專利名稱：多模冗余滅磁保護(hù)回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機(jī)勵磁控制領(lǐng)域，主要涉及勵磁裝置內(nèi)的多模冗余滅磁保護(hù)回路。
背景技術(shù)：
勵磁裝置是向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場繞組提供可調(diào)勵磁電流裝置的組合，勵磁裝置一般 由勵磁調(diào)節(jié)柜、勵磁整流柜、滅磁及過電壓保護(hù)柜組成。它的主要作用是根據(jù)發(fā)電機(jī)和電 力系統(tǒng)的需求提供滿足需要的定量勵磁電流，同時該電流可以根據(jù)需要進(jìn)行可靠的調(diào)節(jié)和 控制。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或電力系統(tǒng)發(fā)生諸如短路及接地等事故時，勵磁裝置應(yīng)能夠迅速切斷 勵磁電流并將蓄藏在磁場繞組中的磁場能量快速消耗在滅磁回路中，這樣可以避免事故的 擴(kuò)大，對發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)起到保護(hù)作用，這是勵磁裝置的一項重要功能。滅磁保護(hù)回路 就是勵磁裝置中為滿足這個要求而設(shè)置的?？焖贉绱胖饕袃煞N方式，一種是耗能型的， 另一種是移能型的。耗能型滅磁方式，即將磁場能量消耗在磁場開關(guān)中。在正常運行過程 中，磁場開關(guān)處于合閘狀態(tài)，勵磁整流柜處于整流狀態(tài)，它輸出的直流電流通過開關(guān)施加到 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上。在出現(xiàn)了故障事故后需要滅磁時，外部分閘命令啟動分閘，同時閉鎖整流 柜的輸出，由于發(fā)電機(jī)磁場繞組具有很大的電感，流過磁場繞組的電流不能突變，其蓄藏在 磁場繞組中的磁場能量將強(qiáng)行續(xù)流，在兩端產(chǎn)生較高的電弧電壓并同時維持電流通過，磁 場開關(guān)在結(jié)構(gòu)上具有由多達(dá)幾十片滅弧柵片組成的滅弧室，可以將較高的電弧電壓分割成 幾十個小的電弧，儲存在發(fā)電機(jī)勵磁回路中的磁場能量形成電弧后在燃燒室中燃燒，將電 能轉(zhuǎn)換為熱能直至熄弧完成整個滅磁過程。雖然這種方式具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，但也有不 少的缺點，比如對開關(guān)的要求非常高，開關(guān)的制造技術(shù)難度很大，開關(guān)成本高，生產(chǎn)該類型 開關(guān)的廠家很少。每次分閘斷弧過程都會對磁場開關(guān)的主觸頭進(jìn)行一定的燒損，需要定期 對主觸頭進(jìn)行打磨維護(hù)，同時也需要對滅弧室進(jìn)行定期清掃，工作量很大。移能型滅磁方 式，即將磁場能量由磁場斷路器轉(zhuǎn)移到耗能元件上，磁場斷路器不承但耗能作用。在移能 過程中，各類耗能元件接入方式有磁場斷路器常閉觸頭接入、可控硅跨接器接入等多種方 式，耗能元件包括線性電阻、Sic非線性電阻或ZnO非線性電阻等種類。中國專利號為ZL 200820226917. 3的一種勵磁柜自動滅磁裝置，它包括滅磁可控硅，滅磁可控硅兩端通過導(dǎo) 線并聯(lián)連接滅磁控制器，滅磁控制器內(nèi)設(shè)有滅磁電路板，滅磁電路板上安裝交流接觸器和 時間繼電器。本實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在滅磁可控硅不工作的情況下也能夠 完成滅磁，滅磁操作可自動進(jìn)行，不需人工操作。但是，該專利雖然可以自動進(jìn)行滅磁操作， 但是滅磁可靠性并不高。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種基于多模冗余可控硅跨接器 接入耗能元件的多模冗余滅磁保護(hù)回路。本實用新型采用多模冗余可控硅跨接器接入耗能 元件，大大提高了在事故狀態(tài)下耗能元件滅磁的可靠性。[0004]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器、磁場斷路器、發(fā)電機(jī) 磁場繞組，其特征在于所述可控硅跨接器是高阻斷電壓的大功率可控硅，至少三個可控硅 跨接器并聯(lián)后其負(fù)級端與發(fā)電機(jī)磁場繞組的正極相連，正級端與耗能元件的一端相連，耗 能元件的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組的負(fù)極相連，所述可控硅跨接器各與一個控制觸發(fā)器相 連。所述可控硅跨接器的電流為3500A，正、反向阻斷電壓為5200V。所述耗能元件為SiC非線性電阻、線性電阻或ZnO非線性電阻。本實用新型具有以下優(yōu)點1、第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3為三個獨立 的可控硅跨接器，技術(shù)參數(shù)完全一致，電路上為冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)任何一個可控硅跨接器啟 動開通后，都可以實現(xiàn)滅磁功能，大大提高了滅磁的可靠性。同時可控硅跨接器選用元件為 高阻斷電壓的大功率可控硅，電流為3500A，正、反向阻斷電壓為5200V?？梢詽M足各種事故 工況下的滅磁要求。2、第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2，內(nèi)部電路完全一致，但其外部供電電 源分別采用兩路完全獨立的電源系統(tǒng)，兩套控制觸發(fā)器同時接收外部的控制指令，同時觸 發(fā)對應(yīng)的可控硅跨接器，第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2做到了電源、器件、外部指 令的雙冗余，大大提高了可靠性。3、第三控制觸發(fā)器U3，內(nèi)部電路和工作原理與第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā) 器U2完全不一樣，其采用無源工作模式，完全獨立的控制電路，無需外部控制電路控制。如 果由于非常特殊的原因，在第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2和第一控制觸發(fā)器 U1、第二控制觸發(fā)器U2同時發(fā)生故障的條件下，磁場斷路器分間后，轉(zhuǎn)子反向電壓會持續(xù) 升高，當(dāng)達(dá)到第三控制觸發(fā)器U3觸發(fā)回路設(shè)定動作值后，第三可控硅跨接器V3接通，將耗 能元件接入回路完成滅磁，實現(xiàn)了第三路滅磁通道的冗余，進(jìn)一步加大了系統(tǒng)的可靠性。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖圖2為本實用新型第一控制觸發(fā)器U1的電路結(jié)構(gòu)圖圖3為本實用新型第二控制觸發(fā)器U2的電路結(jié)構(gòu)圖圖4為本實用新型第三控制觸發(fā)器U3的電路結(jié)構(gòu)圖
具體實施方式
實施例1多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器，第一可控硅跨接 器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3為三個獨立的可控硅跨接器，技術(shù)參 數(shù)完全一致，均為高阻斷電壓的大功率可控硅，其額定電流為3500A，正、反向阻斷電壓為 5200V。第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3的負(fù)級端相互 并聯(lián)后與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的正極相連，正級端相互并聯(lián)后與SiC非線性電阻的一端相連， SiC非線性電阻的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的負(fù)極相連，所述第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3的控制觸發(fā)器分別為第一控制觸發(fā)器U1、第二控制 觸發(fā)器U2、第三控制觸發(fā)器U3，第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完 全一致，第一控制觸發(fā)器U1與第一可控硅跨接器VI連接，第二控制觸發(fā)器U2與第二可控 硅跨接器V2連接，第三控制觸發(fā)器U3與第三可控硅跨接器V3連接。Ml為電源轉(zhuǎn)換隔離 模塊，用于將輸入的DC220V電源轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電路工作所需的DC24V電源，穩(wěn)壓器V21再將 DC24V電源轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電子器件工作所需的DC5V電源。m為555時基電路模塊，用于產(chǎn)生 頻率為10K的振蕩脈沖，功率放大三極管VII用于驅(qū)動高壓隔離脈沖變壓器T11。由于發(fā)電 機(jī)磁場繞組L及與其相連的部件是高壓系統(tǒng)，而第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2為 低壓控制部件，兩者之間必須要進(jìn)行隔離，我們選用的脈沖變壓器T11原副邊隔離電壓高 達(dá)20KV，另外脈沖變壓器T11還輸出系列觸發(fā)脈沖，用于對可控硅跨接器進(jìn)行觸發(fā)。所述第 一控制觸發(fā)器U1的外部工作電源為DC220V廠用一段工作電源，第二控制觸發(fā)器U2的外部 工作電源為DC220V蓄電池供電的后備二段工作電源，兩路電源完全獨立，可以確保做到電 源的雙冗余。第三控制觸發(fā)器U3是一套獨立的觸發(fā)器，其中內(nèi)部的R1、R2為線性電阻，RN 為熱敏電阻。第三控制觸發(fā)器U3兩端跨接在發(fā)電機(jī)磁場繞組的正、負(fù)極之間，第三端接到 第三可控硅跨接器V3的觸發(fā)極，第三控制觸發(fā)器U3無需工作電源，用于在反向磁場電壓超 過整定值后，通過線性電阻R1、線性電阻R2的分壓比作用，觸發(fā)第三可控硅跨接器V3。如 果反向磁場電壓超過設(shè)定值過高，RN發(fā)熱后的電阻值會大大升高，限制其流過的電流，對第 三可控硅跨接器V3的觸發(fā)極起到保護(hù)作用。實施例2多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器，第一可控硅跨接 器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3為三個獨立的可控硅跨接器，技術(shù)參 數(shù)完全一致，均為高阻斷電壓的大功率可控硅，其額定電流為3500A，正、反向阻斷電壓為 5200V。第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3的負(fù)級端相互 并聯(lián)后與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的正極相連，正級端相互并聯(lián)后與線性電阻的一端相連，線性 電阻的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的負(fù)極相連，所述第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨 接器V2、第三可控硅跨接器V3的控制觸發(fā)器分別為第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器 U2、第三控制觸發(fā)器U3，第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完全一致， 第一控制觸發(fā)器U1與第一可控硅跨接器VI連接，第二控制觸發(fā)器U2與第二可控硅跨接器 V2連接，第三控制觸發(fā)器U3與第三可控硅跨接器V3連接。Ml為電源轉(zhuǎn)換隔離模塊，用于 將輸入的DC220V電源轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電路工作所需的DC24V電源，穩(wěn)壓器V21再將DC24V電源 轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電子器件工作所需的DC5V電源。m為555時基電路模塊，用于產(chǎn)生頻率為10K 的振蕩脈沖，功率放大三極管VI1用于驅(qū)動高壓隔離脈沖變壓器T11。由于發(fā)電機(jī)磁場繞組 L及與其相連的部件是高壓系統(tǒng)，而第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2為低壓控制部 件，兩者之間必須要進(jìn)行隔離，我們選用的脈沖變壓器T11原副邊隔離電壓高達(dá)20KV，另外 脈沖變壓器T11還輸出系列觸發(fā)脈沖，用于對可控硅跨接器進(jìn)行觸發(fā)。所述第一控制觸發(fā) 器U1的外部工作電源為DC220V廠用一段工作電源，第二控制觸發(fā)器U2的外部工作電源為 DC220V蓄電池供電的后備二段工作電源，兩路電源完全獨立，可以確保做到電源的雙冗余。 第三控制觸發(fā)器U3是一套獨立的觸發(fā)器，其中內(nèi)部的R1、R2為線性電阻，RN為熱敏電阻。 第三控制觸發(fā)器U3兩端跨接在發(fā)電機(jī)磁場繞組的正、負(fù)極之間，第三端接到第三可控硅跨
5接器V3的觸發(fā)極，第三控制觸發(fā)器U3無需工作電源，用于在反向磁場電壓超過整定值后， 通過線性電阻R1、線性電阻R2的分壓比作用，觸發(fā)第三可控硅跨接器V3。如果反向磁場電 壓超過設(shè)定值過高，RN發(fā)熱后的電阻值會大大升高，限制其流過的電流，對第三可控硅跨接 器V3的觸發(fā)極起到保護(hù)作用。實施例3多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器，第一可控硅跨接 器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3為三個獨立的可控硅跨接器，技術(shù)參 數(shù)完全一致，均為高阻斷電壓的大功率可控硅，其額定電流為3500A，正、反向阻斷電壓為 5200V。第一可控硅跨接器VI、第二可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3的負(fù)級端相互 并聯(lián)后與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的正極相連，正級端相互并聯(lián)后與ZnO非線性電阻的一端相連， ZnO非線性電阻的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的負(fù)極相連，所述第一可控硅跨接器VI、第二 可控硅跨接器V2、第三可控硅跨接器V3的控制觸發(fā)器分別為第一控制觸發(fā)器U1、第二控制 觸發(fā)器U2、第三控制觸發(fā)器U3，第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完 全一致，第一控制觸發(fā)器U1與第一可控硅跨接器VI連接，第二控制觸發(fā)器U2與第二可控 硅跨接器V2連接，第三控制觸發(fā)器U3與第三可控硅跨接器V3連接。Ml為電源轉(zhuǎn)換隔離 模塊，用于將輸入的DC220V電源轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電路工作所需的DC24V電源，穩(wěn)壓器V21再將 DC24V電源轉(zhuǎn)換成板內(nèi)電子器件工作所需的DC5V電源。m為555時基電路模塊，用于產(chǎn)生 頻率為10K的振蕩脈沖，功率放大三極管VII用于驅(qū)動高壓隔離脈沖變壓器T11。由于發(fā)電 機(jī)磁場繞組L及與其相連的部件是高壓系統(tǒng)，而第一控制觸發(fā)器U1、第二控制觸發(fā)器U2為 低壓控制部件，兩者之間必須要進(jìn)行隔離，我們選用的脈沖變壓器T11原副邊隔離電壓高 達(dá)20KV，另外脈沖變壓器T11還輸出系列觸發(fā)脈沖，用于對可控硅跨接器進(jìn)行觸發(fā)。所述第 一控制觸發(fā)器U1的外部工作電源為DC220V廠用一段工作電源，第二控制觸發(fā)器U2的外部 工作電源為DC220V蓄電池供電的后備二段工作電源，兩路電源完全獨立，可以確保做到電 源的雙冗余。第三控制觸發(fā)器U3是一套獨立的觸發(fā)器，其中內(nèi)部的R1、R2為線性電阻，RN 為熱敏電阻。第三控制觸發(fā)器U3兩端跨接在發(fā)電機(jī)磁場繞組的正、負(fù)極之間，第三端接到 第三可控硅跨接器V3的觸發(fā)極，第三控制觸發(fā)器U3無需工作電源，用于在反向磁場電壓超 過整定值后，通過線性電阻R1、線性電阻R2的分壓比作用，觸發(fā)第三可控硅跨接器V3。如 果反向磁場電壓超過設(shè)定值過高，RN發(fā)熱后的電阻值會大大升高，限制其流過的電流，對第 三可控硅跨接器V3的觸發(fā)極起到保護(hù)作用。在出現(xiàn)了故障事故后需要滅磁時，外部分閘命令啟動磁場斷路器FB分閘，同時閉 鎖整流柜的輸出。通過外部控制命令啟動控制觸發(fā)器將可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，將耗能元件RL與 發(fā)電機(jī)磁場繞組L接成閉環(huán)電路，然后磁場斷路器FB主觸頭分離。此時發(fā)電機(jī)磁場繞組L 的電流只能通過可控硅跨接器、耗能元件RL構(gòu)成回路并流過，蓄藏在發(fā)電機(jī)磁場繞組L中 的磁場能量快速消耗在耗能元件RL中。本實用新型不限于以上實施例，但均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器、磁場斷路器FB、發(fā)電機(jī)磁場繞組L，其特征在于所述可控硅跨接器是高阻斷電壓的大功率可控硅，至少三個可控硅跨接器并聯(lián)后其負(fù)級端與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的正極相連，正級端與耗能元件RL的一端相連，耗能元件RL的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組L的負(fù)極相連，所述可控硅跨接器各與一個控制觸發(fā)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多模冗余滅磁保護(hù)回路，其特征在于所述可控硅跨接器的電 流為3500A，正、反向阻斷電壓為5200V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多模冗余滅磁保護(hù)回路，其特征在于所述耗能元件RL為SiC 非線性電阻、線性電阻或ZnO非線性電阻。
專利摘要本實用新型公開了一種多模冗余滅磁保護(hù)回路，包括可控硅跨接器及其控制觸發(fā)器、磁場斷路器、發(fā)電機(jī)磁場繞組，所述可控硅跨接器是高阻斷電壓的大功率可控硅，至少三個可控硅跨接器并聯(lián)后其負(fù)級端與發(fā)電機(jī)磁場繞組的正極相連，正級端與耗能元件的一端相連，耗能元件的另一端與發(fā)電機(jī)磁場繞組的負(fù)極相連，所述可控硅跨接器各與一個控制觸發(fā)器相連。本實用新型采用多模冗余可控硅跨接器接入耗能元件，大大提高了在事故狀態(tài)下耗能元件滅磁的可靠性。
文檔編號H02H7/06GK201616659SQ201020102499
公開日2010年10月27日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者李宇俊 申請人:東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司;東方電機(jī)控制設(shè)備有限公司