具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置的製作方法
2023-05-07 05:58:46 1
專利名稱：具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及同步發電機勵磁系統滅磁技術，尤其涉及一種具有折線特徵的同步發電機滅磁電阻組合裝置。
背景技術：
同步發電機勵磁系統滅磁方式己經由過去傳統的開關滅磁轉變為滅磁電阻放電滅磁，滅磁電阻特徵的選取是滅磁設計的重大技術問題，也是關係到滅磁設備、勵磁系統以及發電機安全運行的重大問題。
滅磁電阻特徵在電氣上表現為電阻的伏安特性，即流過滅磁電阻電流與電阻兩端電壓的關係，這個電流就是滅磁前的勵磁電流，其電壓就是滅磁電壓，從極性上看與正常勵磁電壓反向。按照滅磁電阻類型，可分為線性滅磁電阻和非線性滅磁電阻，非線性滅磁電阻又分為
氧化鋅ZnO滅磁電阻和碳化矽SiC滅磁電阻，如圖1所示。線性滅磁電阻的伏安特性是一條直線，非線性滅磁電阻的伏安特性是一條指數
曲線，即i^ci0。 zno電阻非線性係數e值小，伏安特性具有明顯的
高位拐點，即ZnO電阻擊穿電壓(殘壓)和穩壓特性；SiC電阻非線性係數數e值大，伏安特性的拐點不明確且穩壓效果差。
同步發電機滅磁技術有兩個重要指標 一是滅磁時間儘可能短，即滅磁時間小，二是滅磁電壓低，二者是一對矛盾。選擇合適的滅磁電阻特徵是解決這個矛盾的關鍵。線性滅磁電阻因為其電阻值R是固定的，其電阻值大小的選取很難，過小，則滅磁時間長；過大，則滅磁過電壓高，兩個指標不能同時滿足。ZnO電阻因為高P和很好的穩壓特性，滅磁電壓穩定、滅磁電流直線衰減，滅磁時間短，但其明顯的高位拐點，滅磁能量的換流轉移困難，影響滅磁的安全性。SiC電阻因為低P，滅磁能量的換流轉移容易，滅磁安全性好，但穩壓特性差造成滅磁時間稍長。為此，又必要研究既有很好的穩壓特性又沒有明顯起始拐點特徵的新型滅磁電阻特性。
正是因為滅磁電阻特徵的差異，造成滅磁設計思路的很大不同。
追求滅磁時間優選ZnO滅磁電阻，次之為SiC滅磁電阻；追求滅磁安全優選線性滅磁電阻，次之為SiC滅磁電阻。國外勵磁裝置大都選用SiC滅磁電阻，國內勵磁裝置大都選用ZnO滅磁電阻。正是由於ZnO滅磁電阻的殘壓較高，使得換流轉移困難，影響了滅磁安全。發明內容
針對目前ZnO滅磁電阻殘壓高容易造成滅磁換流轉移失敗，本實用新型對ZnO滅磁電阻的特性進行改進，目的是使其既有很好的穩壓特性又沒有明顯起始拐點，達到滅磁時間短並且滅磁安全性高的新目標。
所述具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置，其特徵是該裝置包括線性滅磁電阻、滅磁二極體和ZnO滅磁電阻，所述線性滅磁電阻與滅磁二極體串聯後再並聯在ZnO滅磁電阻兩端。
所述線性滅磁電阻的阻值為ZnO滅磁電阻上的殘壓與發電機空載額定勵磁電流之比。
這個折線特徵由線性滅磁電阻10的伏安特性疊加ZnO滅磁電阻8的伏安特性形成，折線起始段的斜率由線性滅磁電阻10阻值確定，折線結束段反映了 ZnO滅磁電阻8的穩壓特徵，合理的線性滅磁電阻阻值和ZnO非線性電阻殘壓，可以達到滅磁電壓穩定和滅磁時間較快以及滅磁安全可靠之目的。
本實用新型的有益效果是，克服了 ZnO滅磁電阻伏安特性高拐點的弊端，有效利用ZnO滅磁電阻伏安特性的良好穩壓特性優點，揚長避短，提高了ZnO滅磁電阻的滅磁安全性。另外，利用線性滅磁電阻簡單經濟特點可以減少ZnO滅磁電阻容量，降低整個滅磁設備的成本。
4圖1是三種滅磁電阻伏安特性曲線圖，
圖2是採用ZnO滅磁電阻滅磁電路原理圖，
圖3是本實用新型伏安特性曲線圖，
圖4是使用本實用新型的滅磁電路原理圖。
圖中l一ZnO滅磁電阻特性，2—SiC滅磁電阻特性，3—線性滅 磁電阻特性，4一三相全控整流橋，5—滅磁開關主斷口， 6—滅磁開關 放電斷口， 7—轉子繞組，8—ZnO災磁電祖，9—滅磁二極體，IO—線 性滅磁電阻，11—具有折線特性的滅磁電阻組合裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明如圖4中所示具有折線 特徵的滅磁電阻組合裝置，該裝置包括線性滅磁電阻10、滅磁二極體
9和ZnO滅磁電阻8，所述線性滅磁電阻10與滅磁二極體9串聯後再 並聯在ZnO滅磁電阻8兩端，形成一個具有折線特徵的滅磁電阻組合 裝置。所述線性滅磁電阻10的阻值為ZnO滅磁電阻8上的殘壓與發電 機空載額定勵磁電流之比。
圖1是三種滅磁電阻伏安特性比較圖，在圖1中，線性滅磁電阻 的伏安特性是直線3，其數學表達式為U-RI;非線性滅磁電阻的伏安 特性是曲線2和1，其數學表達式為U=CIP，這裡U是指滅磁電阻兩端 的電壓，I是指流經滅磁電阻的電流，R是滅磁電阻的電阻值，C是非 線性電阻的位形係數，與材質、體積形狀和串並聯有關，p是非線性系 數。需要指出的是，在滅磁電阻伏安特性的坐標上，第一象限起滅磁 作用，第三象限起轉子正向過電壓保護作用，因為滅磁電壓同正常運 行的勵磁電壓反方向。，
圖2是國內常用的ZnO滅磁電阻滅磁原理圖，在圖2中，滅磁開 關5、 6是一個開關的兩種狀態接點，二者聯動，採用虛線表示。在發 電機正常運行時，滅磁開關主斷口 5閉合，三相全控整流橋4向發電機轉子繞組7提供直流電源。滅磁開關放電斷口 6斷開，ZnO滅磁電 阻8處於不工作狀態。當發電機需要停機滅磁，滅磁開關放電斷口 6 首先閉合，將ZnO滅磁電阻8並聯在發電機轉子繞組7的兩端，此時， 由於ZnO非線性滅磁電阻8高殘壓只允許漏電流通過。接著滅磁開關 主斷口 5斷開，因轉子電感不允許轉子電流突變，造成開關拉弧建立 開關弧電壓， 一旦開關弧壓超過三相全控橋4的輸出電壓與滅磁電阻8 的殘壓之和，轉子電壓反向擊穿滅磁電阻8，滅磁能量就由轉子繞組7 向滅磁電阻8換流轉移並最終由滅磁電阻8消耗，快速完成整個滅磁 過程。在這個過程中，滅磁成功的關鍵點就是滅磁能量換流轉移，這 就要求滅磁開關建立很高的弧壓。
圖3是本實用新型所提出的具有折線特徵的滅磁電阻伏安特性。 在圖3中，折線特徵滅磁伏安特性只體現在坐標的第一象限，這 是因為線性滅磁電阻串聯了滅磁二極體的原因，使得這個線性滅磁電 阻只在滅磁時起作用。坐標第三象限依然只是ZnO滅磁電阻伏安特性， 是轉子過電壓保護裝置吸收回路。
圖4是採用具有折線特徵的滅磁電阻的滅磁原理圖，在圖4中， 發電機正常運行時滅磁迴路情況，當發電機需要停機滅磁，滅磁開關 放電斷口 6首先閉合，將滅磁電阻組合裝置11並聯在發電機轉子繞組 7的兩端，此時，由於滅磁二極體9的隔離作用，線性滅磁電阻10沒 有電流流過。接著滅磁開關主斷口 5斷開，開關拉弧建壓， 一旦開關 弧壓超過三相全控橋4的輸出電壓，轉子繞組7呈現反向電壓，滅磁 二極體9導通，轉子電流開始流經線性電阻10，滅磁能量開始換流轉 移。隨著線性滅磁電阻10的電流增加其兩端的電壓也增加， 一旦超過 ZnO滅磁電阻8的殘壓，，滅磁能量開始向滅磁電阻8換流轉移並最終由滅磁電阻8消耗，快速完成整個滅磁過程。在這個過程中，滿足滅 磁能量換流轉移的開關弧壓小了許多，提高了 ZnO滅磁電阻的安全可靠性。
實施本實用新型，首先是根據發電機額定空載勵磁滅磁選取線性 滅磁電阻10和滅磁二極體9的容量，線性滅磁電阻10阻值按照發電 機額定空載滅磁時的兩端電壓等於ZnO滅磁電阻的殘壓設計，此時， ZnO滅磁電阻8的容量應減去線性滅磁電阻10滅磁容量。接著按照圖 4進行接線，將滅磁二極體9串聯線性滅磁電阻10後再並聯在ZnO滅 磁電阻8兩端，滅磁二極體9的極性按照滅磁起作用方向接入，構成 一個具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置11，如圖4中虛線所框部分。 最後將滅磁電阻組合裝置11通過滅磁開關放電埠 6並聯在發電機轉 子繞組7兩端。
權利要求1.一種具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置，其特徵是該裝置包括線性滅磁電阻(10)、滅磁二極體(9)和ZnO滅磁電阻(8)；所述線性滅磁電阻(10)與滅磁二極體(9)串聯後再並聯在ZnO滅磁電阻(8)兩端。
2. 根據權利要求1所述的具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置， 其特徵是所述線性滅磁電阻(10)的阻值為ZnO滅磁電阻(8)上的 殘壓與發電機空載額定勵磁電流之比。
專利摘要一種具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置，涉及同步發電機勵磁系統滅磁技術，是一種ZnO滅磁電阻特性的改進技術方案，其特徵是線性滅磁電阻(10)與滅磁二極體(9)串聯後再並聯在ZnO滅磁電阻(8)兩端，形成一個具有折線特徵的滅磁電阻組合裝置。折線的起始段克服了ZnO滅磁電阻伏安特性高拐點的弊端，折線結束段有效利用ZnO滅磁電阻伏安特性的良好穩壓特性優點，揚長避短，提高了ZnO滅磁電阻的滅磁安全性。另外，利用線性滅磁電阻簡單經濟特點可以減少ZnO滅磁電阻容量，降低整個滅磁設備的成本。
文檔編號H02P9/14GK201414105SQ20092008620
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月3日 優先權日2009年6月3日
發明者何長平, 敬 張, 波 王, 邵顯鈞, 陳小明, 黃大可 申請人:長江三峽能事達電氣股份有限公司