發(fā)電機(jī)滅磁過壓保護(hù)裝置的測試與改造

姚 林

大唐渭河熱電廠，陜西咸陽 712085

發(fā)電機(jī)滅磁過壓保護(hù)裝置的測試與改造

姚 林

大唐渭河熱電廠，陜西咸陽 712085

滅磁就是在發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，在轉(zhuǎn)子絕緣允許的情況下，盡快地將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場減弱到盡可能小的過程。氧化鋅非線性電阻由于其滅磁速度快，限壓效果好等特點(diǎn)，已經(jīng)被國內(nèi)大中型發(fā)電機(jī)組廣泛采用，所以對于氧化鋅電阻的常規(guī)監(jiān)測也顯得尤為重要，滅磁裝置作為發(fā)電機(jī)組安全的最后屏障，其運(yùn)行的可靠性和安全性也被各大電廠所重視。

滅磁電阻；漏電流；導(dǎo)通值

對大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的部件性能、試驗(yàn)項(xiàng)目等，國家能源局2011年發(fā)布的電力行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)DL/T843-2010大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件做了具體的要求，滅磁裝置和過電壓保護(hù)作為勵(lì)磁系統(tǒng)極其重要的部件，性能的優(yōu)越直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的安全，影響機(jī)組和電網(wǎng)安全。機(jī)組大修期間對滅磁裝置和過電壓保護(hù)的氧化鋅非線性電阻及過電壓保護(hù)裝置進(jìn)行了試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)結(jié)果分析和采取的措施，保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行。

1 某電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的參數(shù)及滅磁裝置的工作原理介紹

勵(lì)磁系統(tǒng)正常停機(jī)，調(diào)節(jié)器自動(dòng)逆變滅磁；事故停機(jī)，跳滅磁開關(guān)FMK將磁場能量轉(zhuǎn)移到高能氧化鋅非線性電阻60FR中滅磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，此時(shí)安裝在轉(zhuǎn)子回路中的轉(zhuǎn)子過電壓檢測單元CF1模塊將檢測到轉(zhuǎn)子正向過電壓信號，觸發(fā)60SCR可控硅元件，非線性電阻60FR電阻導(dǎo)通將產(chǎn)生的過電壓抑制。

2 對滅磁過壓保護(hù)裝置的測試

試驗(yàn)方案如下。

2.1轉(zhuǎn)子繞組側(cè)保護(hù)特性試驗(yàn)

1）正向觸發(fā)回路元件特性測試。

2）反向過電壓保護(hù)整定值特性測試。

將1#功率柜、2#功率柜、3#功率柜的交流刀閘斷開，滅磁開關(guān)分閘，將滅磁專用測試臺的交流高壓直接接在轉(zhuǎn)子正負(fù)兩端。同時(shí)按圖接上錄波器（示波器分壓電阻10:1）。

手動(dòng)升壓T1調(diào)壓器，觀察錄波器波形，當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，保存錄波波形。以上試驗(yàn)進(jìn)行兩次。保護(hù)特性測試電路接線圖見圖1。

轉(zhuǎn)子側(cè)正向過電壓觸發(fā)電壓保護(hù)特性測試，現(xiàn)場錄取波形圖，見圖2。

正向過電壓保護(hù)觸發(fā)值2130V。

反向過電壓保護(hù)整定值1000V。

2.2轉(zhuǎn)子側(cè)氧化鋅特性測試

用HK-II氧化鋅直流參數(shù)測試儀萬用表，試驗(yàn)前用萬用表測量60R1～60R18熔斷器，熔斷器導(dǎo)通正常。拆除熔斷器，用氧化鋅直流參數(shù)測試儀測試轉(zhuǎn)子側(cè)氧化鋅的電氣參數(shù)。轉(zhuǎn)子側(cè)氧化鋅單元U10mA電壓及漏電流測試結(jié)果，氣溫25℃，見表1。

表1　阻容回路元件測試數(shù)據(jù)

2.3轉(zhuǎn)子側(cè)氧化鋅反向限壓保護(hù)特性測試

轉(zhuǎn)子側(cè)反向限壓980V，錄波圖見圖3。

2.4整流橋過電壓（交流測浪涌保護(hù)器）

1）1#功率柜內(nèi)整流橋過電壓保護(hù)器。

試驗(yàn)儀器：HK-II氧化鋅直流參數(shù)測試儀、萬用表反向滅磁氧化鋅閥片限壓值980V。

2）整流側(cè)RC保護(hù)特性試驗(yàn)。

使用儀器FLUKE萬用表，阻容回路測試數(shù)據(jù)見表1。

3 試驗(yàn)結(jié)論和建議

1）轉(zhuǎn)子繞組側(cè)保護(hù)正向觸發(fā)定值設(shè)計(jì)值2200V，第一次試驗(yàn)值2130V，第二次試驗(yàn)值2130V。轉(zhuǎn)子繞組反向過電壓保護(hù)整定值，原出廠數(shù)據(jù)U殘=1300V，導(dǎo)通值1100V，第一次試驗(yàn)導(dǎo)通值980V，第二次試驗(yàn)導(dǎo)通值990V。

2）整流側(cè)RC保護(hù)特性保護(hù)器。

電阻出廠標(biāo)稱50Ω，電容1uF。

以上實(shí)測值與原出廠數(shù)據(jù)相差5％以內(nèi)，認(rèn)為合格。

3）對于60FR1～60FR18的非線性特性測試：

18組中超過30uA有2組，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求泄漏電流≤30uA。

18組中超過50uA有1組，國家標(biāo)準(zhǔn)要求泄漏電流≤50uA。

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，非線性電阻60FR1～60FR18有兩組支路氧化鋅老化嚴(yán)重，其它支路泄漏電流雖然在合格范圍內(nèi)，但整體導(dǎo)通試驗(yàn)值與出廠數(shù)據(jù)相差較大（出廠導(dǎo)通值：1100V；現(xiàn)場試驗(yàn)值：第一次980V；第二次990V）；短期可正常運(yùn)行，長期運(yùn)行必然存在安全隱患，建議必要時(shí)予以全部更換。

4 滅磁過壓保護(hù)裝置存在的問題

氧化鋅非線性滅磁電阻60FR在工作中既要承受長期的勵(lì)磁電壓，還要承受滅磁時(shí)來自轉(zhuǎn)子繞組的能量和過電壓沖擊，長期的勵(lì)磁電壓作用會使氧化鋅ZnO閥片產(chǎn)生靜態(tài)老化，而滅磁和過電壓沖擊會使氧化鋅ZnO閥片產(chǎn)生動(dòng)態(tài)老化。不管是靜態(tài)老化還是動(dòng)態(tài)老化均會使氧化鋅ZnO閥片的晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，造成V-A特性嚴(yán)重退化。靜態(tài)老化是一個(gè)緩慢的物理化學(xué)過程，其老化速度的快慢可以用漏電流或功率損耗的增長速度來衡量。漏電流使氧化鋅ZnO閥片體溫升高，由于氧化鋅ZnO閥片具有電壓負(fù)溫度系數(shù)，其溫升與漏電流的上升及老化速度成正比關(guān)系，一旦產(chǎn)生惡性循環(huán)，氧化鋅ZnO閥片將發(fā)生熱擊穿短路和炸裂。而動(dòng)態(tài)老化對氧化鋅ZnO閥片也是一種溫度效應(yīng)。因此，氧化鋅非線性電阻性能的好壞，壽命的長短，將直接關(guān)系到電力行業(yè)的安全運(yùn)行。檢測氧化鋅ZnO閥片漏電流是否超標(biāo)、預(yù)測使用壽命就顯得格外重要。從本次修檢測結(jié)果看有1組氧化鋅非線性電阻泄漏電流值已經(jīng)超標(biāo)另1組臨界于國標(biāo)允許范圍值附近，多組閥片泄漏電流已達(dá)到出廠時(shí)的2倍，可判斷閥片已嚴(yán)重老化，嚴(yán)重威脅轉(zhuǎn)子絕緣安全，建議改造。確保機(jī)組正常運(yùn)行。

5 改造方案

僅對勵(lì)磁系統(tǒng)過壓保護(hù)柜中所有氧化鋅非線性電阻（共18組）進(jìn)行更換。氧化鋅非線性電阻按柜內(nèi)原安裝位置排列，不改變柜內(nèi)的原有排列位置和順序，不改變柜內(nèi)及柜面其他元器件位置和接線。

6 結(jié)論

大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件的發(fā)布對勵(lì)磁系統(tǒng)的使用條件、系統(tǒng)性能、部件性能、試驗(yàn)項(xiàng)目和整定原則等做了明確的要求，滅磁裝置和過電壓保護(hù)作為勵(lì)磁系統(tǒng)極其重要的部件，性能的優(yōu)越直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的安全，影響機(jī)組和電網(wǎng)安全。實(shí)際工作中結(jié)合技術(shù)條件認(rèn)真執(zhí)行，提高大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的性能和可靠性。

TM3

A

1674-6708（2015）147-0110-02