本實(shí)用新型涉及一種基于電子跨接器冗余觸發(fā)電路的發(fā)電機(jī)滅磁回路，屬于電力系統(tǒng)勵(lì)磁控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

滅磁技術(shù)應(yīng)用在當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或發(fā)電機(jī)主變壓器內(nèi)部以及發(fā)電機(jī)端至發(fā)電機(jī)或負(fù)荷開(kāi)關(guān)之間發(fā)生短路事故時(shí)，在繼電保護(hù)將動(dòng)作跳閘的同時(shí)，啟動(dòng)滅磁系統(tǒng)切斷發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源并盡快地消耗勵(lì)磁繞組儲(chǔ)存的能量，使轉(zhuǎn)子電流盡快衰減、快速降低發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)和短路電流，以減少短路電流導(dǎo)致絕緣燒壞、導(dǎo)體熔化或鐵芯燒損等發(fā)電機(jī)、變壓器損壞或事故擴(kuò)大的可能性。

近年來(lái)隨著發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，對(duì)滅磁可靠性的要求越來(lái)越高，而目前市場(chǎng)上的直流斷路器降壓及熄弧能力有其局限。在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，也曾出現(xiàn)滅磁失敗而引起轉(zhuǎn)子過(guò)壓，造成轉(zhuǎn)子磁極擊穿，燒毀滅磁開(kāi)關(guān)及勵(lì)磁設(shè)備等重大事故。

現(xiàn)有滅磁電路中多采用機(jī)械式跨接器，而大型發(fā)電機(jī)組滅磁裝置普遍采用國(guó)外進(jìn)口斷路器作為機(jī)械跨接器使用，存在發(fā)電機(jī)事故滅磁時(shí)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)、成本高、且機(jī)械觸頭容易磨損等不足。國(guó)外的滅磁電路有采用電子跨接器代替機(jī)械跨接器，雖然降低了成本但也降低了可靠性。也有滅磁電路采用電子跨接器和機(jī)械跨接器冗余設(shè)計(jì)，這種方式增加了滅磁可靠性的同時(shí)也增加了成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種基于電子跨接器冗余觸發(fā)電路的發(fā)電機(jī)滅磁回路，采用兩種基于不同原理的觸發(fā)模式，一種是利用定時(shí)器件實(shí)現(xiàn)多諧震蕩產(chǎn)生脈沖的有源觸發(fā)電路，一種是通過(guò)高壓隔離繼電器利用主回路電壓自取能產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的無(wú)源觸發(fā)電路，提供穩(wěn)定可靠的電子跨接器控制電路，可滿足大容量機(jī)組對(duì)于滅磁系統(tǒng)的可靠性和安全性要求。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于電子跨接器冗余觸發(fā)電路的發(fā)電機(jī)滅磁回路，滅磁電阻串聯(lián)兩組同向并聯(lián)的可控硅后并聯(lián)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端，其特征是，還包括有源觸發(fā)電路和無(wú)源觸發(fā)電路，所述有源觸發(fā)電路的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，其輸出端分別連接兩組可控硅的控制極，所述無(wú)源觸發(fā)電路的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，其輸出端連接兩組可控硅的控制極。

進(jìn)一步的，有源觸發(fā)電路包括電源模塊、依次串聯(lián)的脈沖發(fā)生模塊、功率放大模塊和脈沖隔離模塊，電源模塊提供工作電源至脈沖發(fā)生模塊、功率放大模塊和脈沖隔離模塊，脈沖發(fā)生模塊的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，脈沖隔離模塊的輸出端連接兩組可控硅的控制極。

進(jìn)一步的，還包括故障檢測(cè)模塊，故障檢測(cè)模塊并聯(lián)在脈沖發(fā)生模塊兩端，用于檢測(cè)脈沖發(fā)生模塊輸出的脈沖信號(hào)。

進(jìn)一步的，脈沖發(fā)生模塊采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，故障檢測(cè)模塊采用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

進(jìn)一步的，無(wú)源觸發(fā)電路包括串聯(lián)的隔離繼電器模塊和觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊，隔離繼電器模塊的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊的輸出端連接兩組可控硅的控制極。

進(jìn)一步的，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R1，電阻R2一端連接可控硅T1的陽(yáng)極A1，另一端串聯(lián)電阻R1后連接可控硅T1的陰極K1，電阻R2與電阻R1連接的電節(jié)點(diǎn)與可控硅T1和可控硅T2的控制極連接，電阻R2的兩端并聯(lián)二極管D2，二極管D2的陽(yáng)極連接可控硅T1的陽(yáng)極A1，電阻R1的兩端并聯(lián)二極管D1，二極管D1的陰極連接可控硅T1的控制極G1，隔離繼電器模塊包括繼電器K1，繼電器K1的線圈串接在控制節(jié)點(diǎn)S回路中，繼電器K1的觸點(diǎn)串接在電阻R2與電阻R1之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是：本實(shí)用新型采用兩種觸發(fā)方式相結(jié)合的控制電路設(shè)計(jì)，一種是利用定時(shí)器件實(shí)現(xiàn)多諧震蕩產(chǎn)生脈沖的有源觸發(fā)電路，這種方式隔離強(qiáng)度高，觸發(fā)迅速；一種是通過(guò)高壓隔離繼電器利用主回路電壓自取能產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的無(wú)源觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)不依賴于外部供電，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性更高，發(fā)揮了兩者的優(yōu)點(diǎn)，采用兩組可控硅組件，實(shí)現(xiàn)電子式開(kāi)關(guān)的冗余，進(jìn)一步提高了滅磁回路的可靠性，滿足大容量機(jī)組對(duì)于滅磁系統(tǒng)的可靠性和安全性要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型滅磁回路的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型冗余觸發(fā)電路的原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型有源觸發(fā)電路一實(shí)施例的電路圖；

圖4是本實(shí)用新型無(wú)源觸發(fā)電路一實(shí)施例的電路圖。

附圖標(biāo)記：M、脈沖控制電路；M1、有源觸發(fā)電路；M2、無(wú)源觸發(fā)電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

在大型發(fā)電機(jī)滅磁回路中跨接器的基本工作原理為：在勵(lì)磁裝置中，滅磁回路的主要功能是在發(fā)電機(jī)故障時(shí)能及時(shí)接入滅磁電阻形成滅磁回路，與滅磁開(kāi)關(guān)配合快速完成轉(zhuǎn)子能量的轉(zhuǎn)移，達(dá)到保護(hù)勵(lì)磁裝置和發(fā)電機(jī)的目的。在發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，不需要投入滅磁電阻，因此需要跨接器來(lái)實(shí)現(xiàn)回路的接通與斷開(kāi)。正常運(yùn)行時(shí)滅磁開(kāi)關(guān)閉合，跨接器斷開(kāi)狀態(tài)，滅磁電阻與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不形成回路。當(dāng)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)發(fā)出，控制信號(hào)通過(guò)控制電路使得跨接器閉合，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與滅磁電阻形成回路，滅磁開(kāi)始。

本實(shí)用新型提供了一種基于電子跨接器冗余觸發(fā)電路的發(fā)電機(jī)滅磁回路，冗余觸發(fā)電路的電子跨接器設(shè)計(jì)如圖1所示，圖中L為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，F(xiàn)MK為滅磁開(kāi)關(guān)，在發(fā)電機(jī)滅磁回路中，兩組同向并聯(lián)的可控硅T1和T2作為電子跨接器，滅磁電阻R串聯(lián)兩組同向并聯(lián)的可控硅T1和T2后并聯(lián)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端，脈沖控制電路M的輸出端連接可控硅T1、T2的控制極G1和G2，為代替滅磁開(kāi)關(guān)常閉觸頭或者專門(mén)的機(jī)械跨接器實(shí)現(xiàn)開(kāi)通關(guān)斷功能，脈沖控制電路M的輸入端（控制節(jié)點(diǎn)S）與滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)連接（圖1中未畫(huà)出）。勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行中，脈沖控制電路M不發(fā)送脈沖信號(hào)，可控硅不會(huì)導(dǎo)通，滅磁電阻不接入回路。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)出滅磁開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)，該信號(hào)同時(shí)作為控制節(jié)點(diǎn)S信號(hào)，通過(guò)脈沖控制電路M發(fā)出脈沖信號(hào)給可控硅T1、T2，可控硅導(dǎo)通配合滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳閘將線性滅磁電阻R接入滅磁回路，快速將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中。

脈沖控制電路M包括有源觸發(fā)電路M1和無(wú)源觸發(fā)電路M2兩種觸發(fā)方式，這兩種電路相互配合既可達(dá)到快速滅磁且降低成本的目的，又增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

其中有源觸發(fā)電路M1為有源多諧震蕩器觸發(fā)方式，如圖2所示，有源觸發(fā)電路M1包括電源模塊、依次串聯(lián)的脈沖發(fā)生模塊、功率放大模塊和脈沖隔離模塊，電源模塊提供工作電源至脈沖發(fā)生模塊、功率放大模塊和脈沖隔離模塊，脈沖發(fā)生模塊的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，脈沖隔離模塊的輸出端連接兩組可控硅的控制極。

為了更好的檢測(cè)有源觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，進(jìn)一步的，還包括故障檢測(cè)模塊，故障檢測(cè)模塊并聯(lián)在脈沖發(fā)生模塊兩端，用于檢測(cè)脈沖發(fā)生模塊輸出的脈沖信號(hào)。

有源觸發(fā)電路M1的具體實(shí)施例電路圖如圖3所示，脈沖發(fā)生模塊采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，故障檢測(cè)模塊采用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。功率放大模塊采用MOS管，脈沖隔離模塊采用變壓器TR，故障檢測(cè)模塊并聯(lián)在MOS管的漏極D和源極S之間，對(duì)脈沖發(fā)生模塊產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。電源模塊和控制節(jié)點(diǎn)S從外部輸入，正常運(yùn)行時(shí)S斷開(kāi)，則整個(gè)回路不工作。當(dāng)發(fā)出滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳閘信號(hào)，控制節(jié)點(diǎn)S閉合，觸發(fā)有源觸發(fā)電路M1回路開(kāi)始工作。其工作原理是：555定時(shí)器通過(guò)外圍的電路設(shè)計(jì)組成多諧振蕩器，產(chǎn)生一定占空比和頻率的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)控制MOS管開(kāi)通和關(guān)斷，從而產(chǎn)生流過(guò)變壓器TR原邊的脈動(dòng)電流，變壓器TR副邊輸出具有足夠觸發(fā)強(qiáng)度和上升速率的觸發(fā)信號(hào)，控制外部可控硅T1和T2開(kāi)通，滅磁電阻R與轉(zhuǎn)子側(cè)形成回路進(jìn)行滅磁。同時(shí)設(shè)計(jì)掉脈沖檢測(cè)功能，當(dāng)脈沖正常時(shí)，MOS管的D極輸出脈沖信號(hào)，故障檢測(cè)模塊輸出高電平，當(dāng)脈沖丟失時(shí)，D極輸出為高電平信號(hào)，故障檢測(cè)模塊則輸出低電平，通過(guò)檢測(cè)脈沖信號(hào)是否正常，可以及時(shí)知道故障以便維修，降低維護(hù)成本。有源多諧震蕩器觸發(fā)方式通過(guò)定時(shí)器件設(shè)計(jì)電路作為脈沖發(fā)生模塊，產(chǎn)生脈沖觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、隔離等電路形成最終的觸發(fā)信號(hào)。這種方式隔離強(qiáng)度高，觸發(fā)迅速。

無(wú)源觸發(fā)電路包括串聯(lián)的隔離繼電器模塊和觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊，隔離繼電器模塊的輸入端連接滅磁開(kāi)關(guān)的分閘控制信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊的輸出端連接兩組可控硅的控制極。

無(wú)源觸發(fā)電路M2的具體實(shí)施例電路圖如圖4所示，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R1，電阻R2一端連接可控硅T1的陽(yáng)極A1，另一端串聯(lián)電阻R1后連接可控硅T1的陰極K1，電阻R2與電阻R1連接的電節(jié)點(diǎn)與可控硅T1的控制極G1和可控硅T2的控制極G2連接（圖4中僅以可控硅T1為例），電阻R2的兩端并聯(lián)二極管D2，二極管D2的陽(yáng)極連接可控硅T1的陽(yáng)極A1，電阻R1的兩端并聯(lián)二極管D1，二極管D1的陰極連接可控硅T1的控制極G1，隔離繼電器模塊包括繼電器K1，繼電器K1的線圈串接在控制節(jié)點(diǎn)S回路中，繼電器K1的觸點(diǎn)串接在電阻R2與電阻R1之間。無(wú)源觸發(fā)電路M2為無(wú)源主回路自取能觸發(fā)模式，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)FMK閉合，外部控制節(jié)點(diǎn)S斷開(kāi)，繼電器K1不得電，可控硅T1不導(dǎo)通，滅磁電阻R不接入回路。當(dāng)發(fā)出滅磁開(kāi)關(guān)FMK跳閘信號(hào)時(shí)，控制節(jié)點(diǎn)S閉合，繼電器K1得電，觸點(diǎn)閉合，由于轉(zhuǎn)子電流方向不能突變，則轉(zhuǎn)子兩端電壓由a正b負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)閎正a負(fù)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)與滅磁電阻R、電阻R2和電阻R1形成回路，可控硅T1的AK兩極變?yōu)檎螂妷?，同時(shí)通過(guò)電阻R1分壓使得GK兩極存在正向壓降，形成觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)GK兩極電壓大于可控硅T1導(dǎo)通電壓，則使可控硅T1導(dǎo)通，滅磁電阻R接入回路進(jìn)行滅磁。因此只需轉(zhuǎn)子側(cè)有一點(diǎn)反向電壓，晶閘管就可導(dǎo)通將滅磁電阻R接入與轉(zhuǎn)子形成滅磁回路，消耗轉(zhuǎn)子線圈儲(chǔ)存的能量達(dá)到滅磁目的?？刂乒?jié)點(diǎn)S閉合則高壓隔離繼電器K1動(dòng)作，通過(guò)其常開(kāi)觸點(diǎn)將主回路接入觸發(fā)回路作為產(chǎn)生脈沖的電源。觸發(fā)信號(hào)不依賴于外部供電，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性更高。

無(wú)源觸發(fā)電路M2的實(shí)施例中以可控硅T1為例，對(duì)于可控硅T2，原理是相同的。采用兩個(gè)可控硅同向并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)的電子開(kāi)關(guān)的冗余，即當(dāng)其中一個(gè)可控硅損壞時(shí)，另一個(gè)可控硅可保證電子跨接器的正常開(kāi)關(guān)，當(dāng)然也可以考慮兩個(gè)以上的可控硅同向并聯(lián)，通常兩個(gè)可控硅同時(shí)出現(xiàn)損壞的可能性很小，因此本實(shí)用新型以兩個(gè)為例，但不限于兩個(gè)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。