发电机灭磁过压保护装置的测试与改造

2015-11-12姚林

科技传播 2015年18期

关键词：阀片氧化锌过电压

姚林

大唐渭河热电厂，陕西咸阳 712085

发电机灭磁过压保护装置的测试与改造

姚林

大唐渭河热电厂，陕西咸阳 712085

灭磁就是在发电机组的内部发生故障时，在转子绝缘允许的情况下，尽快地将发电机转子绕组中励磁电流所产生的磁场减弱到尽可能小的过程。氧化锌非线性电阻由于其灭磁速度快，限压效果好等特点，已经被国内大中型发电机组广泛采用，所以对于氧化锌电阻的常规监测也显得尤为重要，灭磁装置作为发电机组安全的最后屏障，其运行的可靠性和安全性也被各大电厂所重视。

灭磁电阻；漏电流；导通值

对大型汽轮发电机自并励静止励磁系统的部件性能、试验项目等，国家能源局2011年发布的电力行业国家标准DL/T843-2010大型汽轮发电机励磁系统技术条件做了具体的要求，灭磁装置和过电压保护作为励磁系统极其重要的部件，性能的优越直接关系到发电机的安全，影响机组和电网安全。机组大修期间对灭磁装置和过电压保护的氧化锌非线性电阻及过电压保护装置进行了试验，通过对试验结果分析和采取的措施，保证发电机安全运行。

1 某电厂发电机励磁的参数及灭磁装置的工作原理介绍

励磁系统正常停机，调节器自动逆变灭磁；事故停机，跳灭磁开关FMK将磁场能量转移到高能氧化锌非线性电阻60FR中灭磁。当发电机处于非正常运行状态时，将在转子回路中产生很高的感应电压，此时安装在转子回路中的转子过电压检测单元CF1模块将检测到转子正向过电压信号，触发60SCR可控硅元件，非线性电阻60FR电阻导通将产生的过电压抑制。

2 对灭磁过压保护装置的测试

试验方案如下。

2.1转子绕组侧保护特性试验

1）正向触发回路元件特性测试。

2）反向过电压保护整定值特性测试。

将1#功率柜、2#功率柜、3#功率柜的交流刀闸断开，灭磁开关分闸，将灭磁专用测试台的交流高压直接接在转子正负两端。同时按图接上录波器（示波器分压电阻10:1）。

手动升压T1调压器，观察录波器波形，当保护装置动作时，保存录波波形。以上试验进行两次。保护特性测试电路接线图见图1。

转子侧正向过电压触发电压保护特性测试，现场录取波形图，见图2。

正向过电压保护触发值2130V。

反向过电压保护整定值1000V。

2.2转子侧氧化锌特性测试

用HK-II氧化锌直流参数测试仪万用表，试验前用万用表测量60R1～60R18熔断器，熔断器导通正常。拆除熔断器，用氧化锌直流参数测试仪测试转子侧氧化锌的电气参数。转子侧氧化锌单元U10mA电压及漏电流测试结果，气温25℃，见表1。

表1　阻容回路元件测试数据

2.3转子侧氧化锌反向限压保护特性测试

转子侧反向限压980V，录波图见图3。

2.4整流桥过电压（交流测浪涌保护器）

1）1#功率柜内整流桥过电压保护器。

试验仪器：HK-II氧化锌直流参数测试仪、万用表反向灭磁氧化锌阀片限压值980V。

2）整流侧RC保护特性试验。

使用仪器FLUKE万用表，阻容回路测试数据见表1。

3 试验结论和建议

1）转子绕组侧保护正向触发定值设计值2200V，第一次试验值2130V，第二次试验值2130V。转子绕组反向过电压保护整定值，原出厂数据U残=1300V，导通值1100V，第一次试验导通值980V，第二次试验导通值990V。

2）整流侧RC保护特性保护器。

电阻出厂标称50Ω，电容1uF。

以上实测值与原出厂数据相差5％以内，认为合格。

3）对于60FR1～60FR18的非线性特性测试：

18组中超过30uA有2组，企业标准要求泄漏电流≤30uA。

18组中超过50uA有1组，国家标准要求泄漏电流≤50uA。

通过试验数据判断，非线性电阻60FR1～60FR18有两组支路氧化锌老化严重，其它支路泄漏电流虽然在合格范围内，但整体导通试验值与出厂数据相差较大（出厂导通值：1100V；现场试验值：第一次980V；第二次990V）；短期可正常运行，长期运行必然存在安全隐患，建议必要时予以全部更换。

4 灭磁过压保护装置存在的问题

氧化锌非线性灭磁电阻60FR在工作中既要承受长期的励磁电压，还要承受灭磁时来自转子绕组的能量和过电压冲击，长期的励磁电压作用会使氧化锌ZnO阀片产生静态老化，而灭磁和过电压冲击会使氧化锌ZnO阀片产生动态老化。不管是静态老化还是动态老化均会使氧化锌ZnO阀片的晶粒结构发生变化，造成V-A特性严重退化。静态老化是一个缓慢的物理化学过程，其老化速度的快慢可以用漏电流或功率损耗的增长速度来衡量。漏电流使氧化锌ZnO阀片体温升高，由于氧化锌ZnO阀片具有电压负温度系数，其温升与漏电流的上升及老化速度成正比关系，一旦产生恶性循环，氧化锌ZnO阀片将发生热击穿短路和炸裂。而动态老化对氧化锌ZnO阀片也是一种温度效应。因此，氧化锌非线性电阻性能的好坏，寿命的长短，将直接关系到电力行业的安全运行。检测氧化锌ZnO阀片漏电流是否超标、预测使用寿命就显得格外重要。从本次修检测结果看有1组氧化锌非线性电阻泄漏电流值已经超标另1组临界于国标允许范围值附近，多组阀片泄漏电流已达到出厂时的2倍，可判断阀片已严重老化，严重威胁转子绝缘安全，建议改造。确保机组正常运行。