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高能正溫度系數(shù)電阻與氧化鋅非線性電阻在滅磁裝置中的應用

文檔作者：吳光軍文檔來源：華中科技大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年11月24日
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百控及拖動技術
高能正溫度系數(shù)電阻與氧化鋅非線性電阻在
滅磁裝置中的應用
吳光軍
(華中科技大學水電與數(shù)字化工程學院 湖北武漢430074)
[摘要] 介紹了用高能正溫度系數(shù)電阻PTC與氧化辭非線性電阻為主構(gòu)成的電子換流器與移能器組成的
新型滅磁裝置的滅磁原理和參數(shù)設計方法。該裝置可實現(xiàn)滅磁時滅磁開關主觸頭的無弧分斷。它是替
代由熔斷器和可控硅跨接器組成的無弧建壓輔助滅磁方案的最佳選擇。
關鍵詞 發(fā)電機PTC 滅磁 移能器
l 高能正溫度系數(shù)電阻PTC
的特性
高能氧化鋅Zn0電阻用于滅
磁已非常普遍， 下面將介紹PTC電
阻的物理特性及其應用。
1．1 PTC電阻的特性
PTC (Positive Temperature
Coefficient)電阻的應用已從電子
領域進入到電力領域， 其能容和
收稿日期：2003—06—16
作者簡介：吳光軍(1965一)， 男，
高級工程師，工程碩士，現(xiàn)主要從
事三峽電站7 0 0MW容量級機組勵
磁系統(tǒng)設備國產(chǎn)化研究。
1．3 電機的相序保護
有些電機是不可逆轉(zhuǎn)的， 運
轉(zhuǎn)方向由電源的相序來決定， 起
動時， 若旋轉(zhuǎn)方向與電機外殼上
標示的運轉(zhuǎn)箭頭不一致， 則應立
即切斷電源， 然后糾正電機與電
源接線， 再行起動。電機的相序保
護的工作原理如圖3。
耐壓水平都有了大幅度的提高：
單片通流容量≥ l k A ， 耐壓≥
1200V，其阻
值變化范圍
大于兆歐
級， 居里溫
度點 根據(jù)
需要可在
80～120℃ 之
間選擇，PTC 特性曲線
的物理特性如圖l。
圖中： 是居里溫度，~ r,rc
相變的開始點， 一般為PTC元件最
小電阻R i 2倍阻值時所對應的溫
度點；R 為開關電阻， 即居里點溫
度時對應的電阻；R 為最大工作
電阻， 即上限工作溫度 所對應
的電阻。
1．2工作原理
PTC 的電阻值在居里溫度
以下時， 呈低阻態(tài)特性； 溫度大于
一時， 阻值會急劇上升至兆歐級，
變成高阻狀態(tài)?；赑TC元件的物
理特性， 可以把它與滅磁開關配
套使用， 利用以PTC為主的電子換
流器DHQ對開關主觸頭換流并快
速建壓， 實現(xiàn)滅磁開關無弧分斷，
可以解決因滅磁開關建壓不足，
轉(zhuǎn)子能量無法轉(zhuǎn)移至ZnO 電阻而
引起滅磁開關燒毀的事故。新裝
圖3 電機的相序保護的工作原理圖
圖3中Vl2是光耦， 當三相電
源相序正常， 即為正序時， U =U
Z0。．v~-u z 一120。，vc-uz 一120
。
。vl2兩端的電壓差(如圖4)， 經(jīng)
整流后變?yōu)橹绷鳎?其電壓的平均
值較小， 光耦Vl2不工作，555的
(2)腳電壓 < (2／3)’，c ，故555
的(3)腳輸出高電平， 繼電器線
圈有電流，繼電器常開觸點閉合，
交流接觸器線圈有電流， 電機正
√／W W W ＼)
圖4 接入電機的A相和B相波形
常工作。
當B相和C相調(diào)換時， 即電機
相序為負序，此時光耦Vl2兩端電
壓差(如圖5)平均值較大， 光耦Vl2
工作，555的(2)腳電壓V~>2／3 ，
故555的(3)腳輸出低電平，繼電
器線圈無電流， 繼電器常開觸點
斷開， 交流接觸器線圈無電流， 電
機停止工作， 實現(xiàn)相序保護。
2結(jié)束語
根據(jù)上述原理設計的三相電
機的保護電路， 性能可靠， 可較準
確地對斷相、過載和相序故障進
行監(jiān)測、報警及斷電保護。
參考文獻
[1]康華光．電子技術基礎數(shù)字部分．
高等教育出版社，2000，7
[2]陳振明．常用電動機維護與故障處
理(二)三相異步電動機．廣東科技
200 3-~- 92 期 凹啊圓 一51
0 0．0148259 0．0~96519 0044447"／8 m 059 00741297
圖5 接入電機的A相和C相波形
維普資訊 http://www.cqvip.com
電控及拖動技術
置在滅磁開始后， 能迅速阻斷施
加于勵磁繞組的勵磁電源， 并將
繞組中的能量轉(zhuǎn)移到以Zn0 非線
性電阻為主的移能器YNQ 中， 達
到快速滅磁的目的。PTC器件本身
具有強烈的負反饋效應， 它們組
合使用時， 有自然均流的效果， 所
以不需要在滅磁電阻中串聯(lián)均流
電阻和快速熔斷器， 大大地減小
了安裝空間和消除因ZnO 閥片的
負阻特性所造成的短路隱患。其
應用簡單可靠， 并有電流保護功能。
2 滅磁原理與試驗接線
2．1大型機組滅磁系統(tǒng)的基本要求
大型機組滅磁系統(tǒng)通常應滿
足下列基本要求： ① 快速滅磁； ②
在滅磁過程中產(chǎn)生的過壓必須限
制在低于發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路的設備
及勵磁繞組絕緣所允許的耐壓水
平內(nèi)； ③ 滅磁徹底。
2．2 試驗接線及工作原理
實驗接
線如圖2， 圖
中YNQ為移
能器DHQ為
電子換流器；
PTC&amp;amp;ZnO為
過壓保護組
圖2 滅磁系統(tǒng)試驗
主接線圖
件；FL為測試或儀表用分流器。正
常運行時， 滅磁開關FMK 主觸頭
與斷路器K1的觸點閉合，DHQ與
YNQ因為被主觸頭短接而不工作
(不承受電壓)。正常滅磁或事故
跳閘滅磁時，F(xiàn)MK主觸頭先跳開，
磁場電流由FMK主電路換流到K1
支路上，F(xiàn)MK主觸頭實現(xiàn)無弧分
斷或不燒損主觸頭的小電弧分閘。
D H Q 為初始電阻值很小的高能
PTC組件，在電源電壓的作用下吸
能發(fā)熱， 使其電阻值急劇上升， 在
磁場電流的作用下， 迅速在其兩
端建立起斷口電壓 ， 當 超過
移能器YNQ中高能ZnO的壓敏電
壓( 。。 )時， 即能有效阻斷磁場
電流，并實現(xiàn)快速滅磁，磁場斷流
后K1跳開，斷開的時間可設定。K1
的主要作用為： ① 停機時能切斷
DHQ 上的電源電壓； ②使磁場主
回路中有明顯的斷開點，PTC &amp;amp;
znO組件有吸收正反向過壓的作
用， 使過電壓≤ 1200V。
3 滅磁和過壓保護裝置設計
(1)機組勵磁參數(shù)。機端電壓
13．8kV， 有功功率125MW， 無功功
率69Mvar， 勵磁電流1580A， 轉(zhuǎn)子
直流電阻0．2 Q。勵磁方式為帶串
聯(lián)變壓器的三相全控橋式整流自
復勵。
(2)滅磁參數(shù)設計。滅磁參數(shù)
是按葛洲壩125MW 機組在最惡劣
的滅磁條件(空載誤強勵)下能可
靠滅磁設計的。最大勵磁電壓：
× 1．35 ×E ×COS t2"IIliTI
1200V。
其中：E為勵磁功率柜陽極電壓
790V， t2" 為發(fā)電機強勵角，通常
為(5。～15。)。
最大勵磁電流：
1200／0．2=6000(A)
① 轉(zhuǎn)子儲能的計算。發(fā)生空
載誤強勵時， 轉(zhuǎn)子回路的最大電
流為6kA， 在發(fā)電機磁場斷路器主
觸頭開斷的同時， 轉(zhuǎn)子電流開始
向電子換流器(DHQ)轉(zhuǎn)移， 這時
勵磁回路仍處于整流狀態(tài)， 轉(zhuǎn)子
回路加入DHQ的初始電阻 (Q1 Q)，
轉(zhuǎn)子電流相應減小到：
， =V ，(Rf+RT)：l200／
(0．2+0．1)-4000 (A)
轉(zhuǎn)子儲能為：
E = (1，2) ×I 2fmax×L= (1，
2) ×4000 ×1．072=8．6 (MJ)
②轉(zhuǎn)子繞組電阻耗能(按0．6s
滅磁結(jié)束計算)：
n‘ ，
= 一I0f f‘ fdt=1．92(MJ)
其中： 按4000A計算。
④ 水電機組阻尼繞組耗能
(E ) 占滅磁能量的1 5％ ～20％
(1．29MJ)， 由于勵磁變壓器掛在機
端， 定子繞組并未開路， 所以也要
消耗約6．8％ 的滅磁能量 。=0．59M．0。
④ 移能器消耗的滅磁能量為：
： 一 一 一
．8(MJ)
(3)器件選擇。電子換流器8
組，每組500A、1600V，標稱能容
1．4MJ；移能器7組，每組 ：1280V，
標稱能容4．8MJ； 滅磁開關3WN6
型，1600A，690V； 二極管1000A／
3600V 2只；K1為660V、1000A的
空氣斷路器；ZnO／PTC組件1套；
分流器FL2000A／75mV 3只。
4 結(jié)束語
通過試驗， 得出以下結(jié)論：
(1)高能PTC和氧化鋅非線性
電阻滅磁方案可以達到預期的滅
磁目標。
(2) 串聯(lián)滅磁對滅磁開關的
弧壓要求低， 并聯(lián)滅磁相對要求高。
(3)移能器YNQ能吸收相當大
的能量， 通過測量YNQ支路電流，
滅磁電流可以正常轉(zhuǎn)移。
參考文獻
【1]李基成．現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系
統(tǒng)設計叉應用．北京：中國電力出
版社，2002
[2]發(fā)電機滅磁過電壓保護裝置技術說
明書． 能達通用電氣公司．
[3]高分子PTC熱敏電阻使用指南．上
海科特高分子材料有限公司．
High--Energy Semister and Zinc--Oxide Non--Linear Resistor Used in magnetic eraser Unit
Wu Guanqjun
(Middle-China Science&amp;amp;Technology University—Digitalized Engineering College，Wuhan，Hubei 430074)
【Abstract】The paper introduces the principle of magnetic eraser and parameter design method of the new type magnetic eraser unit
composed of electronic current co nverter and energy moving unit with high-energy semister and zinc-oxide non-linear resistor as the
main part．With the said unit，no-arc sepa ration of magnetic eraser switch’S main co ntact can be realized when magnetic eraser is ca rried
out．It is the best substitute choice of the solution for no-arc voltage building auxiliary magnetic eraser composed of fuser and silico n
controlled jumperunit．
KeyW ords Generatorm MagneticEraser Ene rgy-MovingUnit
52 四衄2003年9期

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