專利名稱：無源滅磁操作保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電機上的保護器，尤其涉及一種無源滅磁操作保護器，它是無源滅磁理念與實踐經驗相結合的產品，是根本解決由于操作滅磁開關，引起的勵磁系統過電壓問題，最理想的操作保護器。
背景技術：
進入21世紀，發電機的自并勵技術，在國際、國內，都已得到廣泛應用，不論機組容量大小、不論機組類別水電、火電、不論新建機組還是老機組改造，已全都采用自并勵技術，將為無源滅磁操作保護器的應用，提供了廣闊的市場前景。
自并勵系統的技術特點，是把發電機的定子與轉子，變為勵磁的電源與負載，成為閉環供電的勵磁系統。它把發電機定子的三相交流電，用勵磁變壓器降壓，可控硅整流器整流，成為發電機轉子繞組的勵磁直流電源，轉子勵磁的調節，用自動勵磁調節器，改變整流器可控硅的脈沖角即可。
就網絡電路而言，自并勵系統，可分為兩個部分，一是交流電源側的電路由發電機定子繞組的交流電源，與勵磁變壓器一次側繞組，組成的交流電路；二是負載側勵磁變壓器二次側繞組，經整流器，與轉子繞組，聯合組成的交、直流電路。
自并勵系統，在勵磁方式閉環供電情況下，優點很突出設備靜止，電源可靠，調節快速，強勵倍數高，有利發電機組的穩定運行。但是，自并勵系統，也存在不容忽視的突出問題，最可怕的就是勵磁回路開關的突然斷開，如同CT的二次回路不可開路一樣，勵磁回路的開路，就會引起很高的感應過電壓。
當回路滅磁開關跳閘時，開關斷口會有很高的電弧電壓，并會發出雷鳴般的響聲和強烈的弧光，其電壓數值，是勵磁電源頂值電壓與轉子繞組感應電壓，兩者之和。在發電機滅磁過程，還由于開關斷口，電弧電流的突斷，有時會引起勵磁變壓器的操作過電壓，過電壓數值，約為勵磁變壓器額定電壓的2-4倍。如果兩種情況疊加在一起，很可能超過勵磁設備的絕緣耐壓水平，已往勵磁設備的絕緣擊穿事故，并非少見，就是這個原因。
自并勵系統，自身雖有逆變滅磁的功能，可在勵磁回路不開路情況下，利用脈沖角的逆變，整流器輸出負向電壓，使發電機自動滅磁。但是，逆變滅磁的成敗，依賴于發電機三相電壓健全與否，由于發電機組事故時，三相電壓往往會不健全，逆變滅磁的功能就有可能失效。因此，為了保證發電機組事故運行情況下，能快速、可靠滅磁，除了在勵磁回路中，裝設滅磁開關外，別無他法，因此，解決滅磁開關的操作過電壓問題，一向為專家和廣大用戶關注。
目前為止，自并勵系統的設計者們，他們對上述存在的過電壓問題，一直認為，是自并勵系統的內在規律所決定的，是無法改變的。因此，他們不惜一切代價，竭盡全力，采取措施提高開關的抗弧壓的性能；采用非線性電阻滅磁，限制轉子繞組的感應電壓；采用高電壓等級的可控硅整流器元器件，和提高勵磁變壓器的絕緣強度；以及采取多種過電壓保護。
但是，隨著發電機組運行年限的增長，勵磁設備絕緣的老化，勵磁回路的過電壓問題，對勵磁設備的安全仍有潛在的危險，還不可能根本解決。本申請人十多年來，對無源滅磁新技術的研究與應用，曾先后申報了三項技術專利1989年申報的“并聯熔絲新型滅磁裝置”；1999年申報的“無源滅磁自動控制器”；2001年申報的“晶閘管無源滅磁電子開關”。
實用新型內容本實用新型為了解決上述技術問題而提供一種無源滅磁操作保護器，它是運用創新的無源滅磁理念和不斷總結實踐經驗，為根本解決上述勵磁回路過電壓問題，提供了新的捷徑。
本實用新型的無源滅磁設計理念要點之一認為，自并勵系統的電路網絡結構，目前的主要問題，是與勵磁電流和轉子續流的同一通流途徑有關，這是引起開關斷口產生高弧壓，和勵磁變壓器操作過電壓的根本原因，因此，必須對自并勵系統的電路網絡結構進行改造，讓轉子續流有自己獨立的通流途徑，這是實現無源滅磁的重要條件之一。改造現有電路網絡結構，實現轉子續流的獨立通流途徑，不但必要，而且簡單可行，只要在整流橋路的輸出端，并聯接入轉子續流組件(二極管組件或可控硅組件之一)即可。
本實用新型的無源滅磁設計理念的另一個要點，是關于勵磁電源分隔點的選擇問題。選擇位于交流與直流電路結合處的整流器可控硅，作為勵磁電源的分隔點，比用交流電源側的陽極開關，好處更多。只要，通過創造條件，滿足了可控硅的截止條件要求，就能在滅磁開關跳閘的前一瞬間，將勵磁電源可靠先行隔離。因此，封鎖可控硅的脈沖，就成為實現無源滅磁的另一重要條件了。
無源滅磁操作保護器，是按照上述無源滅磁設計理念的兩個要點，吸取了“無源滅磁自動控制器”樣機設計、制作與試驗的實踐經驗，經過認真研究，精心設計而成的。
上述無源滅磁設計理念的兩個要點，其實，也是確保可控硅整流器的安全和提高運行可靠性的重要措施。
為達到上述目的本實用新型是這樣實現的無源滅磁操作保護器，其特征在于它是由可控硅封鎖脈沖啟動、停止繼電器、程控器組成的操作信號組件和轉子續流轉換器組件兩部分構成；封鎖脈沖啟動繼電器，它與開關操作把手跳閘接點、機組保護出口繼電器接點相連接，封鎖脈沖啟動繼電器的開接點之一連接勵磁調節器的封脈沖環節；其另一開接點連接附加電源、輔助繼電器和時間繼電器；輔助繼電器的接點連接啟動程控器，按編定的程序連接操作滅磁中間繼電器，使開關跳閘，發信號和自動復歸；時間繼電器的接點連接滅磁中間繼電器，作為開關跳閘的后備；轉子續流轉換器是由二極管組件或可控硅組件構成，轉子續流轉換器有兩個接線端子，其陰極端與整流器直流側輸出端正極連接，其陽極端與整流器直流側輸出端負極連接。
本實用新型的優點效果它比前者具有電路更簡化，性能更好，可靠性更高，實用性更強，動作時間更短，操作、使用更方便等諸多突出優點。而無源滅磁操作保護器的更加可貴之處是，它比前者具有諸多突出優點，可以使用戶放心，滿意。相信，這項創新科技成果，將會得到廣大用戶的關注與支持。本實用新型的無源滅磁操作保護器的問世，將是自并勵發電機組廣大用戶的福音。自并勵老機組用它，可以保安全勵磁系統永無高電壓的沖擊，勵磁設備的絕緣壽命綿長；開關操作，無電弧，無噪聲，開關觸頭會保全完好無損。它會給用戶帶來安全生產和減少檢修費用的經濟效益。新建機組和非自并勵老機組的勵磁技術改造用它，勵磁設備無需過高費用，就能選用安全電壓等級的勵磁設備，既安全、實用，又大大降低勵磁設備成本，將帶來更大的經濟效益。因此，希望無源滅磁操作保護器的技術能盡快轉化為產品，并得到大力應用與推廣，使它成為國內、國際電力安全生產的需要產品，它的市場前景，將是無限美好的。
圖1是本實用新型無源滅磁操作保護器電路圖。
圖2是本實用新型轉子續流轉換器組件電路圖。
圖3是本實用新型轉子續流二極管一種連接圖。
圖4是本實用新型轉子續流二極管的另一種連接圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1中的虛線框內，是滅磁開關的原有操作電源和合閘、跳閘操作電路。無源滅磁操作保護器電路中，編碼01為220V操作電源的正極對外連線；編碼02為220V操作電源的負極對外連線。
原有滅磁開關操作把手跳閘接點和BCJ保護出口繼電器接點的操作進線，即編碼03，接到FMJ封鎖脈沖繼電器閉接點的一端，FMJ封鎖脈沖繼電器閉接點的另一端，接FMJ封鎖脈沖繼電器啟動線圈，啟動線圈的另一端，經R電阻接到編碼02(電源負極)。
AN1按鈕接點的一端，與編碼01(電源正極)相連，；AN1按鈕接點的另一端，與操作進線，編碼03相連。
FMJ開接點一端，接到編碼01(電源正極)，FMJ開接點的另一端接FJ輔助繼電器、附加電源的220V輸入側正極、XD1封鎖脈沖信號燈、SJ時間繼電器、和可控硅組件光控元件等的一端。編碼02(電源負極)，接FJ輔助繼電器、附加電源的220V輸入側負極、XD1封鎖脈沖信號燈、SJ時間繼電器、和可控硅組件光控元件等的另一端。
SJ時間繼電器接點的一端、CKJ程控跳閘繼電器接點的一端，共同接到編碼01(電源正極)，SJ時間繼電器接點的另一端、CKJ程控跳閘繼電器接點的另一端，共同接到MZJ滅磁中間繼電器線圈的一端，MZJ滅磁中間繼電器線圈的另一端，經R電阻接到編碼02(電源負極)。
MZJ滅磁中間繼電器開接點一端，接到編碼01(電源正極)，其開接點的另一端，即編碼04對外連線，接到MK開關輔助開接點與HD紅燈相連的一端，MK開關輔助開接點的另一端接到MK跳閘線圈。
ZFJ自動復歸繼電器開接點的一端、AN2復歸按鈕的一端，共同接到編碼01(電源正極)，ZFJ自動復歸繼電器開接點的另一端、AN2復歸按鈕的另一端，共同接到FMJ脈沖封鎖繼電器開接點的一端，其開接點的另一端，接到FMJ封鎖脈沖繼電器停止線圈，其線圈的另一端，經R電阻接到編碼02(電源負極)。
FJ輔助繼電器開接點的一端，接附加電源的24V輸出側正極，其開接點的另一端接程控器(00100)，該程控器00100接點，接CKJ程控繼電器線圈和XD2程控信號燈的一端，CKJ程控繼電器線圈和XD2程控信號燈的另一端，共同接到附加電源的24V輸出側負極。
MZJ滅磁中間繼電器又一開接點的一端，接附加電源的24V輸出側的正極，其開接點的另一端，接程控器(00200)和XD3滅磁信號燈的一端，XD3滅磁信號燈的另一端，接到附加電源24V輸出側的負極。該程控器00200接點，接ZFJ自動復歸繼電器的一端，ZFJ自動復歸繼電器的另一端，接到附加電源24V輸出側的負極。
FMJ封鎖脈沖繼電器的開、閉兩用接點，待具體應用時確定，二者擇一，其對外引出線，編碼05、06接到自動勵磁調節器盤。
轉子續流轉換器組件電路圖說明轉子續流轉換器組件，圖2中的實線為二極管組件，虛線為可控硅組件，二者可任選用其一即可。轉子續流轉換器組件的兩個接線端子有對外引出線，編碼07為陽極、08為陰極兩根。引出線編碼08(續流管的陰極)，可接到可控硅整流器的輸出側正極和MK滅磁開關相連的一端；引出線編碼07(續流管的陽極)，有兩種接線方式其一、接到可控硅整流器輸出側的負極；其二、接到FR滅磁電阻與D1防漏二極管陰極的連接點。后者，已在轉子續流二極管無源滅磁的自并勵系統圖的圖例中示出。二極管組件可以由兩個二極管并聯組成；可控硅組件也是由兩個可控硅并聯組成。可控硅的控制極，采用光電控制電路，快速、可靠。光電控制電路為現有技術。
轉子續流二極管無源滅磁的自并勵系統圖，圖中除新加的轉子續流組件外，其余都是自并勵系統常規接線，這里不作贅述。
無源滅磁操作保護器裝置的構成與工作原理它是由可控硅封鎖脈沖啟動、停止繼電器、程控器組成的操作信號組件；和轉子續流轉換器組件，兩者構成的。封鎖脈沖啟動繼電器，它與開關操作把手跳閘接點、機組保護出口繼電器接點相連接，當接到開關跳閘指令，脈沖封鎖啟動繼電器動作，其開接點之一閉合，去封鎖自動勵磁調節器的脈沖；其另一開接點閉合，去接通附加24伏電源，同時，使輔助繼電器和時間繼電器動作。輔助繼電器的接點，啟動程控器，按編定的程序，操作滅磁中間繼電器，使開關跳閘，發信號和自動復歸；同時，時間繼電器的接點，亦操作滅磁中間繼電器，作為開關跳閘的后備。
轉子續流轉換器組件有兩個接線端子其陰極端與整流器直流側輸出端正極連接，其陽極端與整流器直流側輸出端負極連接。當整流器輸出為正向電壓時，續流轉換器不通電流。當整流器輸出為負向電壓時，續流轉換器電流就導通，這時，轉子續流將通過滅磁開關的工作觸頭，形成轉子續流的獨立通道——無源網絡電路。
無源滅磁操作保護器一旦動作，可控硅的脈沖就被封鎖，隨著，每當可控硅陽極電壓即時值正半周的結束，過零，進入負半周波時，此時，原先導通的可控硅，會因陽極電壓反向而截止，而使交流側電源隔離。同時，因整流器輸出為負向電壓，續流轉換器就導通轉子的續流，這時，開關觸頭的兩端，恰好，又與轉子繞組、滅磁電阻相并聯，當開關跳閘，斷口分開時，此時，開關觸頭電壓，因有滅磁電阻限制，只能升到轉子滅磁電壓值，發電機轉子隨即進入滅磁過程。
無源滅磁操作保護器的現場安裝、接線與投入試驗操作信號組件，可裝在開關盤或滅磁盤的前面板上；轉子續流轉換器組件，體積也不大，可裝在盤內側板的空余處。操作信號組件的對外連接線只有6根直流220伏正、負電源連接線2根；去封鎖勵磁調節器脈沖的接點連接線2根；開關操作把手跳閘接點、機組保護出口繼電器接點合用的操作連接線1根；去跳滅磁開關的跳閘線1根。轉子續流轉換器組件的對外連接線也只有2根。此外，如果續流轉換器，采用可控硅組件，兩個組件之間，還有光控電源內部連接線2根。現場安裝、接線的工作量不多，可在機組停機小修的機會，進行安裝與接線，和開關的操作試驗。
現場試驗，如有廠用電的試驗電源，就可在機組靜止狀態，先進行滅磁操作保護器試驗；待機組啟動后，再做發電機空載電壓狀態的操作保護器試驗。“無源滅磁操作保護器”現場試驗，無外接試驗儀器的條件下，可直接用數碼攝相機，攝錄滅磁開關跳閘時的弧光與響聲的情景，效果驗證，一目了然。此外，還可利用現場的發電機組的故障錄波器，錄取整流器輸出勵磁電壓，轉子電壓，定子電壓等波形，取得試驗數據，很方便。
在現有自并勵發電機上，裝設了“無源滅磁操作保護器”，是件有益無害的好事。它不會影響勵磁系統的正常調節與運行，也不影響發電機強行勵磁、強行減磁功能。它受命于手動操作、保護動作跳滅磁開關的指令，沒有操作指令，就處于待命狀態。一旦得到滅磁開關的指令，無源滅磁操作保護器立即動作，先行封鎖整流器可控硅的控制極的脈沖，立即停止自動勵磁調節器的工作。當可控硅陽極電壓即時值過零變負的瞬間，轉子續流電流轉換到續流回路，整流器可控硅的通流截止，使電源分隔開，然后，經程控器再跳滅磁開關。即能在開關觸頭分閘的前一瞬間，確保勵磁電源已隔離。此過程轉子電流平穩換流無沖擊，就不會有勵磁變壓器的操作過電壓；開關跳閘時，其斷口電壓數值降低了，又無強烈電弧與噪聲。無源滅磁操作保護器，分開電源的操作，時間極其短暫，不會影響開關的跳閘時間，還會加速轉子滅磁電壓的建立，有利于縮短發電機轉子的滅磁時間。
權利要求1.無源滅磁操作保護器，其特征在于它是由封鎖脈沖啟動、停止繼電器、程控器組成的操作信號組件和轉子續流轉換器組件兩部分構成；封鎖脈沖啟動繼電器，它與開關操作把手跳閘接點、機組保護出口繼電器接點相連接，封鎖脈沖啟動繼電器的開接點之一連接自動勵磁調節器的封脈沖環節；其另一開接點連接附加電源、輔助繼電器和時間繼電器；輔助繼電器的接點連接啟動程控器，按編定的程序連接操作滅磁中間繼電器，使開關跳閘，發信號和自動復歸；時間繼電器的接點連接滅磁中間繼電器，作為開關跳閘的后備；轉子續流轉換器組件是由二極管組件或可控硅組件構成，轉子續流轉換器組件有兩個接線端子，其陰極端與整流器直流側輸出端正極連接，其陽極端與整流器直流側輸出端負極連接。
2.根據權利要求1所述的無源滅磁操作保護器，其特征在于轉子續流轉換器組件的兩個接線端子有對外引出線，編碼07為陽極、08為陰極兩根；引出線編碼08可接到可控硅整流器的輸出側正極和MK滅磁開關相連的一端；引出線編碼07，有兩種接線方式其一、直接接到可控硅整流器輸出側的負極；其二、接到FR滅磁電阻與D1防漏二極管陰極的連接點。
3.根據權利要求1所述的無源滅磁操作保護器，其特征在于二極管組件可以由兩個二極管并聯組成；可控硅組件也是由兩個可控硅并聯組成，可控硅的控制，用光電控制電路控制。
4.根據權利要求1所述的無源滅磁操作保護器，其特征在于封鎖脈沖啟動、停止繼電器、程控器組成的操作信號組件是由下述結構構成滅磁開關操作把手跳閘接點和BCJ保護出口繼電器接點的操作進線，即編碼03，接到FMJ封鎖脈沖繼電器閉接點的一端，FMJ封鎖脈沖繼電器閉接點的另一端，接FMJ封鎖脈沖繼電器啟動線圈，啟動線圈的另一端，經R電阻接到編碼02；AN1按鈕接點的一端，與編碼01相連，；AN1按鈕接點的另一端，與操作進線，編碼03相連；FMJ封鎖脈沖繼電器開接點一端，接到編碼01，FMJ封鎖脈沖繼電器開接點的另一端，接FJ輔助繼電器、附加電源的電源220V輸入側正極、XD1封鎖脈沖信號燈、SJ時間繼電器、和可控硅組件光控元件的一端；編碼02接FJ輔助繼電器、附加電源的電源220V輸入側負極、XD1封鎖脈沖信號燈、SJ時間繼電器、和可控硅組件光控元件的另一端；SJ時間繼電器接點的一端、CKJ程控跳閘繼電器接點的一端，共同接到編碼01，SJ時間繼電器接點的另一端、CKJ程控跳閘繼電器接點的另一端，共同接到MZJ滅磁中間繼電器線圈的一端，MZJ滅磁中間繼電器線圈的另一端，經R電阻接到編碼02；MZJ滅磁中間繼電器開接點一端，接到編碼01，其開接點的另一端，即編碼04對外連線，接到MK開關輔助開接點與HD紅燈相連的一端，MK開關輔助開接點的另一端接到MK跳閘線圈；ZFJ自動復歸繼電器開接點的一端、AN2復歸按鈕的一端，共同接到編碼01，ZFJ自動復歸繼電器開接點的另一端、AN2復歸按鈕的另一端，共同接到FMJ脈沖封鎖繼電器開接點的一端，其開接點的另一端，接到FMJ封鎖脈沖繼電器停止線圈，其線圈的另一端，經R電阻接到編碼02；FJ輔助繼電器開接點的一端，接附加電源的24V輸出側正極，其開接點的另一端接程控器(00100)，該程控器00100接點，接CKJ程控繼電器線圈和XD2程控信號燈的一端，CKJ程控繼電器線圈和XD2程控信號燈的另一端，共同接到附加電源的24V輸出側負極；MZJ滅磁中間繼電器又一開接點的一端，接附加電源的24V輸出側的正極，其開接點的另一端，接程控器(00200)和XD3滅磁信號燈的一端，XD3滅磁信號燈的另一端，接到附加電源24V輸出側的負極；該程控器00200接點，接ZFJ自動復歸繼電器的一端，ZFJ自動復歸繼電器的另一端，接到附加電源24V輸出側的負極；FMJ封鎖脈沖繼電器的開、閉兩用接點，待具體應用時確定，二者擇一，其對外引出線，編碼05、06接到自動勵磁調節器盤。
專利摘要本實用新型涉及一種發電機上的保護器，尤其涉及一種無源滅磁操作保護器。為達到上述目的本實用新型是這樣實現的無源滅磁操作保護器，其特征在于它是由可控硅脈沖封鎖啟動、停止繼電器、程控器組成的操作信號組件和轉子續流轉換器組件構成。本實用新型的優點效果它比前者“無源滅磁自動控制器”，具有電路更簡化，性能更好，可靠性更高，實用性更強，動作時間更短，操作、使用更方便等諸多突出優點。它比前者具有的諸多突出優點，可以使用戶放心、滿意，乃是無源滅磁操作保護器的更加可貴之處。
文檔編號H02H7/08GK2711980SQ200420031520
公開日2005年7月20日 申請日期2004年5月17日 優先權日2004年5月17日
發明者湯鳴招 申請人:湯鳴招