中國科學(xué)院等離子體物理研究所，2001.2 陳小明，邵顯鈞，胡先洪. 進口滅磁開關(guān)調(diào)研報告R.宜昌：葛洲壩水力發(fā)電廠，2001.3