NARI非线性电阻灭磁及过压保护装置使用说明书V2.1国电自动化研究院南瑞电气控制公司目录1. 概述2. 结构及工作原理3. 技术参数4. 安装说明5. 使用和维护6. 附录 1：DMX 系列磁场断路器(本说明书适用于FLM灭磁及过压保护柜、FLK灭磁开关柜、FLR非线性电阻柜)1. 概述同步发电机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场 电流产生的感应电势继续维持故障电流无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路，时间 较长，都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏如果系统对地故障电流足够大时，还要烧铁芯 因此，当电机发生内部故障，在继电保护动作切断主电源的同时，还要求迅速地灭磁所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场储能尽快地减弱到尽可能小的程度最简单的办 法是将励磁回路断开但励磁绕组具有很大的电感，突然断开，会在其两端产生很高的过电 压因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装 置上 去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置为减少故障范围扩大，要求灭磁迅速灭磁时间愈短，短路电流所造成的损害愈小， 一般按同步电机定子绕组电势降低到接近于零所需的时间来评价各种灭磁方法的优劣。
另 外，灭磁时转子过电压不应超过滑环间过电压的容许值自动灭磁系统应满足以下几个要求：(1) 灭磁时间应尽可能短2) 当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围 内，即滑环间容许的过电压值3) 灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠灭磁开关应有足够大容量能遮断发电机 各种可能故障工况下的最大故障转子电流，灭磁耗能元件容量应大于发电机各种 可能故障工况下发电机转子最大储能所需吸收部分非线性灭磁及过电压保护是由氧化锌(ZnO)非线性电阻(也叫压敏电阻)与双断口 直流灭磁开关组合而成的新型灭磁及过电压保护方式，适用于大中型同步发电机转子灭磁及 过电压保护，能快速灭磁，过电压保护性能优良，结构简单，运行维护方便2. 结构及工作原理2.1 系统结构主回路接线原理见图 1图 1 非线性电阻灭磁和过电压保护原理接线图FMK 双断口灭磁开关 FR1 灭磁非线性电阻FR2 ， FR3 过电压保护压敏电阻D 二极管 L 发电机励磁绕组由原理图可见，灭磁系统由三部分组成：(1) FMK：双断口磁场断路器DM4；(2)灭 磁用非线性电阻FR1；(3)过电压保护用非线性电阻FR2、FR32.2 工作原理2.2.1 DM4 开关工作原理DM4 开关是双断口快速空气开关，每个断口均有独立的合闸操作和分闸操作机构，工作 时两断口均应合上。
灭磁时，只要任一断口分断，就能切断磁场电流，保证灭磁的可靠性，DM4开关吹弧能 力强，能快速切断磁场电流保证有较高的建压能力，以便与非线性电阻配合，使非线性电 阻可靠导通2.2.2 氧化锌非线性电阻工作原理氧化锌非线性电阻的伏/安特性见图 2，当电压较低时，流过的电流很小，电阻很大， 当电压超过一定数值后，流过电流急剧上升，等效电阻急剧下降，通常用非线性数3表示其 特性，其定义如下：3 =Go/Ge式中： Go=Io/Uo 为工作点的静态电导Ge=dIo/dUo 为工作点的动态电导由定义可导出U=CIP式中U：为电阻的电压降（伏）I:为电阻通过电流（安）C：为常数，即流通1安时的电压降（伏）显然，B （0〈B <1）值愈小其压敏特性愈好若B =1则为线性电阻，若B =0则为压降恒定 的“理想压敏元件”2.2.3 灭磁装置的工作原理2.2.3.1 发电机正常运行时工况发电机运行时，灭磁开关DM4合闸，发电机励磁电压经二极管或可控硅加在非线性电 阻FR1、FR2、FR3上对于灭磁非线性电阻FR1，因有反向二极管阻断，无正向电流也无反 向电流（当可控硅整流时，因有负电压波，反向只有很小的漏电流）。
对于过电压保护非线 性电阻FR2、FR3因有正向可控硅，在过电压达动作触发之前，可控硅关断，回路无正向电 流，也无反向电流正常时，FR1、FR2、FR3不流过电流，不消耗能量，不影响主回路工作2.2.3.2 发电机正常运行中，发生过电压发电机运行中，过电压保护非线性电阻FR2、FR3原工作点在A1处如果产生过电压 能量，如正向过电压，则当该能量积累使得正向过电压超过过电压动作整定值后，则FR2、 FR3 的控制触发回路启动，可控硅导通非线性电阻两端所加的电压，因超过非线性电阻的压 敏电压值而快速导通，消耗转子过电压能量这时非线性电阻的工作点由原A1点移至A2点， 当过电压能量被释放后，过电压值下降，则工作点又回复到正常工作点A1，这时发电机转子 电压回复正常如发生反向过电压，由非线性电阻FR2、FR3的工作点沿着伏/安特性曲线向 负横轴方向移动，当反向过电压值超过FR2、FR3动作压敏电压拐点后FR2、FR3反向开通， 运行工作点在A3,当过电压能释放完毕后，过电压降低直至消失，非线性电阻FR2、FR3的 工作点又由A3移回至A1点，由上面的分析可知，因发电机转子过电压能量有限，只要FR2、 FR3能量足够大，贝I」发电机转子的电压被有效地限制在-U〜+U之间，这就保护了转子的绝LM LM缘。
2.2.3.3 发电机停机灭磁工况当发电机正常或故障停机时，都可依靠该装置进入快速灭磁并在灭磁过程中控制励磁回 路产生的过电压在安全范围内 FMK 在收到停机指令后两主触头分闸励磁绕组两端电压UL 由下式表示（未计其他绕组感应）：dIUL = I • R + L • LL L dt式中Rl为励磁绕组电阻；L为励磁绕组电感当DM4企图强制切断电流I时，则如• L〈0, FR1工作点向UL减小的方向移动，UL由L dt正变负并且反向幅值增加；非线性电阻电流I由小变大I=I +I o开始I =0，I=I当UL NR L NR K NR K L反向数值达到一定数值时（如图2中A4点）I = I,则I =0开关熄弧以后由励磁绕组 NR L K与FR单独构成放电回路，直到磁场能量通过放电在非线性电阻上转化为热能在放电的过程中随着Inr （即Il）的减小FR1的工乍点则沿着伏一安曲线往回移动在这一过程中励磁绕 组两端所承受的最高反向峰值电压取决于FR1伏一安特性以及灭磁时涌入FR1支路最大电流I，I值要小于灭磁瞬间I的最大可能值，如图2中I对应灭磁反向转子最高电压数值一NM NM L NMUoLM由于磁场断路器所具备的消弧能力足以保证分闸后励磁绕组两端能迅速建立起 FR1 通 流所需要的电压以完成换流（即由Ik=Il转为Inr=Il）。
断路器分闸后可迅速熄弧，将励磁绕 组与励磁电源完全切断，这一过程一般在30毫秒内完成对于FR1的设计与选用将保证在 可能的工况下灭磁转子电压均能被限制在允许值以内由于FR1良好的压敏特性，从换流完 成直到IL衰减接近于零，励磁绕组端电压始终维持较高的大体不变的数值因此，获得较高 的灭磁速度，接近于“理想灭磁过程”图 2 非线性电阻伏/安特性及工作点3. 技术参数非线性电阻灭磁及过电压保护装置的技术参数见表1序号项目参数1整组非线性系数<0.12额定电压（伏）Ue8003额定电流（安）Ie1600 或 25004标称能容量（兆焦）1-4.05分断电流（安）(0.03-3)Ie6转子过压控制值（伏）正向 1500-3500反向 800-25007灭磁电压控制值（伏）800-25008主回路对地出厂试验电压（伏）56009主回路对地现场试验电压（伏）4000-500010每组非线性电阻泄漏电流（微安）<10011灭磁开关机械寿命（次）500012非线性电阻寿命（年）>10注：泄漏电流是指每组非线性电阻两端施加1/3 灭磁电压控制值时，通过每组元件的漏电流4. 安装说明非线性灭磁及过电压保护装置，安装原则上根据配线表或系统设计图进行，但应注意以 下几方面问题：（1） 灭弧罩的安装，为保证安全，装置出所时将双断口灭磁开关灭弧罩取下单独包装发 运，现场灭磁柜就位后需安装灭弧罩，这时一定要将灭弧罩的吹弧线圈连接线接至静触头的 导电铜杆，用螺丝固定在开关支架上，以保证在分断磁场电流时，能产生偏转磁场以达到吹 弧的目的。
如不连接好，将会造成吹弧失败，烧坏开关2） 灭磁开关进出线位置即转子的正负极应严格按图纸要求接，不能反接，否则会造成 灭磁回路不通产生灭磁失败而发生过电压3） 合闸电源容量为直流 220V，50A，1 秒，需由厂用动力电源单独供给4） 操作电源容量为直流 220V，5A5） 过电压动作信号复位回路应按要求接远方控制线5. 使用和维护装置在运行期间必须进行检查和定期维护5.1 灭磁开关按其使用说明书进行检查和维护保养5.2 空载误强励灭磁柜进行空载误强励灭磁后，需经一小时冷却后方能重新投入运行5.3 操作次数5.3.1 正常工况下允许连续操作两次5.3.2 带负荷工况下灭磁带负荷工况下灭磁50 次（包括空载误强励）后，应检查压敏电阻组件的泄漏电流及正 反向过电压保护值5.4 正常使用两年后，应对本装置进行一次全面检查，可在大修或小修时进行，检查灭磁开 关和压敏电阻组件泄漏电流，压敏电压，正反向过电压保护值等当压敏电阻组件泄漏电流大于0.1毫安（或插件泄漏电流大于4X0.1毫安）或压敏电 压变化大于±10%以上时，应予调换5.5 过压保护功能动作后，有信号输出及盘面指示，并保持，运行人员应及时复归计数信号 回路，否则下次过压不能计数。
5.6 应定期检查灭磁开关触头是否光滑，接触是否良好5.7. DM4 开关分合闸故障情况分析5.7.1. DM4开关分闸失败通常原因有两种：其一开关辅助节点位置不到位，造成操作回路不 通，可以通过调整或更换辅助节点来解决；其二分闸机构动作不到位线包损坏或电磁铁铁 芯连动机构行程过长都能造成分闸机构动作不到位，通过调整或更换器件也可以恢复5.7.2. DM4开关合闸失败通常原因也有两种：其一是辅助节点引起；其二是合闸机构线包或 铁芯传动机构消耗的力量太多，或合到位不能扣住通过调整或更换器件都可以恢复6•附录1： DMX磁场断路器我们也可以选用 DMX 磁场断路器作为灭磁开关，与非线性电阻一起完成灭磁功能（详 见 DMX 磁场断路器使用说明书）该断路器主要具有以下优点：（1） 开启式主触头与弧触头的接触系统，采用相同型式的双回转式串联触头结构，以 积木组合方式安装在同一转动的绝缘方轴上整体结构受力对称、动作同步；不同数量触头 相互并联可组合成五个以上电流等级的断路器，两组或四组触头相互串联可组合成两个电压 等级的断路器，其参数范围广，可以满足国内、外大、中、小容量发电机灭磁配套的需要， 以及ZnO非线性电阻灭磁对弧压的特殊需求，更能满足其它线性或非线性电阻的灭磁。
与国 内、外同类产品相比，其结构简单，易于组合与调整，便于维护，具有独创性2） 采用电磁合闸、永磁保持、反磁分闸以及后备电磁分闸的独特传动机构，其双重 分闸功能不存在机构拒动的可能性，采用永磁保持而不用机械锁扣装置，避免了机械磨损， 大大提高了断路器的保护可靠性与使用寿命3） 由永久磁场替代了通常所用的串联吹弧线圈所建立的吹弧系统，及采用短弧栅片 制成。