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发电机励磁系统过电压保护系列产品
  发电机励磁系统过电压概述
 
  对于发电机组来说,励磁系统稳定性直接影响了机组运行的稳定性。而过电压对系统的危害和影响较大,长时间的过电压作用会使系统绝缘受到损害,甚至直接破坏系统元器件,危及机组和人身的安全。
 
  发电机励磁系统产生过电压的形式多种多样,产生的原因较复杂,对这些形式的过电压必须采取合理和行之有效的手段来防护。系统过电压主要有:大气过电压、浪涌过电压、合闸冲击过电压、分闸瞬变过电压、直流关断过电压、可控制硅换相过电压、转子绕组感应过电压等。针对这些过电压产生的原因,提出必要的合理的防护措施,可以很好的解决过电压的危害问题。
 
  当励磁系统线路遭受雷击等大气过电压的侵入时,必然在变压器副边绕组感生幅值很大的过电压,但作用时间短暂,一般仅为几十μs。对此类过电压多采用避雷器等设备予以保护。
 
  整流变也易受电网静电感应侵害,产生浪涌过电压,并对副边绕组感生很大过电压,对系统设备形成电气冲击。对此类过电压通常加装压敏电阻等特种过电压保护器来保护系统安全。
 
  由于整流变的绕组间存在着寄生电容,当投入整流变一次电源瞬间会因绕组和铁芯间电容而引起位移电荷,产生合闸传递过电压。变压器容量越大,一次侧电压越高,合闸引起的冲击过电压越严重。为限制此类操作过电压,通常在变压器绕组间加接地屏蔽金属层,或在二次绕组端接入一对地电容。
 
  整流变原边电流在相位上滞后于电源电压近90o ,如果在电源电压过零时突然断开电源,此时电流达到最大值,相应的磁通也达到最大值,使得电流和磁通产生突变,结果在副边绕组中感应出很高的瞬时过电压,过电压倍数可达正常反向峰值电压的8~10倍,一般情况也有4~5倍。抑制这种操作过电压的措施是将感应在绕组中的能量转换到与二次绕组并联的过电压吸收阻容、硒堆或压敏电阻中去。
 
  整流电路直流侧开关断开时,由于电流突变,将在交流回路的电感上产生过电压。通常可以采取直流侧阻容配合交流侧吸收保护措施加以限制。
 
  可控硅在换相过程中因不能立即恢复截止而使得相间产生瞬时短路,在可控硅关断瞬间的短路电流变化率极大,这样在回路电感中产生的感应电势很大,产生极高的换相过电压。为此需在可控硅回路中并联一换相尖峰吸收器,以达到吸收可控硅换相感应尖峰过电压能量,限制过电压幅值目的。
 
  另外,发电机在运行中如发生突然短路、失步、非全相滑差运行、非同期合闸等故障时,会在转子绕组中感应很高的过电压,危及励磁系统和机组的安全。这种情况需在转子回路中并联一过电压保护器,防止过电压对转子及整流电源的危害。
 
  在励磁系统保护方案设计中,理论上可行的各种过电压保护措施如下图所示:
 
 
A- 避雷器; B- 接地电容; C- 抑制电容; D- 阻容保护; E- 整流式阻容保护;
F- 硒堆保护; G- 压敏电阻; H- 元件综合保护; I- 可控制硅整定保护。
  对于各机组励磁系统过电压保护可视具体情况综合选用其中几项,以构成合理的防护体系,消除过电压的影响。
励磁系统过电压的防护
 
  在励磁电源侧加装合适的避雷器可有效防止大气过电压对系统的危害。其他的形式过电压通过对形成原因的分析,必须找到有效的合适的办法加以解决,以保障机组的安全稳定运行。结合过压保护方面的优势,本公司开发出一系列发电机过电压方面的产品,对发电机过电压进行全面的限制保护。
 
  1.ZRC型可控硅换相尖峰吸收器
 
  ZRC型反向阻断式阻容吸收器对限制换相过电压、降低保护用压敏电阻荷电率有明显的作用,由于采用整流式电路反向阻断,避免了整流器交流侧采用Y形或△形阻容可能引起的放电di/dt过大对可控硅元件的损坏,也防止电容和回路电感产生振荡。整流式电路可使三相共用一组阻容元件,使得体积更小,价格更低。该型保护器已在很多大型水轮发电机励磁系统中得到应用,效果良好。
 
  a.型号定义
 
  b.主原理图
 
 
  c.说明
 
  ● 装置中各功能元器件均置于一块经烤漆处理的环氧板上,或置于一留有通风孔的罩盒内,外形及安装尺寸根据机组参数和用户具体要求而定,订货时须明确。
  ● 订货时请提供整流变容量、整流变二次侧相电压、变压器励磁电流百分比i0%、变压器短路电压比uk%等参数,生产厂代为选型计算。
  ● 订货合同应写明需方详细地址、电话、邮编、联系人、交货期及运输方式等。
 
  2.ZGB型转子过电压保护器
 
  ZGB型转子过电压保护器以新型高能氧化锌压敏电阻为限压释能元件,充分利用其良好的非线性伏安特性,配以本公司特制的快速熔断器组成发电机转子过电压保护器,可安全有效的保护系统中操作过电压、冲击过电压、关断过电压以及故障状态下转子感应过电压对系统绝缘的危害,并可对产生的过电压自动进行计数、发出信号。视机组具体情况及用户要求不同,本装置可对过电压保护值进行特殊的整定,以降低保护用压敏电阻荷电率。
 
  a.型号定义
 
  b.主原理图
 
  ● ZGB1型过电压动作保护值即为压敏电阻的标称电压U10mA ,最高限压值低于1.6U10mA 。
  ● ZGB2~ZGB4型过电压动作保护值可根据需要进行整定,最高限压值可低于动作整定值。
 
  c.说明
 
  ● 装置各功能元器件均置于一块经烤漆处理的环氧板上,外形及安装尺寸根据机组参数和用户
具体要求而定,订货时须明确。
  ● 订货时请提供励磁系统参数、机组参数等,生产厂代为选型计算。
  ● 订货合同应写明需方详细地址、电话、邮编、联系人、交货期及运输方式等。
 
  3.ZTB型综合过电压保护器
 
  ZTB型综合过电压保护器直接与整流管并联使用,对整流管形成直接有效保护,也可与整流管保护快熔并联使用,限制快熔熔断过电压,避免快熔爆炸和连锁击穿。它采用了高性能新型氧化锌阀片作为限压元件,大通流容量阀片有效减小了保护器的体积,新型氧化锌阀片的电位剃度很低,大大降低了额定动作电流下的残压,限压保护效果明显。
 
  a.型号定义
 
 
  b.主原理图
  c.说明
 
  ● 保护器采取有效密封措施,外部以美观的绝缘漆处理,并预留两铜导电电极。保护器外形及安
  装尺寸根据所保护的器件和用户要求而定,可定制生产。
  ● 订货时请提供保护对象额定参数或保护值,生产厂可代为选型计算。
  ● 订货合同应写明需方详细地址、电话、邮编、联系人、交货期及运输方式等。
 
  4.STB型三相特种过电压保护器
 
  励磁整流电源换相尖峰过电压可用ZRC吸收器加以限制,对频繁的换相过电压尖峰幅值限制有明显的效果。但当系统出现偶然的较大能量过电压冲击时,如励磁变投切操作过电压、短路及接地故障过电压等,由于电容吸收的能容量有限,对这种偶然大能量冲击过电压就起不到有效的保护作用。
  STB系列特种过电压保护器是利用微机自动筛选配片技术,选用新型高能氧化锌阀片,并设计使用独特的工艺结构制作的特种过电压保护装置,该保护器采用三相综合保护四星形联接方式,可有效防止系统浪涌过电压、操作冲击过电压等对系统,特别是对整流变、整流器的损害,以及系统相间过电压危害,保证在大能量过电压的冲击下励磁系统的安全。
  STB型特种过电压保护器外壳采用新型阻燃高分子硅聚合物模压成型,具有优异的防爆性、阻燃性、抗老化性等。四支路组合式结构体积小,安装简便。与ZRC配合使用保护效果突出可靠。
 
  a.型号定义
 
 
  b.主原理图
 
  c.说明
 
  ● 保护器采取组合四星形接法,除接线鼻外外壳均可靠绝缘,安装空间小,可垂直安装亦可水平
安装。外形及安装尺寸如下图所示。
  ● 订货时请提供整流变参数,生产厂可代为选型计算。
  ● 订货合同应写明需方详细地址、电话、邮编、联系人、交货期及运输方式等。
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