一種氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法
【專利摘要】本發明公開了一種氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法。由于目前缺少準確、統一的基于氧化鋅滅磁電阻現場測試數據的評估計算方法，在測得數據后，只能粗略的看到各組件的特性變化程度和變化趨勢。本發明通過推演新定義氧化鋅滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K來作為判定依據，采用組件最大滅磁能量和組件最大允許能量將該安全性臨界指標換算為相應的安全性臨界值Kact，現場測試得出各組件壓敏電壓后，只需通過計算得出實測組件最小壓敏電壓與其他組件平均壓敏電壓的比值，再與安全性臨界值進行對比既可得出組件安全性的評估結論。本發明解決了氧化鋅滅磁電阻現場測試后的組件安全性計算評估問題，提高了安全性計算評估結論的準確性。
【專利說明】-種氧化待滅磁電阻組件安全性評估方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及發電機滅磁系統使用的氧化鋒非線性滅磁電阻現場實測、仿真計算和 安全性評估領域，具體地說是一種將基于氧化鋒組件伏安特性和機組滅磁電阻配置方式下 推演定義的氧化鋒組件壓敏電壓安全性臨界指標換算為壓敏電壓安全性臨界值，并根據氧 化鋒組件現場實測壓敏電壓數據，將最小壓敏電壓值與其他組件平均壓敏電壓的比值同該 安全性臨界值比較獲得安全性結論的安全性評估方法。

【背景技術】
[0002] 發電機滅磁系統是發變組故障過程中最后一道防線，只有在發變組和其他相關系 統故障過程中快速、可靠滅磁才能保證發變組等主設備的安全，目前在國內的大型發電機 組靜態勵磁系統中廣泛使用氧化鋒狂no)非線性滅磁電阻，滅磁電阻的安全可靠性在滅磁 過程中對實現快速、可靠滅磁起到至關重要的作用。
[0003] 由于缺少準確、統一的基于實測數據的評估計算方法，目前在氧化鋒非線性滅磁 電阻投運后發電廠一般都只是定期進行氧化鋒滅磁電阻組件的壓敏電壓和泄漏電流數據 測量。在測得數據后，只能粗略的看到各組件的特性變化程度和變化趨勢，卻無法準確的 判定當前測量數據下的氧化鋒滅磁電阻組件安全性。當測量后發現個別組件特性變化較大 時，也難W做出是否退出該組件運行的決定。目前，相關標準僅僅粗略的規定了當電阻片實 測壓敏電壓變化率大于5%標稱壓敏電壓時判定為失效。但是當個別組件實測壓敏電壓出 現明顯變化，但未超過5%時，由于該氧化鋒電阻實際投運的安全性與發電機技術參數、滅 磁系統配置方式、滅磁電阻配置參數W及其他正常組件的實測參數均相關，難W簡單的通 過經驗或參考標準來判定該氧化鋒組件是否可W繼續投入運行。因此，大型發電機組的滅 磁系統在嚴重故障工況下滅磁時，由于氧化鋒滅磁電阻特性變化而帶來的安全性不確定問 題使得發電機組及其滅磁系統在運行時面臨很大風險。
[0004] 目前，氧化鋒滅磁電阻是否符合要求都是簡單的現場測試和經驗判斷為準，但是 在標準規定的故障工況下滅磁時，國內缺乏基于現場實測數據的簡單可行、精確有效的安 全性評估方法。使用方無法準確的把握出現特性變化的氧化鋒滅磁電阻組件是否依然能滿 足嚴重故障工況滅磁要求，容易導致滅磁系統不能起到全面的保護作用，在嚴重故障過程 中可能出現特性發生變化的氧化鋒電阻組件燒毀進而無法實現快速、可靠滅磁而導致勵磁 系統和滅磁系統本身、發電機、主變壓器等主設備受損。甚至出現個別氧化鋒電阻組件燒毀 而產生連鎖反應，導致事故擴大的嚴重后果。


【發明內容】

[0005] 本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于機組 最大滅磁能量和實測組件壓敏電壓來精確判定氧化鋒滅磁電阻組件安全性的方法，W解決 目前發電機組配套的成套氧化鋒非線性滅磁電阻在個別組件出現壓敏電壓明顯變化后的 成套氧化鋒滅磁電阻運行安全性評估和判定困難的問題。
[0006] 為此，本發明采用如下的技術方案；一種氧化鋒滅磁電阻組件安全性評估方法，其 步驟如下；1)根據氧化鋒非線性電阻伏安特性，基于機組滅磁電阻配置方式，推演定義一 個氧化鋒滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K ;
[0007] 2)對需要安全評估的整套氧化鋒滅磁電阻進行現場測試，測取并聯組成整套氧化 鋒滅磁電阻的各單個氧化鋒滅磁電阻組件的壓敏電壓數據；
[0008] 3)從步驟2)實測的所有壓敏電壓數據中獲取整套氧化鋒滅磁電阻中的最小壓敏 電壓值山。。《。，并計算其他所有氧化鋒滅磁電阻組件的平均壓敏電壓值;
[000引 4)計算步驟如中最小壓敏電壓值與平均壓敏電壓值的比值 nl OmAave 如-1);
[0010] 5)根據發電機組和勵磁系統參數，W氧化鋒滅磁電阻實測壓敏電壓為基礎數據進 行發電機空載誤強勵和定子出口 H相短路兩種嚴重工況下的滅磁仿真，得到兩種工況下滅 磁時整套氧化鋒滅磁電阻消耗的最大滅磁能量；
[0011] 6)根據最大滅磁能量和制造廠給出的氧化鋒滅磁電阻組件最大允許能量，將氧化 鋒滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K換算為組件安全性臨界值K。。，；
[00哨 7)將最小壓敏電壓值與平均壓敏電壓值的比值與機組在當前 滅磁電阻配置方式下的組件安全性臨界值Katt進行比較，當最小壓敏電壓值與平均壓敏電 壓值的比值> K。。，時，該組件滿足安全性要求，否則判定該組件不安全。
[0013] 進一步，步驟1)中，所述的氧化鋒滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K推演定義 如下：
[0014] a)氧化鋒滅磁電阻組件伏安特性的計算公式如下：
[00巧]U = CX I日 (1)
[0016] 其中；U為電阻兩端電壓，單位為V ;1為流過電阻的電流，單位為A ;C為線性系數， 單位為Q ;目為非線性系數，常數量綱，根據制造廠產品性能參數設定；
[0017] b)設整套氧化鋒滅磁電阻中的并聯總組件數為N，設流過壓敏電壓最小組件的電 流為ImW流過其他組件的總電流為I ，則兩類組件的伏安特性可W表示為：

【權利要求】
1. 一種氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法，其步驟如下：1)根據氧化鋅非線性電阻 伏安特性，基于機組滅磁電阻配置方式，推演定義一個氧化鋅滅磁電阻壓敏電壓安全性臨 界指標K ; 2) 對需要安全評估的整套氧化鋅滅磁電阻進行現場測試，測取并聯組成整套氧化鋅滅 磁電阻的各單個氧化鋅滅磁電阻組件的壓敏電壓數據； 3) 從步驟2)實測的所有壓敏電壓數據中獲取整套氧化鋅滅磁電阻中的最小壓敏電壓 值Unl(lmAmin，并計算其他所有氧化鋅滅磁電阻組件的平均壓敏電壓值; 4) 計算步驟3)中最小壓敏電壓值與平均壓敏電壓值的比值; 5) 根據發電機組和勵磁系統參數，以氧化鋅滅磁電阻實測壓敏電壓為基礎數據進行發 電機空載誤強勵和定子出口三相短路兩種嚴重工況下的滅磁仿真，得到兩種工況下滅磁時 整套氧化鋅滅磁電阻消耗的最大滅磁能量； 6) 根據最大滅磁能量和制造廠給出的氧化鋅滅磁電阻組件最大允許能量，將氧化鋅滅 磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K換算為組件安全性臨界值K ac;t ; 7) 將最小壓敏電壓值與平均壓敏電壓值的比值與機組在當前滅磁 電阻配置方式下的組件安全性臨界值Kac;t進行比較，當最小壓敏電壓值與平均壓敏電壓值 的比值> Kart時，該組件滿足安全性要求，否則判定該組件不安全。
2. 根據權利要求1所述的氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法，其特征在于，步驟1) 中，所述的氧化鋅滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K推演定義如下 ： a) 氧化鋅滅磁電阻組件伏安特性的計算公式如下： U = CXI0 (1) 其中：U為電阻兩端電壓，單位為V ;I為流過電阻的電流，單位為A ;C為線性系數，單位 為Ω ;β為非線性系數，常數量綱，根據制造廠產品性能參數設定； b) 設整套氧化鋅滅磁電阻中的并聯總組件數為Ν，設流過壓敏電壓最小組件的電流為 Imin，流過其他組件的總電流為Ifrl)，則兩類組件的伏安特性可以表示為： Umin = CminImine (2) U = r (、Ν-ι)γ ave[N -1) ave、N -i、、況 ^ ^ 其中Umin，υ_(Ν_υ分別為壓敏電壓最小組件及其他組件兩端電壓，c min為壓敏電壓最小 組件伏安特性的線性系數；為其他組件伏安特性的平均線性系數； 由于各單個氧化鋅滅磁電阻組件采用并聯連接方式，因此各組件端電壓相同： U , = Tl . ^ ave(N-l) min j f ?^(Ν~ι) \β _ η τ β ^ave(N Ι)'' ·γ | * ^min^min (4) ^ανβ(Λ^-Ι) 所有組件電流的總和，即為發電機滅磁電流： If - I(N-1)+Imin ⑶ 其中：If為流過繞組的電流；Imin為流過壓敏電壓最小組件的電流；1〇^為其他組件的 總電流； 由式⑷和式（5)可得： ?>χ-^-χ// 五min : j〇^min X: _^嫌(jV-"_ = _1_ E L'p iUxIf iUxIf (況-1)( c- )1/;+ i C6) ave(TV-l) / \β 二 Cmm _{ E-Emm c Umm(iv-i)J 其中：Pmin、Emin分別為壓敏電壓最小組件在滅磁過程中吸收的功率、能量；P、E分別為 整套滅磁電阻在滅磁過程中吸收的總功率、總能量；U為滅磁電阻兩端實時滅磁電壓； 根據壓敏電壓定義，在壓敏電壓測試時流過各氧化鋅滅磁電阻組件電流均為η倍的 10mA，n為氧化鋅滅磁電阻組件內部并聯支路數，故組件伏安特性線性系數比值即為壓敏電 壓最小組件的壓敏電壓與其他組件的平均壓敏電壓的比值，即： c U min _ w nUimAmm c u (7) 其中：cminS壓敏電壓最小組件伏安特性的線性系數；為其他組件伏安特性的平 均線性系數；Unl_min為壓敏電壓最小組件的壓敏電壓；U nlOmAave(N-1) 為其他組件的平均壓敏電 壓； 由式（6)和式（7)定義氧化鋅滅磁電阻壓敏電壓安全性臨界指標K，計算方法如下： r U ( F - F V K - ^min _ nlOmAmin - min . C,ne(X-l) U"W,nAmi(\-l) KEmm(N ~1)) 其中：E為整套滅磁電阻在滅磁過程中吸收的總能量；Emin為壓敏電壓最小組件在滅磁 過程中吸收的能量。
3. 根據權利要求1或2所述的氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法，其特征在于，步驟 5)中，以MATLAB或PSCAD仿真軟件為基礎平臺，搭建基于發電機組及其勵磁系統實際參數 的滅磁仿真系統，以氧化鋅滅磁電阻實測壓敏電壓為基礎數據，仿真計算標準規定的空載 誤強勵和定子短路兩種嚴重故障工況下整套氧化鋅滅磁電阻消耗的最大滅磁能量，即為整 套氧化鋅滅磁電阻滅磁過程中吸收的總能量。
4. 根據權利要求3所述的氧化鋅滅磁電阻組件安全性評估方法，其特征在于，步驟6) 中，組件安全性臨界值Kac;t的計算中的E和取值方法如下： a) E的取值采用仿真計算得出的整套氧化鋅滅磁電阻消耗的最大滅磁能量； b) 由于氧化鋅滅磁電阻組件吸收的滅磁能量隨壓敏電壓的下降而上升，當實測壓敏電 壓最小的組件隨著壓敏電壓降低，消耗的滅磁能量增加至制造廠給出的組件最大允許能量 時，則到達該組件的安全性臨界值，因此組件安全性臨界值K ac;t計算中Emin的取值采用制造 廠給出的氧化鋅組件最大允許能量。
【文檔編號】G01R31/00GK104237689SQ201410478430
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】吳跨宇, 盧岑岑, 陸海清, 黃曉明, 陸承宇, 樓伯良, 陳新琪, 盧嘉華, 熊鴻韜, 沈軼君, 卓谷穎 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司電力科學研究院