关键词：发电机；转子过电压保护；试验；必要性
引言
发电机转子过电压保护试验是很有必要的，既可以验证其接线的正确性，又可以检验各零部件的情况及整体性能。
1转子过电压的来源及危害
发电机转子过电压在励磁系统过励，定子内部或出线故障，发电机运行中受到较大扰动，发电机失步、非同期合闸、非全相运行、可控硅关断、整流桥换相、电网操作、雷击、甚至正常停机分断灭磁开关等很多情况下都会出现，严重过电压情况下将损坏发电机转子，甚至损坏发电机定子。
2转子过电压保护的原理
转子过电压保护一般配置在励磁设备内部，图1为某火电厂350MW机组转子过电压保护原理图。
图1中K1、K2分别为灭磁开关第一路、第二路分闸回路触发过电压保护启动灭磁继电器，K3备用未接线。V1000为击穿二极管（BOD），型号为IXBOD1-20R，当两端电压大于2000V后导通，触发过电压保护启动灭磁。V1、V2、V3为3个可控硅，在K1、K2、V1000的触发下将SiC非线性灭磁电阻（图1中右下角电阻串）与发电机转子并联，利用非线性灭磁电阻的伏安特性来钳制发电机转子电压。W200∶6接转子正极，W200∶16接转子负极。本保护装置在正、反双向过电压情况下均能起到保护作用，其中，K1、K2分别触发V2、V3，只在转子电压反向时起灭磁作用，也就是灭磁开关分断、磁场电流持续、磁场电压突然反向时起作用；V1000作为转子回路过电压检测元件，在正向及反向过电压时可分别触发V1、V2灭磁。
2改造前设备主要存在问题
2.1灭磁开关切断小电流时不能可靠灭弧
如果断开DM2-2500/40开关，断路器中出现的ARC是一个连环杀手，由膀胱线圈流产生的磁场，由吹两侧的ARC角度的拱门产生，沿着ARC角快速进入断路器，美发沙龙正在均匀地进行。换句话说，流越大，吹制的拱门越大，反之亦然，当开关切断小流时，无法可靠地消除ARC。
2.2灭磁开关灭弧时，易产生断流现象
灭磁开关灭弧的关键时刻，是比较容易发生断流的，这是改造前设备存在的基本问题，断流现象的性别会对电压产生显著影响，运输电流变得不稳定，同时也影响电力安全。此问题与过压保护过程有关，可以通过进行过电压保护，能够防止电流中断现象的出现，但这是因为设备的每个组件的功能都发生了变化，因此您不希望发生器销毁大多数交换机时，设备存在风险。因此，有关人士必须关注这个问题。
3改造后各设备的优点
3.1灭磁开关灭弧能力强，动作可靠
改造后可以清楚地看到设备的优点增加了，发电机转子灭磁系统的性能也得到进一步的优化。其中之一是自灭火开关灭火能力的提高。交换机使用的双断口灭弧所以不容易发生烧损等现象，灭弧能力有所增强，然后在一些分、合闸的动作上也比较可靠，改善了使用原始马铃薯交换机时的不足，使设备能够实际发挥作用。
3.2采用非线性电阻灭磁做到安全、可靠
使用非线性ZnO电阻(fr1)代替原始线性电阻。正常工作时，fr1电路串中有反相二极管，因此没有通过电路的电流。马铃薯开关跳闸时，励磁线圈产生的逆转向上通过二极管和fr1电路将励磁能量消耗给fr1，而转子励磁电流在恒定压力下迅速消耗给fr1，因此发电机迅速破坏磁力。fr1具有良好的非线性特性，因此发电机转子电压在发电机自毁时牢固地限制在安全范围内，有效地保护发电机励磁线圈的安全。因为励磁电压一般在500v以下，所以电阻在正常运行时只有很小的泄漏电流，所以相当于开启状态，不影响设备的正常运行。
4转子过电压保护试验的必要性
1）若没有进行此次试验，跨接器得不到整改一直处于错误的接线方式，则每次停机时只有第二路分闸回路能触发跨接器灭磁，由于第一路分闸回路不能触发跨接器，一旦第二路也出现问题，则每次停机时灭磁开关必然承受较大的灭磁电弧，减少灭磁开关的寿命，而且每次停机转子都要经受一次反向高电压的冲击。
2）验证转子过电压保护在新装或改造后接线的正确性，同时，该试验还可以检验跨接器中3个可控硅的情况，若可控硅一直导通或击穿，则机组正常运行时跨接器SIC非线性灭磁电阻也一直与发电机转子并联运行，将会导致转子无法升压，机组不能正常运行。
5转子过电压保护试验
5.1试验前准备工作
试验前准备工作包括以下几项:1）灭磁开关处于分位；2）拔出发电机碳刷，防止试验时发电机转子带电；3）断开转子接地保护装置，断开轴电压抑制回路，拔出转子电压表保险；4）相关回路的绝缘检查合格。
5.2检验出现转子过电压情况下跨接器的动作情况
在跨接器（图1中3个可控硅V1、V2、V3两端，A、C与B、D之间）两端加全波交流电压，操作试验仪器逐步升高电压，监视录波仪所显示的电压波形，直到不再是完好的正弦波，而是波峰、波谷处突然变为0，从而可以判断出跨接器动作，测量并记录跨接器两端的电压波形。
5.3异常分析
通过仔细分析比对，可以知道第一路分闸（K1）触发可控硅V2；模拟转子交流过电压时，负半波过压也对应于触发可控硅V2。由此可以得出可控硅V2可能存在故障，经过核对图纸及跨接器实际接线情况，确认可控硅V2安装反向。
5.4再次试验
通过再次试验，模拟灭磁开关第一路、第二路分闸时，跨接器两端电压都能突然降为0；模拟转子出现过电压时，正半波波峰、负半波波谷都会突变为0，波形如图2所示。
从图2波形可以看出，BOD正半波的动作电压为1882.57V，负半波的动作电压为1890.50V。|1-BOD击穿电压值/BOD击穿电压额定值|=|1-1882.57/2000|=5.87%≤10%，属于正常范围，符合标准要求，可以保证功能正常。跨接器、BOD测试结果表明，整改后的转子过电压保护装置动作正确，功能正常。
结束语
目前，大中型同步发电机多采用可控硅静止励磁的方式，发电机运行时，由于可控硅整流换相、发电机机端短路、发电机失磁异步等原因，转子回路中会产生相当高的过电压，若不采取适当措施抑制这些过电压，极有可能击穿发电机励磁绕组或可控硅整流桥，从而造成发电机事故停机及大的经济损失，因此，转子过电压保护的重要性就凸显出来。工程实际应用中，为了保证发电机转子过电压保护装置可靠工作，需要有一种操作简单、安全可靠的试验方法，对其工作性能进行定期检查。
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论文作者:张帅 梁兆侃 高研斌
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/2
标签：过电压论文; 转子论文; 发电机论文; 电压论文; 可控硅论文; 回路论文; 励磁论文; 《工程管理前沿》2019年5卷20期论文;