勵磁半控整流橋失控的原因分析及預防措施

我市現有水電站22座，裝機容量46座，總容量27605千瓦，其中我中心下轄6座水電站，裝機容量20230千瓦。低壓機組和高壓機組的勵磁方式基本上都是可控硅靜止勵磁裝置。該裝置主電路為半控整流器，采用靜態勵磁代替原旋轉勵磁機，不僅提高了勵磁的動態性能，而且維護方便，運行穩定可靠，因此可控硅靜態勵磁裝置在小水電站得到了廣泛應用。1整流橋晶閘管失控現象勵磁裝置在幾十年的運行過程中多次出現問題，尤其是整流橋晶閘管失控。一旦失控，整流裝置輸出的勵磁電流會迅速上升到額定勵磁電流的1.5 ~ 2倍(取決于勵磁干式變壓器的二次電壓)，導致勵磁裝置誤勵磁。如果原發電機并網運行，由于勵磁電壓和勵磁電流急劇增加，無功功率會急劇增加，導致發電機過載(定子過流)；如果發電機空載時失控(或如上所述并網時失控，然后甩負荷)，會導致發電機過電壓。發電機運行不允許過載或過壓。此外，調節器失去控制后將無法調節，無論是在“自動”還是“手動”模式下，勵磁電流都無法降低。此時如果用示波器觀察勵磁輸出電壓波形，可以看到此時不是輸出三個波形相同，每個周期三相對稱的波形，而是像一個馬鞍形，然后連續過零(見圖1)。圖1整流橋晶閘管失控時勵磁輸出電壓波形。2整流橋晶閘管失控的主要原因。2.1晶閘管長時間不使用，密封不好時，硅元件的正向閉鎖能力容易因受潮而下降(尤其是在彈簧中，長期停機)。一旦硅元件的正向阻斷能力下降到整流干式變壓器的二次電壓以下，硅元件就不需要等待觸發脈沖自然到來，導致脈沖控制不起作用，輸出電壓波形基本為正半波，增加了激勵電壓，造成假強激勵。2.2晶閘管的保持電流太小，因為發電機轉子是以電感為主的大電流負載。對于半控橋，電流流過的電感太多，電壓過零后電流不為零。雖然半控橋在電感的負載側設有續流管，但如果續流管的管壓降不低于晶閘管導通時的管壓降，則電感上的電流流過原晶閘管，流過續流管的電流除外。雖然該電流被衰減，但在施加電壓的整個負半周內，該電流不能被減小到小于保持電流(即，原始導通的晶閘管仍然沒有關斷)，并且當下一個正半周到來時，硅元件將繼續導通，而不等待觸發脈沖。如果這樣繼續下去，單相晶閘管會持續導通，也會由于輸出大電流而引起誤勵磁。2.3觸發器在三相整流電路中丟失脈沖，三個晶閘管加三個脈沖后依次導通，后一個晶閘管導通，使前一個晶閘管在反向電壓下被迫關斷，所以在大電感負載下，后一個晶閘管導通作為前一個晶閘管關斷的重要閾值。在上述第二種情況下，如果三相脈沖正常，雖然保持電流很小，但可以保持正常的換向而不失去控制。但如果發生了脈沖丟失，無法維持正常的換相，就不可避免的失去控制，結果和上面兩種情況一樣。脈沖丟失不僅是脈沖單元本身故障造成的，也是脈沖導線接觸不良或被老鼠咬到造成的，電站經常發生這種情況。更常見的是，相移電阻器和電容器的值在脈沖中泄漏 #p#分頁標題#e#

我中心定期對其控制下的所有電站進行檢修，并有針對性地采取措施防止裝置失控，主要包括以下幾個方面：1)更換硅元件時，硅元件的正反阻斷電壓不得低于原廠電壓，硅元件的保持電流不得低于50mA；硅元器件盡量不要在市場上購買，要在專業廠家購買，以保證名牌技術指標的可靠性。2)如果要更換后流管，后流管的管壓降要小，較好小于0.5V. 3)觸發電極的引線要始終保持完好，防止截斷造成脈沖損失。4)用示波器定期檢查可控電橋的DC輸出波形，確保可控電橋的DC輸出波形三相完整，在調整范圍內大小基本一致。5)三相觸發器的輸出脈寬、幅度、相位(相移)正常。如果三相DC輸出波形不對稱，可以調整觸發脈沖相位(調整RC移相電阻R)。結論對電廠來說，熟悉和了解半控整流橋失控的原因和調節器的基本原理，加強維護非常重要，可以有效避免半控整流橋失控，提高安全運行的可靠性。20世紀90年代以來，隨著微機勵磁的出現，勵磁裝置的主電路大多采用三相全控整流橋。全控整流橋的優點是響應快，逆變滅磁，將轉子繞組儲存的磁場能量反饋到交流電網。更重要的是，全控橋可以從根本上解決半控整流橋的失控現象。2003年，我中心在白水村電站勵磁改造工程中采用了廣州電氣科學研究所開發的微機勵磁。勵磁主電路為全控整流橋，性能優越，調試維護方便，操作簡單，大大提高了運行可靠性。投入運行3年后，性能穩定，無任何故障。此外，楚溪水電站還采用了微機勵磁裝置，也取得了令人滿意的運行效果。看來微機勵磁是未來勵磁的發展方向是對的。來源：中電網