如何測量滅磁開關(guān)弧壓(滅磁講座之三)

如何測量滅磁開關(guān)弧壓〔滅磁講座之三〕(2023-12-3116:24:00)標簽：開關(guān)弧壓換流公司電阻殘壓測量科聚公司安徽雜談分類：我愛勵磁正如前文所述，滅磁開關(guān)弧壓是一個很重要參數(shù)，開關(guān)廠家需要計算和設計這個參數(shù)，勵磁廠家需要使用這個參數(shù)，我們現(xiàn)場勵磁技術(shù)人員那么要關(guān)注這個參數(shù)，必要時應該測量這個參數(shù)。

不要以為這個參數(shù)可以在發(fā)電機勵磁回路測量的到，實際上，我們在發(fā)電機勵磁回路測量的滅磁開關(guān)弧壓，是一個受到電源電壓，特別受到滅磁電阻電壓限制的弧壓，而不是我們滅磁開關(guān)選型所需要的開關(guān)弧壓。

我們還是用這個經(jīng)典的發(fā)電機滅磁原理圖來分析。由于采用的是氧化性滅磁電阻，其穩(wěn)壓特性很好，當轉(zhuǎn)子反向電壓大于滅磁電阻的擊穿電壓后，滅磁開關(guān)電流從開始轉(zhuǎn)移到到換流結(jié)束，滅磁電阻兩端電壓根本維持不變，這里用UL表示。這里的滅磁電阻擊穿電壓，其專業(yè)名稱是滅磁電阻殘壓，是大電流下的電阻電壓。按照基爾霍夫定律定律來看，Uk-Uz-UL=0，那么Uk=Uz+UL；Ik+IRv-IL=0，那么IL=Ik+IRv。滅磁前Uk=0，Uz=UL；IL=Ik，IRv=0。滅磁瞬間，按照大電感回路的換路定律，IL不變，要想讓開關(guān)分斷即Ik=0，那么需要滅磁電阻導通即IRv=IL，而滅磁電阻導通，那么需要外加UL足夠大。在Uz不變的情況下，只有Uk足夠大，才能使UL足夠大，于是我們說Uk≥Uz+UL就是保證電阻滅磁方式成功滅磁換流的關(guān)鍵公式。

在上圖中，我們假設氧化鋅電阻的殘壓選為1000V，滅磁過程中Uz也是1000V，按照基爾霍夫電壓定律，Uk必須大于或等于2000V，才能使UL等于或到達1000V，才能讓這個氧化鋅滅磁電阻導通，才能使IRv=IL，Ik=0，滅磁換流才能成功。那么是不是這個滅磁開關(guān)的弧壓就是2000V呢？顯然不是！這個2000V只是此回路滅磁過程中的開關(guān)弧壓，而不是這個開關(guān)所具有的最大弧壓。如果我們選用2000V的滅磁電阻殘壓，如果開關(guān)設計的弧壓高于3000V，此時的Uk=3000V，滅磁也換流成功。

所以，我們在發(fā)電機勵磁回路測量的滅磁開關(guān)弧壓，是一個受到整流電壓和滅磁電阻電壓限制的開關(guān)弧壓，整流電壓高，開關(guān)弧壓也就高；滅磁電阻殘壓高，開關(guān)弧壓也就高。下面我們來看三種不同滅磁電流條件下的滅磁波形，除了進一步說明這個結(jié)論外外，更重要的是培訓分析滅磁波形能力。

〔在上圖中淺藍色是開關(guān)電流Ik，黑色是轉(zhuǎn)子電壓UL，紅色是開關(guān)電壓Uk,軍綠色是滅磁電阻電流IRv。滅磁前為UL正向，Ik=1500A，Uk=0，IRv=0；大約在60ms跳開關(guān)，Uk拉弧建壓，UL由正變負，隨著Uk的不斷升高，UL也迅速增加，當Uk≥1500V時，換流成功，Ik=0，IRv=1500A，UL=1200且根本維持不變，直到滅磁完成；整個滅磁時間為390ms〕

〔在上圖中，滅磁前Ik=3000A，Uk=0，IRv=0；大約在75ms跳開關(guān)，Uk帶著UL快速上升，當Uk≥2000V時，換流成功，Ik=0，IRv=3000A，Uk=1500V根本不變，充分顯示了氧化鋅滅磁電阻的穩(wěn)壓特點，使得滅磁電流按照線性快速衰減，整個滅磁時間1.2秒，滅磁能量按照電壓乘以電流再乘以時間，得出焦耳數(shù)量〕

〔在上圖中，滅磁前Ik=300A，Uk=0，IRv=0；大約在80ms跳開關(guān)，Uk和UL快速上升，當Uk≥1400V時，換流成功，Ik=0，IRv=300A，Uk=1100V，滅磁時間170ms，這是一個小電流下的滅磁錄波〕上面這三個滅磁錄波，是安徽時代科聚電氣試驗法國CEX98-2560-4.1〔4個滅弧斷口，配4個滅磁罩〕的滅磁波形，這顯然是帶著滅磁電阻的滅磁錄波，而真真試驗滅磁開關(guān)的弧壓，必須去掉滅磁電阻才行，這里將RV用紅色框起來，表示下面的回路中沒有這個滅磁電阻。利用上面這個電感回路進行滅磁試驗，就能夠得到我們在開關(guān)選型中需要的開關(guān)弧壓參數(shù)，安徽科聚公司提供了兩個錄波圖，如以下圖所示。

〔在上圖中，跳開關(guān)前Ik=1450A，Uk=0；大約在40ms跳開關(guān)，Ik快速下降，而Uk快速上升，測得開關(guān)弧壓為3250V〕

〔在上圖中，跳開關(guān)前Ik=1700A，Uk=0；大約在40ms跳開關(guān)，測得開關(guān)弧壓為4400V〕總結(jié)上述兩個錄波，我們得到CEX98-2560-4.1的開關(guān)弧壓有兩個，如果科聚公司再進行同樣參數(shù)的開關(guān)弧壓試驗，我們就會得到四個不同的弧壓值，因為弧壓的分散性較大，它與以下因素有關(guān)：1、首先與開關(guān)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如滅弧罩結(jié)構(gòu)〔尺寸、長弧短弧、柵片數(shù)目等〕、吹弧措施(氣吹、磁吹)、引弧系統(tǒng)。

2、其次與電流大小有關(guān)，特別是用吹弧線圈磁吹時〔如CEX開關(guān)〕，電流太小使吹弧磁場過弱，導致弧壓降低；但有的開關(guān)〔如DM4〕在電流過大時弧壓也會降低。

3、最后與回路電感有關(guān)，回路電感太小使感應電勢減小，弧壓也會降低。

4、電弧具有隨機性，以上條件不變時，弧壓也會有變化。

那么，如何決定CEX98-2560-4.1的開關(guān)弧壓呢？本人將繼續(xù)在以后的滅磁技術(shù)講座中進行專題分析，現(xiàn)在首先祝廣闊讀者新年愉快，身體健康。

最后告訴大家的是，安徽科聚公司是我國目前進行滅磁開關(guān)試驗最有經(jīng)驗的科研單位，依托中科院合肥等離子體研究院，成功進行了許多滅磁開關(guān)的弧壓試驗，是我們委托滅磁開關(guān)試