磁开关是有益的），最后延时6到7毫秒（对于50赫兹而言）跳直流灭磁开关。 灭磁系统设计原则
由于当今大多采用氧化锌非线性电阻灭磁，所以以下的讨论都是基于氧化锌非线性电阻。采用碳化硅灭磁时与氧化锌非线性电阻灭磁设计的原则类似。而对于线性电阻的灭磁，所要考虑的仅仅是灭磁电阻以及电阻功率的选取，标准中有确切规定，在此也不作详细论述。 2.5.2、灭磁系统设计考虑工况
灭磁系统设计所需考虑的工况，目前在国内有些争议。一是建议按照额定负载下，发电机机端三相短路的工况考核灭磁系统电流、能容以及需要建立的弧压。二是认为在空载发电机励磁失控误强励的工况来考核。
通常认为最危险的工况是空载励磁失控误强励。此时开关面临应对整流输出直流电压和灭磁残压的叠加，并且电流也上升到失控强励的电流（此电流值不会比三相短路电流小），而且可以证明此时发电机储存的能量比三相短路的能量要大。因而采用此工况是合适的。具体参见附录[4]。
灭磁系统的任务是以尽快的速度消灭磁场能量，使发电机电压消失，使事故程度降低到最小。那么灭磁设计的原则就是：a)能够转移电流实现灭磁、b)安全转移能量、c)快速消耗能量，其重要性依次递减。所以，选择灭磁方式、考核灭磁参数和配置首要的前提是考虑能够在最恶劣工况下灭磁，否则快速都是空谈。
2.5.3、灭磁设计需要考虑的几个问题
ZnO（这里以及文中其他地方所提到的ZnO均是指低场强高能量的非线性ZnO电阻）与SiC相比有较强的非线性特性，在灭磁过程中磁场电压几乎不变，灭磁速度快，可以使发电机的灭磁更接近于理想灭磁，因此在我国得到了广泛的应用。本文主要针对ZnO灭磁设计中值得注意的问题展开讨论。
在灭磁主回路确定的前提下，ZnO灭磁的设计中主要考虑的问题包括：灭磁能容的估算、灭磁阀片最大允许通流能力、灭磁装置最大允许电流、灭磁电阻的残压、灭磁电阻正反向荷电率、并联支路灭磁电阻的均流和均能等。 1）灭磁容量的计算
根据ZnO阀片的试验结果，ZnO阀片的最大能容远远大于其标称容量。ZnO非线性电阻的能容量不是设计中最重要的因素，因为ZnO容量基本能够满足灭磁支路最大允许电流时的
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能容，而非线性灭磁电阻的损坏主要是由短时过电流以及长期老化引起。以火电135MW自并激机组为例，根据能容的计算，一般都在2MJ以下，而发电机的额定励磁电流一般在1300A以上。IEC37.18标准规定，发电机最大可能产生的励磁电流为额定励磁电流的3倍，即3900A以上。一般非线性灭磁电阻的并联支路数在32路以上，甚至不少于40支路，当采用两个阀片串联时，则阀片数量不少于80片。而阀片的实际能容都在30KJ以上，大多数阀片的最大能容在50-60KJ以上。也就是说，当ZnO并联支路数满足要求时，一般阀片的总能容都远远在灭磁能容的计算值之上。
这里有两点值得大家注意：第一，在我们在考虑最危险灭磁工况时，灭磁阀片的能容不应该简单地考虑阀片的标称能容，而应该考虑阀片的最大能容，在此基础上考虑均能、均流因素以及一定的裕量。也就是说，在考虑发电机最危险灭磁工况时，阀片的每片能容按30KJ计算是可行的。第二，理论上同样配比的材料烧制出的阀片的能容与阀片的体积成正比，所以同样截面的ZnO阀片，残压较高的阀片应该具有较大的能容。 2）灭磁阀片的最大通流能力
使用ZnO非线性电阻，必须了解ZnO阀片自身的最大通流能力，并做好各个支路的均流措施，以保证在最恶劣的工况灭磁时，流过灭磁装置的任何一个ZnO支路的最大电流值不超过它允许通过的最大电流值。
我国目前生产ZnO的厂家生产的阀片标称电流一般都在100A，而实际的最大通流能力一般都不小于200A，但在采用ZnO非线性电阻时，考虑到实际应用中的均流和安全裕量，一般按每支路100A考虑，并根据发电机的额定励磁电流确定所需要并联的ZnO非线性电阻的支路数。例如，当一个机组的额定励磁电流为3000A时，考虑到最严重的情况下，发电机的转子电流可能达到3*3000=9000A，据此选择并联的ZnO支路数应该不少于9000/100=90。 3）灭磁装置最大允许电流
灭磁装置的最大允许电流应该大于三倍的发电机额定励磁电流，只有这样才能保证当发电机发生空载误强励或者三相短路这样的最恶劣的工况时，流过每个ZnO非线性电阻支路的电流都不大于其最大允许电流，即保证在任何工况下能够实现可靠灭磁。
确定了灭磁装置的最大电流以后，我们便可以根据灭磁阀片的最大通流能力和并联ZnO支路的均流情况选择合理的支路数，从而保证每个ZnO支路都是安全的。所以ZnO各个并联支路的均流是个很重要的指标，因为如果ZnO并联支路均流不好，即使ZNO阀片的通流能力很强，当运行在较大的灭磁工况时，可能会因为ZnO支路的均流问题，而使得一些支路流过的电流超过其允许的最大电流而损坏，而另一些支路却只有很小的电流通过，没有能够充分
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发挥其应有的作用。 4）灭磁电阻的残压
在设计ZnO非线性灭磁时，要考虑到ZnO非线性电阻通过较大电流时的残压。仅仅知道10毫安的残压是不充分的，事实上也没有太大的意义。作为灭磁装置的设计人员最应该关心的是ZnO通过较大电流时各个支路的残压是否非常接近，为了使并联的ZnO支路能够在比较恶劣的工况下有好的均流效果，ZnO的残压在最大允许工作电流附近应该尽可能相等。因为如果ZnO支路仅仅在10毫安时残压非常接近，那么在灭磁电流很小时，并联ZnO支路可能有较好的均流效果，而当灭磁电流较大时，则会因为ZnO各支路在大电流时的残压有较大差别而导致并联ZnO支路均流恶化。
事实上我们知道，在小电流时即使并联ZnO支路均流很差也是无关紧要的，因为各ZnO支路通过的电流都远远小于其允许通过的最大电流，不会对ZnO造成损坏，也不会导致严重的老化不均匀；更重要的是，正常情况下的灭磁均采用逆变灭磁，因此采用ZnO灭磁时，小灭磁电流的工况少有发生。而真正采用ZnO灭磁往往是在故障情况下，一般此时的灭磁电流都比较大。所以，正如灭磁电阻能容不应该简单地考虑标称能容一样，灭磁设计更多的应该考虑大电流的工况。 5）灭磁电阻的荷电率
非线性电阻的荷电率包括正向荷电率和反向荷电率，但对灭磁电阻来说一般正向荷电率都比较高，为可控硅阳极电压的最大值，所以在ZnO非线性灭磁电阻的支路里都有反向二极管以阻止ZnO非线性电阻的正向泄露。当然当二极管的泄露电流比较大，而ZnO的并联支路又比较少时，如果平均每个ZnO支路的泄露电流大于50微安，还应在ZnO支路旁并联线性电阻以减小ZnO支路的泄露电流，防止ZnO的老化。由上述可得，非线性电阻荷电率一般考虑的多为反向荷电率。而对于过电压保护支路的ZnO非线性电阻，由于它的残压设计都比灭磁的非线性电阻要高，所以其反向荷电率不需要考虑，而只需考虑正向荷电率。
所以，在灭磁设计中，对于灭磁支路，还应注意校验可控硅整流输出的反向电压的最大值是否大于ZnO非线性灭磁电阻允许长期施加的电压值，即要保证灭磁用ZnO非线性电阻的反向荷电率不大于0.6。换句话说，当调节装置的控制角小于空载控制角时，可控硅整流装置输出电压的最小瞬时值（即负的最大值）不应该大于灭磁用ZnO阀片10毫安时残压的60%。对于过压保护支路，则需要校验可控硅阳极电压的最大值是否大于ZnO过压保护电阻允许长期施加的电压值，即要保证过压用ZnO非线性电阻的正向荷电率不大于0.6，或可控硅阳极电压的最大值不大于ZnO阀片10毫安残压的60%，如果不能满足条件，则需要在ZnO过压
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保护支路的正方向增加跨接器。
6）并联的ZnO非线性电阻支路的均流和均能
首先应当说明的是，均流是指无论何种灭磁工况下，同一台机组采用的ZnO并联支路间的电流近似相等；均能则是指无论何种灭磁工况下，同一台机组所有参与灭磁的ZnO阀片单位体积吸收的能量近似相等。
为了保证并联ZnO支路的均流和均能，选择伏安特性完全相同的ZnO支路并联是最理想的办法，但实际应用中很难做到这一点，所以在选择伏安特性尽可能相近的ZnO阀片以后，为了达到均流和均能的目的，通常还需要采用一定的均流措施。
目前普遍采用的均流措施主要有：
a. 在每个ZnO支路串联一个小阻值的线性电阻 b. 在每个ZnO支路串联一个快熔 c. 在每个ZnO支路串联一个PTC支路
其中方法a、b的实现原理基本相同，都是利用电阻或者快熔上的压降实现均流，同时靠电阻或者快熔实现支路的过流保护；方法c则是利用PTC的正温度特性实现均流，当某个支路ZnO的残压较低时，流过该支路的电流就比其他支路要大，这样与之串联的PTC将产生更多的热量，引起其阻值上升，从而起到使该支路电流减小的目的。这是一种负反馈式的动态均流方法，理论上讲它最有效，而且安装比较容易。目前这种方法之所以没有得到广泛应用，是因为该项技术还不够成熟，PTC电阻选择比较困难，成本也较高。
2.5.4、ZnO阀片的选择
实际上，目前ZnO的配料和烧制工艺已经比较成熟。在ZnO的配料和制造工艺确定后，ZnO阀片的最大允许工作场强和最大通流能力也随之确定，所以ZnO阀片的残压只与其厚度有关，换句话说ZnO的能容只与ZnO的厚度和横向有效截面积有关。所以在可能的情况下应该减少ZnO阀片的串联数量，而且尽量选择厚度较厚，有效截面积较大的阀片（当然还要考虑大电流时的集肤效应）。
此外由于ZnO的配料和烧制工艺直接影响到ZnO阀片的性能，同一批阀片如果厚度不一样，则其烧制效果就可能有差别；同样不是同一批的阀片则可能因为配料和烧制的差异而使得材料系数不尽相同。所以我们应该尽量选用同一批残压相近（厚度接近）的阀片，因为只有这样的阀片，其特性最为相近，才最容易实现均流。
特别地，对于具有相同非线性特性的阀片，只要保证各并联支路间有非常接近的非线性
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特性，它们就很容易在全范围内均流，而且在并联支路实现均流的同时也就实现了阀片间按单位体积的均能；对于不同非线性特性的阀片，尽管它们有可能保证不同并联支路串联叠加后的非线性特性在全范围内非常接近，即可以实现不同支路阀片间在全范围内的的单位体积均能，但它不能保证串联阀片间的单位体积均能。
在实际应用中可以发现，ZnO的击穿大多为ZnO阀片的边缘表面放电所致，而很少发生边缘击穿，所以虽然低密度高场强的ZnO材料研究已经取得了大的突破，但就目前应用来看，低密度高场强的ZnO的材料系数还有待于进一步降低。
2.5.5、灭磁系统参数复核
为了保证灭磁设计的可靠性，在灭磁设计完成以后还必须按下述原则复核灭磁系统参数：
a. 按照能够转移电流为前提的原则，要求磁场断路器在最恶劣工况下分断磁场电流时
能够建立足够高的弧压，以确保换流成功；
b. 灭磁残压要求按最大可能灭磁电流复核，避免额定参数与恶劣参数相矛盾； c. 灭磁能容需要考虑到灭磁电阻损坏的情况，保证一定的冗余度。
2.5.6、 灭磁系统用部件介绍 1）磁场断路器关键参数
灭磁系统的主要部件是直流磁场断路器或交流断路器。目前国内对于交流真空开关的研究比较多。其主要问题是交流开关在交流灭磁系统中能否承受一个或两个周波的连续燃弧过程真空开关触头之间的间隙比较小，容易形成燃弧，问题在于电流过零时能否熄弧，熄弧后是否会重燃，另外反向恢复电压能否将之击穿。交流灭磁中，只要能够顺利转移电流，开关一般不存在反向恢复电压；因此关键问题是开关能否连续进行两周波的燃弧，即开关的遮断能容多大。对于容量较小的机组，诸如励磁电源交流侧电压不超过1000V的励磁系统，完全可以采用额定工作电压为1000V的ABB低压交流开关，它有一定遮断容量，比较适合在中型机组交流灭磁中采用。
直流磁场断路器考核的参数比较多。主要涉及开关的额定工作电流、电压、主触头在额定电流下的分断电压（区别于通常说的建压能力）、最大电流下的额定分断电压（建压能力）、短时允许电流（开关过载能力）、灭磁触头的短时通流能力等。直流灭磁开关接线主要有两种方式，即两对开关触头放在转子正负极各一对或串联在一极，目前由于考虑到灭磁开关的
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