励磁半控整流桥失控的原因分析及预防措施

我市现有水电站22座，装机容量46座，总容量27605千瓦，其中我中心下辖6座水电站，装机容量20230千瓦。低压机组和高压机组的励磁方式基本上都是可控硅静止励磁装置。该装置主电路为半控整流器，采用静态励磁代替原旋转励磁机，不仅提高了励磁的动态性能，而且维护方便，运行稳定可靠，因此可控硅静态励磁装置在小水电站得到了广泛应用。1整流桥晶闸管失控现象励磁装置在几十年的运行过程中多次出现问题，尤其是整流桥晶闸管失控。一旦失控，整流装置输出的励磁电流会迅速上升到额定励磁电流的1.5 ~ 2倍(取决于励磁干式变压器的二次电压)，导致励磁装置误励磁。如果原发电机并网运行，由于励磁电压和励磁电流急剧增加，无功功率会急剧增加，导致发电机过载(定子过流)；如果发电机空载时失控(或如上所述并网时失控，然后甩负荷)，会导致发电机过电压。发电机运行不允许过载或过压。此外，调节器失去控制后将无法调节，无论是在“自动”还是“手动”模式下，励磁电流都无法降低。此时如果用示波器观察励磁输出电压波形，可以看到此时不是输出三个波形相同，每个周期三相对称的波形，而是像一个马鞍形，然后连续过零(见图1)。图1整流桥晶闸管失控时励磁输出电压波形。2整流桥晶闸管失控的主要原因。2.1晶闸管长时间不使用，密封不好时，硅元件的正向闭锁能力容易因受潮而下降(尤其是在弹簧中，长期停机)。一旦硅元件的正向阻断能力下降到整流干式变压器的二次电压以下，硅元件就不需要等待触发脉冲自然到来，导致脉冲控制不起作用，输出电压波形基本为正半波，增加了激励电压，造成假强激励。2.2晶闸管的保持电流太小，因为发电机转子是以电感为主的大电流负载。对于半控桥，电流流过的电感太多，电压过零后电流不为零。虽然半控桥在电感的负载侧设有续流管，但如果续流管的管压降不低于晶闸管导通时的管压降，则电感上的电流流过原晶闸管，流过续流管的电流除外。虽然该电流被衰减，但在施加电压的整个负半周内，该电流不能被减小到小于保持电流(即，原始导通的晶闸管仍然没有关断)，并且当下一个正半周到来时，硅元件将继续导通，而不等待触发脉冲。如果这样继续下去，单相晶闸管会持续导通，也会由于输出大电流而引起误励磁。2.3触发器在三相整流电路中丢失脉冲，三个晶闸管加三个脉冲后依次导通，后一个晶闸管导通，使前一个晶闸管在反向电压下被迫关断，所以在大电感负载下，后一个晶闸管导通作为前一个晶闸管关断的重要阈值。在上述第二种情况下，如果三相脉冲正常，虽然保持电流很小，但可以保持正常的换向而不失去控制。但如果发生了脉冲丢失，无法维持正常的换相，就不可避免的失去控制，结果和上面两种情况一样。脉冲丢失不仅是脉冲单元本身故障造成的，也是脉冲导线接触不良或被老鼠咬到造成的，电站经常发生这种情况。更常见的是，相移电阻器和电容器的值在脉冲中泄漏 #p#分页标题#e#

我中心定期对其控制下的所有电站进行检修，并有针对性地采取措施防止装置失控，主要包括以下几个方面：1)更换硅元件时，硅元件的正反阻断电压不得低于原厂电压，硅元件的保持电流不得低于50mA；硅元器件尽量不要在市场上购买，要在专业厂家购买，以保证名牌技术指标的可靠性。2)如果要更换后流管，后流管的管压降要小，较好小于0.5V. 3)触发电极的引线要始终保持完好，防止截断造成脉冲损失。4)用示波器定期检查可控电桥的DC输出波形，确保可控电桥的DC输出波形三相完整，在调整范围内大小基本一致。5)三相触发器的输出脉宽、幅度、相位(相移)正常。如果三相DC输出波形不对称，可以调整触发脉冲相位(调整RC移相电阻R)。结论对电厂来说，熟悉和了解半控整流桥失控的原因和调节器的基本原理，加强维护非常重要，可以有效避免半控整流桥失控，提高安全运行的可靠性。20世纪90年代以来，随着微机励磁的出现，励磁装置的主电路大多采用三相全控整流桥。全控整流桥的优点是响应快，逆变灭磁，将转子绕组储存的磁场能量反馈到交流电网。更重要的是，全控桥可以从根本上解决半控整流桥的失控现象。2003年，我中心在白水村电站励磁改造工程中采用了广州电气科学研究所开发的微机励磁。励磁主电路为全控整流桥，性能优越，调试维护方便，操作简单，大大提高了运行可靠性。投入运行3年后，性能稳定，无任何故障。此外，楚溪水电站还采用了微机励磁装置，也取得了令人满意的运行效果。看来微机励磁是未来励磁的发展方向是对的。来源：中电网