大型发电机组励磁系统磁场回路的大电流开断和灭磁电路技术方案

本发明专利技术提供一种大型发电机组励磁系统的磁场断路技术主要包括能满足额定励磁电压、电流运行的机械开关和换流电路，其换流电路是由高能ＰＴＣ热敏电阻与高能ＺｎＯ非线性压敏电阻串并联的复合电子换流器ＤＨＱ和由ＺｎＯ非线性压敏电阻串并联组成的移能器ＹＮＱ并联。其复合电子换流器ＤＨＱ由多个ＰＴＣ阀片并联为一组，共多组串联，再在每组ＰＴＣ阀片并接一片阀值电压相同的高能ＺｎＯ电阻。实施例是电子换流器ＤＨＱ与移能器ＹＮＱ并联后，再并联于主回路中的机械开关主触头Ｋ两端、电子换流器ＤＨＱ与移能器ＹＮＱ并联后，与可控硅串联后，再并联于主回路中的电感负载等多种方式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型发电机组励磁系统的磁场断路技术，用于电力系统领域尤其是大型发电机组励磁系统的磁场断路器。
技术介绍
直流电感性负载的大电流开断技术长期以来一直是电力系统中的一项难以攻克的难题，尤其是大型发电机组的磁场断路器，目前国内外所采用的强开关型的双断口或四断口快速灭磁开关，在空载误强励磁系统失控误强励的情况下，仍显得遮断能力严重不足，导致灭磁开关烧毁或触头严重烧损，由于灭磁不力引起的事故屡见不鲜，随之曾研制过用可控硅换流技术(所谓人工过零)原理制作的新型磁场断路器，虽然开关主触头在开断的过程中无弧光，不烧损开关的主触头，但最大的问题是换流和控制电路过于复杂，可靠性存在着较大的隐患，例如换流电路中的充电变压器、充电电容器以及换流可控硅等电子器件在运行过程中均会受到高压大电流和换弧尖峰过电压的冲击，在实际的应用过程中，曾相继出现过充电变压器击穿烧毁、充电电容器因受尖峰过电压高次谐波的冲击，介质损耗增加，充电电容器发热鼓胀、冒油等事故。采用高能PTC器件换流已有专利00230922，但很多技术问题尚未完善，特别是大容量场合。只是将PTC器件并联于主触头两端，PTC器件本身会被反电势击穿。专利技术的
技术实现思路
本专利技术是集多年大型发电机组的灭磁及转子过电压保护之经验，并经大量科学实验而研制开发的一种新型电子组合型磁场断路技术，它采用一种高能PTC器件和高能ZnO非线性电阻相组合，并接在磁场开关的端口两端来实现不烧损磁场开关主触头的换流和建压，以实现直流大电感负载的大电流开断和灭磁。本专利技术的大型发电机组励磁系统的磁场断路技术摒弃了不可靠的换流器件及复杂的控制回路，采用一种高能PTC器件来实现主回路中灭磁开关主触头的换流建压，用高能ZnO非线性电阻移能的技术实现磁场回路的大电流开断和快速灭磁场。用该技术制造的电子组合型磁场断路器是一种体积小、重量轻、不烧损开关主触头，无危害性操作过电压，灭磁速度快，性能卓越的高可靠性免维护开关。本专利技术的大型发电机组励磁系统的磁场断路技术主要包括能满足额定励磁电压、电流运行的机械开关和换流电路，其换流电路是由高能PTC热敏电阻与高能ZnO非线性压敏电阻串并联的复合电子换流器DHQ和由ZnO非线性压敏电阻串并联组成的移能器YNQ并联。所述的磁场断路技术，其复合电子换流器DHQ由多个PTC阀片并联为一组，共多组串联，再在各组PTC阀片并接一片阀值电压相同的高能ZnO电阻。所述的磁场断路技术，第一种实施例是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，再并联于主回路中的机械开关主触头K两端。所述的磁场断路技术，第二种实施例是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后与可控硅串联，再并联于主回路中的电感负载。所述的磁场断路技术，第三种实施例是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与机械开关常闭辅助触头K2串联，再并联于主回路中的电感负载两端。所述的磁场断路技术，第四种实施例是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与机械开关延时跳开的触头K2串联，再并联于主回路中的机械开关主触头K两端。所述的磁场断路技术，其复合电子换流器DHQ的初始阻值R0在室温下呈低阻态，R0的阻值通常选取0.05-0.5Ω之间。所述的磁场断路技术，其复合电子换流器DHQ中的高能ZnO电阻的10ma阀值电压大于或等于移能器YNQ中的高能ZnO电阻的30a的残压，即VNA10ma≥VNB30a。所述的磁场断路技术，其移能器YNQ的高能ZnO电阻是由多个ZnO电阻串并联组成的。本专利技术的优点是摒弃了不可靠的换流器件及复杂的控制回路，采用一种高能PTC器件来实现主回路中灭磁开关主触头的换流建压，用高能ZnO非线性电阻移能的技术实现磁场回路的大电流开断和快速灭磁场。用该技术制造的电子组合型磁场断路器是一种体积小、重量轻、不烧损开关主触头，无危害性操作过电压，灭磁速度快，性能卓越的高可靠性免维护开关。附图说明附图1是实施例1原理图、附图2是实施例2原理图、附图3是实施例3原理图、附图4是实施例4原理图、附图5是复合电子换流器DHQ原理图、附图6是移能器YNQ原理图。图中K代表机械开关主触头，K2是辅助触头，LQ代表主回路电感负载，RT代表PTC电阻，RN代表ZnO电阻。具体实施例方式本专利技术是集多年大型发电机灭磁及转子过电压保护之经验，用换流—建压—移能的技术实现大型发电机组磁场断路技术。它有多种组合形式，图1～4给出了四种具体实施例所述的磁场断路技术实施例之一如图1是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，再并联于主回路中的机械开关主触头K两端。所述的磁场断路技术实施例之二如图2是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与可控硅串联后，再并联于主回路中的电感负载。所述的磁场断路技术实施例之三如图3是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与机械开关常闭辅助触头K2串联，再并联于主回路中的电感负载两端。所述的磁场断路技术实施例之四如图4是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与机械开关延时跳开的触头K2串联，再并联于主回路中的机械开关主触头K两端。机械开关部分的主触头在运行时，除能满足额定励磁电流通流容量的要求外，还需满足励磁对动稳定的要求。电子换流电路部分主要由高能PTC热敏电阻与作为均压用的高能ZnO非线性压敏电阻串并联组合而成。移能器YNQ由多个高能ZnO非线性电阻串并联组成，它能吸收掉电感线圈中的能量。本专利技术的工作原理以附图4为例说明如下正常运行时，机械开关常开触头K和K2闭合，DHQ和YNQ 因K闭合而未能工作(不承受电压)。正常或事故跳闸时，先跳磁场断路器主触头K，磁场电流由K主电路换流至K2支路，因K2支路中的电子换流电路部分主要由初始阻值很小的高能PTC组成，所以K能实现无电弧或不烧损主触头的小电弧分闸，高能PTC在电源电压的作用下作功发热，其阻值急剧上升，在磁场电流的作用下，迅速在其两端建压，当电压超过移能器YNQ高能ZnO非线性灭磁电阻的阀值电压时，磁场主回路电流开始第二次换流(实质上是通过高能ZnO分流)，在DHQ和YNQ两者的同时作用下，能迅速阻断磁场电流并实现快速灭磁，K2为灭磁完成后延时自动跳开主回路的辅助常开触头，时间可自由设定，其主要作用(1)对于它励系统可切断PTC组件上的电源电压；(2)磁场回路中有明显的间断点。用本专利技术的用附图4的方式，经模拟125MW机组励磁参数的型式试验如下转子电感L＝0.8H转子电阻Rf＝0.128转子电压V＝489V转子电流I＝1653A分别进行了发电机空载、负载、额定负载跳闸的模拟实验，主触头在分断的过程中，开关主触头无烧损的任何痕迹，也没有操作过电压，灭磁速度随电流增大而加快。其中IL为励磁电流IN为移能器ZnO的灭磁电流UL为励磁线圈两端的电压T为灭磁时间，时标0.1S/格因为每个PTC阀片的技术参数限制和磁场断路技术对大电流、高电压的需要，其复合电子换流器DHQ由多个PTC阀片并联为一组，共多组串联，再在每组PTC阀片并接一片阀值电压相同的高能ZnO非线性灭磁电阻，图5给出了两并四串的具体实施例原理图。但串并联的个数不限于此。其串并联的数量由开关需承受的最大分断电流(短路或空载误强励电流)和开关两端口间所需建立的电压(非线性电阻的灭磁电压)而定。串并联组成的移能器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型发电机组励磁系统的磁场断路技术，主要包括能满足额定励磁电压、电流运行的机械开关和换流电路，其特征是换流电路是由高能ＰＴＣ热敏电阻与高能ＺｎＯ非线性压敏电阻串并联的复合电子换流器ＤＨＱ和由ＺｎＯ非线性压敏电阻串并联组成的移能器ＹＮＱ并联。

【技术特征摘要】
1.一种大型发电机组励磁系统的磁场断路技术，主要包括能满足额定励磁电压、电流运行的机械开关和换流电路，其特征是换流电路是由高能PTC热敏电阻与高能ZnO非线性压敏电阻串并联的复合电子换流器DHQ和由ZnO非线性压敏电阻串并联组成的移能器YNQ并联。2.根据权利要求1所述的磁场断路技术，其特征是复合电子换流器DHQ由多个PTC阀片并联为一组，共多组串联，再在每组PTC阀片并接一片阀值电压相同的高能ZnO电阻。3.根据权利要求1或2所述的磁场断路技术，其特征是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，再并联于主回路中的机械开关主触头K两端。4.根据权利要求1或2所述的磁场断路技术，其特征是电子换流器DHQ与移能器YNQ并联后，与可控硅串联后，再并联于主回路中的电感负载。5.根据权利要求1或2所述的磁场断路技术...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仲彦，
申请(专利权)人：朱仲彦，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]