新鄉(xiāng)火電廠#5發(fā)電機為三機交流勵磁系統(tǒng)，原滅磁系統(tǒng)設計采用的是短弧柵原理的DM2型來分斷發(fā)電機轉子回路進行滅磁。由于該開關在材質、結構上存在的不足，運行中發(fā)現(xiàn)了不少問題，給勵磁系統(tǒng)的可靠性帶來了隱患。為此，采用主勵磁機磁場回路滅磁方式取代常規(guī)的發(fā)電機轉子回路滅磁開關進行滅磁，對#5機滅磁系統(tǒng)進行了改造，并進性了全面的滅磁性能試驗，事實證明該項改造是成功的。這是對發(fā)電機滅磁理論和滅磁方式長期研究的實踐，也是為全國同行做出了有益的嘗試。
二．滅磁方式的發(fā)展歷程
在主要采用直流勵磁機作為發(fā)電機勵磁電源的年代，普遍采用發(fā)電機轉子回路裝設大容量直流滅磁開關的滅磁方式。對直流勵磁機系統(tǒng)采用這種滅磁開關，有以下原因和作用：
1、直流勵磁機殘壓較高，即使直流勵磁機電流減少到零，如果發(fā)電機轉子回路不斷開，發(fā)電機機端電壓仍可能達到額定值的20左右，這樣可能造成發(fā)電機電壓不能降低到故障點電弧的熄滅電壓以下，大大擴大發(fā)電機的損壞程度。
2、早期的發(fā)電機轉子阻尼較弱，運行功率因數(shù)較低，在發(fā)電機轉子回路里裝設滅磁開關可以提高滅磁速度，效果較好。
3、早期的發(fā)電機一點接地保護不完善，并允許發(fā)電機定子一點接地后繼續(xù)運行。因此，發(fā)電機由定子一點接地發(fā)展成二點接地的故障的機會就會大大增加，由于定子繞組二點接地故障引起的鐵芯燒壞的事故相對較多，因此采用快速滅磁可以限制定子二相對鐵芯短路時鐵芯的燒壞程度。
4、發(fā)電機轉子額定電流較小，一般為幾百安培，當時直流開關制造上沒有困難，運行比較可靠。
六十年代后期，由于硅整流裝置的發(fā)展，國內外大型汽輪發(fā)電機絕大部分采用交流勵磁機整流系統(tǒng)或可控硅勵磁系統(tǒng)。我國生產(chǎn)的100MW—600MW的發(fā)電機目前大部分采用此勵磁系統(tǒng)，額定轉子電流增大到1500—4000A。對這些發(fā)電機，其滅磁方式仍采用直流勵磁機系統(tǒng)在發(fā)電機轉子回路上裝設大容量直流滅磁開關的滅磁方式。目前采用的直流滅磁開關多為50年代仿蘇產(chǎn)品DM2—2500型開關。該開關在運行中發(fā)現(xiàn)不少問題：
1、由于該開關材質硬度不夠，制造質量差，機械機構不靈，電氣接線不合理，經(jīng)常發(fā)生誤跳、拒動。
2、小電流下分斷時，由于磁吹力較弱，不能將電弧吹進滅弧柵，有可能將開關燒壞并產(chǎn)生過電壓。
3、安裝調試與維修復雜。由于安裝、調試、維護不當而引起的開關故障時有發(fā)生。
4、熱容量不能滿足大機組的要求（例如200MW發(fā)電機額定勵磁電流1840A，1.8倍強勵時可達3310A，DM2開關額定電流僅有2500A）。
由于存在上述問題，滅磁開關成為發(fā)電機安全運行急待解決的關鍵問題。當今圍繞解決滅磁開關存在的問題有以下改進方法：
1、DM2操作機構改進。改進后的滅磁開關減少了拒動與誤動的機會，在一定程度上提高了滅磁系統(tǒng)的可靠性，但對小電流滅弧能力及斷流容量不足并無改善。
2、滅磁系統(tǒng)操作程序改進。在正常啟、停機及外部故障引起的保護動作，只對主勵磁場回路滅磁，只有在發(fā)電機內部故障主保護動作時，才跳DM2開關。這種方式雖然可以明顯減少DM2的操作次數(shù)，減少維護工作量，但不能解決DM2存在的問題。
3、采用DM2開關并聯(lián)熔絲的非線性電阻滅磁。DM2只起開斷作用，不起滅磁作用，可以防止開關燒壞，但當DM2開關拒動時，熔絲和非線性電阻等于虛設，發(fā)電機不能滅磁。而該開關誤動時，發(fā)電機照樣滅磁，造成事故，而且每滅磁一次，就必須更換一次笨重的熔絲，增加了運行復雜性。
以上改進方案，雖然取得了一定的成效，但由于仍然采用大容量的磁場開關（或其他耗能元件），使回路結構復雜，調試、安裝工作量大，且費用較昂貴。其中許多方案仍然保留DM2開關，由于大容量直流開關價格貴、運行維護、調試困難，要求較高，而其運行可靠性不能得到保證，所以隱患依然存在。
三．滅磁方式的研究
1、近代大型同步發(fā)電機為了保證并列運行的穩(wěn)定性，都裝有阻尼繞組，其時間常數(shù)有2—3秒，和勵磁繞組統(tǒng)一數(shù)量級，不能忽略。
2、闡明了“同步發(fā)電機滅磁是指發(fā)電機內整個氣隙磁通減少為零的過程該磁通不僅由勵磁繞組電流產(chǎn)生，而且由阻尼繞組、電樞繞組的電流產(chǎn)生和維持，糾正了把滅磁等同于勵磁電流衰減的概念。
3、發(fā)電機快速滅磁是在發(fā)電機帶負荷運行時，內部發(fā)生短路故障時才需要的，此時勵磁繞組瞬變時間常數(shù)很小，快速滅磁作用不大，而大部分磁場能量轉移到阻尼繞組及實體轉子，其滅磁過程主要由阻尼繞組決定。
4、發(fā)電機帶負荷運行時，特別是高功率因數(shù)運行，不僅產(chǎn)生縱軸電樞反應磁通，還產(chǎn)生橫向磁通，滅磁開關對這部分磁通是無能為力的。
5、發(fā)電機定子一點接地保護性能完善，使得發(fā)電機定子繞組兩點接地燒毀鐵芯的事故極少發(fā)生。
由以上分析可得出結論，作為實現(xiàn)“快速滅磁”得發(fā)電機勵磁回路得滅磁開關并不能起到預期得作用，但危害性很大。
經(jīng)過對國外滅磁方式的研究和借鑒國內同行的經(jīng)驗，我們決定采用主勵磁機勵磁回路滅磁的“三保險”措施。首先采用逆變滅磁，短時跳開滅磁開關LMK，然后由主勵磁機勵磁回路并聯(lián)的二極管和非線型電阻來滅磁的方式來保證滅磁的可靠性。該滅磁方式有以下優(yōu)點：
1、提高了發(fā)電機安全運行的可靠性，避免了滅磁開關拒動、誤動、燒壞等事故及其操作過電壓帶來的危害。
2、減少了開關的維護、修理工作量，減輕了工人的勞動，提高了工作效率，節(jié)約了大量維護費。
3、節(jié)省大量投資。MD2開關性能容量已經(jīng)不能滿足需要，而開發(fā)新的開關需要投入大量的資金、人力、物力，即使開發(fā)出新開關也不一定完全滿足滅磁需要。
4、減少了與滅磁開關相配套的過電壓保護裝置，不僅節(jié)約了費用，而且避免了由其性能及可靠性引起的事故。
四、改造說明：
說明：
1、滅磁開關MK短接，將滅磁回路進行簡化，取消非線性電阻；
2、主勵磁機回路中增加一LMK開關屏，滅磁開關LMK串入1K、2K、3K出口至主勵轉子繞組回路中，對主勵磁機磁場進行滅磁；
3、原MK控制回路改為LMK控制回路；
4、保護出口繼電器BHZ動作時啟動逆變滅磁及聯(lián)跳LMK開關；
5、主勵磁機勵磁回路首先采用由微機自動調節(jié)器逆變滅磁，短時跳開LMK開關，由并接在主勵磁機轉子回路的續(xù)流二極管和電阻進行續(xù)流。
五、改造效果：
表一：空載滅磁試驗數(shù)據(jù)表
試驗方法
參數(shù)
數(shù)據(jù)
UF
（KV）
IL
（A）
UL
（V）
UJL
（V）
定子電壓衰減到0.1倍的時間（S）
轉子電流衰減到0.1倍的時間（S）
跳MK
試驗前
15.75
645
128
102
6.14
0.5
試驗后
0.22
0
1
10
逆變跳
LMK
試驗前
15.75
645
127
103
14.8
1.8
試驗后
0.402
10
3
2
從上表可以看到，采用逆變并跳LMK開關的試驗中，逆變先動，在15ms內將主勵磁機勵磁回路電流衰減到零，又經(jīng)過10ms，將LMK跳開。LMK不起斷流作用，大大減少了LMK開關的維護工作量，增加了滅磁系統(tǒng)的可靠性。同時滅磁效果令人滿意，達到了預期目標，明顯改善開關的工作條件。自2001年11月投運以來，#5發(fā)電機勵磁系統(tǒng)未出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，經(jīng)過多次停機滅磁的考驗，表明這次改造是成功的，達到了簡化滅磁系統(tǒng)操作、減少維護工作量、提高滅磁可靠性的目的，受到了省局領導和運行人員的一致好評。
六、改造后的經(jīng)濟效益：
1、對于新建200MW汽輪發(fā)電機組，取消滅磁開關及屏體，每臺機組可節(jié)省設備費、安裝調試費等約30萬元；
2、對于已經(jīng)投運地200MW汽輪發(fā)電機組，取消滅磁開關，每臺機組按3年為一大修周期計算，可節(jié)省大小修、臨檢、異常處理及調試費用20萬元；
3、對于200MW汽輪發(fā)電機組，因滅磁開關異?；蚬收蠈е峦C一次，每臺機組按2小時內恢復正常200MW負荷計算，可節(jié)省機組啟動費用約30萬元，避免少發(fā)電量40萬度；
4、大型汽輪發(fā)電機組因滅磁開關異?；蚬收?，將對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊，嚴重影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，導致電力系統(tǒng)電壓品質惡化，給用戶造成無法估計的損失。
（轉載）
