專利名稱：大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁斷路技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域尤其是大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路器。
背景技術(shù)：
直流電感性負(fù)載的大電流開斷技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直是電力系統(tǒng)中的一項(xiàng)難以攻克的難題，尤其是大型發(fā)電機(jī)組的磁場(chǎng)斷路器，目前國(guó)內(nèi)外所采用的強(qiáng)開關(guān)型的雙斷口或四斷口快速滅磁開關(guān)，在空載誤強(qiáng)勵(lì)磁系統(tǒng)失控誤強(qiáng)勵(lì)的情況下，仍顯得遮斷能力嚴(yán)重不足，導(dǎo)致滅磁開關(guān)燒毀或觸頭嚴(yán)重?zé)龘p，由于滅磁不力引起的事故屢見(jiàn)不鮮，隨之曾研制過(guò)用可控硅換流技術(shù)(所謂人工過(guò)零)原理制作的新型磁場(chǎng)斷路器，雖然開關(guān)主觸頭在開斷的過(guò)程中無(wú)弧光，不燒損開關(guān)的主觸頭，但最大的問(wèn)題是換流和控制電路過(guò)于復(fù)雜，可靠性存在著較大的隱患，例如換流電路中的充電變壓器、充電電容器以及換流可控硅等電子器件在運(yùn)行過(guò)程中均會(huì)受到高壓大電流和換弧尖峰過(guò)電壓的沖擊，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，曾相繼出現(xiàn)過(guò)充電變壓器擊穿燒毀、充電電容器因受尖峰過(guò)電壓高次諧波的沖擊，介質(zhì)損耗增加，充電電容器發(fā)熱鼓脹、冒油等事故。采用高能PTC器件換流已有專利00230922，但很多技術(shù)問(wèn)題尚未完善，特別是大容量場(chǎng)合。只是將PTC器件并聯(lián)于主觸頭兩端，PTC器件本身會(huì)被反電勢(shì)擊穿。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明是集多年大型發(fā)電機(jī)組的滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)之經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)而研制開發(fā)的一種新型電子組合型磁場(chǎng)斷路技術(shù)，它采用一種高能PTC器件和高能ZnO非線性電阻相組合，并接在磁場(chǎng)開關(guān)的端口兩端來(lái)實(shí)現(xiàn)不燒損磁場(chǎng)開關(guān)主觸頭的換流和建壓，以實(shí)現(xiàn)直流大電感負(fù)載的大電流開斷和滅磁。
本發(fā)明的大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路技術(shù)摒棄了不可靠的換流器件及復(fù)雜的控制回路，采用一種高能PTC器件來(lái)實(shí)現(xiàn)主回路中滅磁開關(guān)主觸頭的換流建壓，用高能ZnO非線性電阻移能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)回路的大電流開斷和快速滅磁場(chǎng)。用該技術(shù)制造的電子組合型磁場(chǎng)斷路器是一種體積小、重量輕、不燒損開關(guān)主觸頭，無(wú)危害性操作過(guò)電壓，滅磁速度快，性能卓越的高可靠性免維護(hù)開關(guān)。
本發(fā)明的大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路技術(shù)主要包括能滿足額定勵(lì)磁電壓、電流運(yùn)行的機(jī)械開關(guān)和換流電路，其換流電路是由高能PTC熱敏電阻與高能ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)的復(fù)合電子換流器DHQ和由ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)組成的移能器YNQ并聯(lián)。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其復(fù)合電子換流器DHQ由多個(gè)PTC閥片并聯(lián)為一組，共多組串聯(lián)，再在各組PTC閥片并接一片閥值電壓相同的高能ZnO電阻。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，第一種實(shí)施例是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，第二種實(shí)施例是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后與可控硅串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，第三種實(shí)施例是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)常閉輔助觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載兩端。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，第四種實(shí)施例是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)延時(shí)跳開的觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其復(fù)合電子換流器DHQ的初始阻值R0在室溫下呈低阻態(tài)，R0的阻值通常選取0.05-0.5Ω之間。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其復(fù)合電子換流器DHQ中的高能ZnO電阻的10ma閥值電壓大于或等于移能器YNQ中的高能ZnO電阻的30a的殘壓，即VNA10ma≥VNB30a。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其移能器YNQ的高能ZnO電阻是由多個(gè)ZnO電阻串并聯(lián)組成的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是摒棄了不可靠的換流器件及復(fù)雜的控制回路，采用一種高能PTC器件來(lái)實(shí)現(xiàn)主回路中滅磁開關(guān)主觸頭的換流建壓，用高能ZnO非線性電阻移能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)回路的大電流開斷和快速滅磁場(chǎng)。用該技術(shù)制造的電子組合型磁場(chǎng)斷路器是一種體積小、重量輕、不燒損開關(guān)主觸頭，無(wú)危害性操作過(guò)電壓，滅磁速度快，性能卓越的高可靠性免維護(hù)開關(guān)。


附圖1是實(shí)施例1原理圖、附圖2是實(shí)施例2原理圖、附圖3是實(shí)施例3原理圖、附圖4是實(shí)施例4原理圖、附圖5是復(fù)合電子換流器DHQ原理圖、附圖6是移能器YNQ原理圖。圖中K代表機(jī)械開關(guān)主觸頭，K2是輔助觸頭，LQ代表主回路電感負(fù)載，RT代表PTC電阻，RN代表ZnO電阻。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是集多年大型發(fā)電機(jī)滅磁及轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)之經(jīng)驗(yàn)，用換流—建壓—移能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)組磁場(chǎng)斷路技術(shù)。它有多種組合形式，圖1～4給出了四種具體實(shí)施例所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)實(shí)施例之一如圖1是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)實(shí)施例之二如圖2是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與可控硅串聯(lián)后，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)實(shí)施例之三如圖3是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)常閉輔助觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載兩端。
所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)實(shí)施例之四如圖4是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)延時(shí)跳開的觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
機(jī)械開關(guān)部分的主觸頭在運(yùn)行時(shí)，除能滿足額定勵(lì)磁電流通流容量的要求外，還需滿足勵(lì)磁對(duì)動(dòng)穩(wěn)定的要求。電子換流電路部分主要由高能PTC熱敏電阻與作為均壓用的高能ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)組合而成。移能器YNQ由多個(gè)高能ZnO非線性電阻串并聯(lián)組成，它能吸收掉電感線圈中的能量。
本發(fā)明的工作原理以附圖4為例說(shuō)明如下正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)械開關(guān)常開觸頭K和K2閉合，DHQ和YNQ 因K閉合而未能工作(不承受電壓)。正常或事故跳閘時(shí)，先跳磁場(chǎng)斷路器主觸頭K，磁場(chǎng)電流由K主電路換流至K2支路，因K2支路中的電子換流電路部分主要由初始阻值很小的高能PTC組成，所以K能實(shí)現(xiàn)無(wú)電弧或不燒損主觸頭的小電弧分閘，高能PTC在電源電壓的作用下作功發(fā)熱，其阻值急劇上升，在磁場(chǎng)電流的作用下，迅速在其兩端建壓，當(dāng)電壓超過(guò)移能器YNQ高能ZnO非線性滅磁電阻的閥值電壓時(shí)，磁場(chǎng)主回路電流開始第二次換流(實(shí)質(zhì)上是通過(guò)高能ZnO分流)，在DHQ和YNQ兩者的同時(shí)作用下，能迅速阻斷磁場(chǎng)電流并實(shí)現(xiàn)快速滅磁，K2為滅磁完成后延時(shí)自動(dòng)跳開主回路的輔助常開觸頭，時(shí)間可自由設(shè)定，其主要作用(1)對(duì)于它勵(lì)系統(tǒng)可切斷PTC組件上的電源電壓；(2)磁場(chǎng)回路中有明顯的間斷點(diǎn)。
用本發(fā)明的用附圖4的方式，經(jīng)模擬125MW機(jī)組勵(lì)磁參數(shù)的型式試驗(yàn)如下轉(zhuǎn)子電感L＝0.8H轉(zhuǎn)子電阻Rf＝0.128轉(zhuǎn)子電壓V＝489V轉(zhuǎn)子電流I＝1653A分別進(jìn)行了發(fā)電機(jī)空載、負(fù)載、額定負(fù)載跳閘的模擬實(shí)驗(yàn)，主觸頭在分?jǐn)嗟倪^(guò)程中，開關(guān)主觸頭無(wú)燒損的任何痕跡，也沒(méi)有操作過(guò)電壓，滅磁速度隨電流增大而加快。
其中IL為勵(lì)磁電流IN為移能器ZnO的滅磁電流UL為勵(lì)磁線圈兩端的電壓T為滅磁時(shí)間，時(shí)標(biāo)0.1S/格因?yàn)槊總€(gè)PTC閥片的技術(shù)參數(shù)限制和磁場(chǎng)斷路技術(shù)對(duì)大電流、高電壓的需要，其復(fù)合電子換流器DHQ由多個(gè)PTC閥片并聯(lián)為一組，共多組串聯(lián)，再在每組PTC閥片并接一片閥值電壓相同的高能ZnO非線性滅磁電阻，圖5給出了兩并四串的具體實(shí)施例原理圖。但串并聯(lián)的個(gè)數(shù)不限于此。其串并聯(lián)的數(shù)量由開關(guān)需承受的最大分?jǐn)嚯娏?短路或空載誤強(qiáng)勵(lì)電流)和開關(guān)兩端口間所需建立的電壓(非線性電阻的滅磁電壓)而定。
串并聯(lián)組成的移能器YNQ，其中串并聯(lián)的高能ZnO非線性滅磁電阻數(shù)量由需滅除轉(zhuǎn)子電感的最大貯能和轉(zhuǎn)子的耐壓水平而定。圖6給出了四串的具體實(shí)施例原理圖。但串并聯(lián)的個(gè)數(shù)不限于此。
高能PTC復(fù)合器件在室溫下(40℃以下)的初始阻值R0呈低阻態(tài)，R0的值通常選取0.05-0.5之間，當(dāng)開關(guān)主觸頭最大電流IKM滿足(1)、IKM·R0≤36V主觸頭無(wú)火花。
(2)、IKM·R0≥36V主觸頭有火花或出現(xiàn)小弧光。
高能PTC跨接在開關(guān)觸頭兩端，主要是起換流作用，R0不能太小，R0過(guò)小易增長(zhǎng)磁場(chǎng)開斷的時(shí)間；R0亦不能太大，否則會(huì)增加開關(guān)主觸頭燒損的程度，甚至出現(xiàn)換流不成功而燒毀開關(guān)。
高能PTC在開關(guān)主觸頭分?jǐn)嗲覔Q流成功后，在電流作用下作功發(fā)熱，隨著溫度升高其阻值急劇增加并能足以能阻斷磁場(chǎng)電流，隨之會(huì)在其兩端產(chǎn)生過(guò)電壓，為防止高能PTC閥片高壓擊穿，在每組PTC閥片的兩端并接有作為均壓和均能用的高能ZnO壓敏電阻。為快速有效滅除磁場(chǎng)線圈中所存貯的能量，另配置有高能ZnO非線性滅磁電阻串并聯(lián)組成的移能器YNQ。
其遵循的規(guī)律是VNA10ma≥VNB30aVNB10ma＞VY其中VNA10ma為換流器DHQ中ZnO的10ma閥值電壓VNB30a為移能器YNQ中ZnO的30a殘壓VY為2Ua( 倍的勵(lì)磁電源中可控硅陽(yáng)極電壓)復(fù)合電子換流器DHQ是本發(fā)明的重要滅磁器件，它是由高能PTC器件與高能ZnO器件串并連復(fù)合組裝而成，它可以是每組PTC并接一片高能ZnO器件，然后再根據(jù)建壓的需要進(jìn)行多層串聯(lián)組成一只組件。附圖5為組成一組的2并4串PTC的電子換流器?？蓾M足1000A/1600V容量的需要。
改變PTC和高能ZnO的串并聯(lián)個(gè)數(shù)，可形成各種電流、電壓等級(jí)的復(fù)合電子換流器。本發(fā)明可適用于直流大電流開斷的各種領(lǐng)域，適用范圍電流500A-40000A，電壓500V-3000V。
權(quán)利要求
1.一種大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，主要包括能滿足額定勵(lì)磁電壓、電流運(yùn)行的機(jī)械開關(guān)和換流電路，其特征是換流電路是由高能PTC熱敏電阻與高能ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)的復(fù)合電子換流器DHQ和由ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)組成的移能器YNQ并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是復(fù)合電子換流器DHQ由多個(gè)PTC閥片并聯(lián)為一組，共多組串聯(lián)，再在每組PTC閥片并接一片閥值電壓相同的高能ZnO電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與可控硅串聯(lián)后，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)常閉輔助觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后，與機(jī)械開關(guān)延時(shí)跳開的觸頭K2串聯(lián)，再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是復(fù)合電子換流器DHQ的初始阻值R0呈低阻態(tài)，R0的值通常選取0.05-0.5Ω之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是復(fù)合電子換流器DHQ中的高能ZnO電阻的10ma閥值電壓大于或等于移能器YNQ中的高能ZnO電阻的30a的殘壓，即VNA10ma≥VNB30a
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場(chǎng)斷路技術(shù)，其特征是移能器YNQ的高能ZnO電阻是由多個(gè)ZnO電阻串并聯(lián)組成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)斷路技術(shù)主要包括能滿足額定勵(lì)磁電壓、電流運(yùn)行的機(jī)械開關(guān)和換流電路,其換流電路是由高能PTC熱敏電阻與高能ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)的復(fù)合電子換流器DHQ和由ZnO非線性壓敏電阻串并聯(lián)組成的移能器YNQ并聯(lián)。其復(fù)合電子換流器DHQ由多個(gè)PTC閥片并聯(lián)為一組,共多組串聯(lián),再在每組PTC閥片并接一片閥值電壓相同的高能ZnO電阻。實(shí)施例是電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后,再并聯(lián)于主回路中的機(jī)械開關(guān)主觸頭K兩端、電子換流器DHQ與移能器YNQ并聯(lián)后,與可控硅串聯(lián)后,再并聯(lián)于主回路中的電感負(fù)載等多種方式。
文檔編號(hào)H01H9/30GK1367512SQ0211555
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月10日
發(fā)明者朱仲?gòu)?申請(qǐng)人:朱仲?gòu)?br>