#3燃机发电机功率柜均流问题分析花琦

#3燃机发电机功率柜均流问题分析花琦

花琦

江苏省宜兴市江苏国信协联燃气热电有限公司214203

摘要：我厂#1#2联合循环机组燃机发电机使用的是由西门子公司生产的SPPA-E3000-SES530型励磁调节装置。励磁系统的功率整流器按照不小于N+1的模式配置了三个整流柜，满足在N的模式下保证发电机所有工况的运行（包括强行励磁工况）。三个可控硅整流柜并联运行，规程要求其均流系数在发电机额定励磁电流情况下，均流系数不应低于0.9，以便设备容量得到充分的合理应用。可控硅整流柜输出不均匀若超出一定的范围，将影响可控硅的使用寿命，导致运行中可能会出现可控硅整流柜故障退出1条支路，影响机组安全运行。

关键词：励磁系统；整流装置；均流系数；发电机。

一.概述

我厂#2联合循环机组#3燃机发电机励磁系统的三个可控硅整流器输出存在一定的偏差，三只整流柜输出分别为650A550A680A。#1联合循环机组#1燃机发电机励磁系统的三个可控硅整流器输出基本一致。究竟是什么原因引起#3燃机发电机励磁系统的三个可控硅整流器输出偏差，本文就影响均流系数的集中原因进行剖析。

二.原因分析

1、国标关于均流要求

DLT843-2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》中6.4.6规定：可控硅整流装置的均流系数一般不小于0.9。根据DL/T583-2006标准中均流系数KI计算公式：

式中2——m条并联支路电流的和；

Imax——并联支路中的电流最大值。

#3燃机发电机励磁系统的均流系数为K=(650+550+680)/(3*680)=0.92，满足国标要求。

2、自并激励磁系统可用电路等效图

其中电压源US1i表示第i个可控硅整流柜输出电压的大小

US2i表示第i个可控硅整流柜可控硅的平均通态压降

Ri表示励磁系统中第i个可控硅整流柜的交直流回路的等效电阻

Li表示励磁系统中第i个可控硅整流柜的交直流回路的等效电感（包括自感和互感）

R表示发电机转子回路电阻

L表示发电机转子回路电感

3、影响功率柜均流效果的主要因素

3.1可控硅触发的一致性的影响

由于n个可控硅整流桥公用一个励磁变压器，所以它们的交流侧输入电压是相等的。在忽略可控硅通态压降差异的基础上，如果每个可控硅整流桥交直流回路的等效电阻和电感都相等，则可控硅触发的一致性直接决定了电压源并联支路电压的大小，从而决定了可控硅整流柜之间均流的好坏。

3.2交直流回路电阻和电感的影响

当可控硅的平均通态压降相等，且可控硅触发的一致性很好，则交直流回路的等效阻抗的差异将成为可控硅整流柜均流的主要障碍。

对于交流侧采用铜排互连的整流桥，离交流进线处较近的可控硅柜由于交流阻抗较小通常输出电流较大，而离交流进线处较远的可控硅整流柜由于交流阻抗较大通常输出电流较小。这就要求采用合理的布局，尽量减小可控硅整流桥交直流回路阻抗的差异，特别是交流侧感抗的差异。当采用电缆作为可控硅整流桥交流进线时，应该考虑采用等长的电缆将励磁变压器提供的电源分别送到并列运行的不同整流柜充分利用交流电缆的感抗实现均流，在设计交流侧铜牌时，尽量考虑保证进入整流柜的铜牌长度接近。

在忽略交流侧和可控硅参数差异也可以得到直流侧的阻抗影响。直流侧的影响要小于交流侧，在处理均流问题时，要优先考虑交流侧匹配问题。

3.3可控硅的平均通态压降的影响

当可控硅触发的一致性很好时，则可以认为US1i相等；如果每个可控硅整流桥交直流回路的等效电阻和电感都也相等，则可控硅平均通态压降将直接影响到可控硅整流柜的均流。

可以通过对可控硅的合理选择，使得并联的可控硅通态压降VT0和斜率电阻尽可能接近，从而减小可控硅平均通态压降的影响。

三.处理方法

均流问题出现时首先应校准外部采样测量回路，即对整个采样测量回路的表计和变送器进行校准，确保电流采样数据是正确的。然后依据并联整流电路原理进一步分析得出提高均流效果的一些方法。

1）检查元器件与铜排、铜排间连接处的接触电阻

通过螺丝连接的铜排及元件器，若有连接不紧固的情况会导致交流侧的阻抗有差异，造成不均流，运行中可以用测温装置测量每个连接螺丝处的温度，检查出个别连接处温度异常的情况。利用机组检修机会将所有连接螺丝紧固一遍，保证回路接触没有问题。

2）采用标准化装配压装工艺，消除并联支路回路电阻不等的影响

在可控硅压装时，采用标准化的压装工艺，避免元器件与散热器接触电阻的不一致，从而保证在可控硅导通时产生相同的热阻压降，进而保证均流技术与应用效果。经咨询西门子励磁厂家技术人员，西门子采用先进的压装工艺，出厂前严格测试，这一因素可以忽略。

3）检查触发脉冲的一致性

可控硅触发的一致性直接决定了电压源并联支路电压的大小，从而决定了可控硅整流柜之间均流的好坏。利用机组检修机会，用示波器观察脉冲放大信号的输出是否一致。

4）确保可控硅参数匹配

可控硅在选型时，为了满足励磁系统正常运行以及强励工况下的运行要求，设计过程中要充分考虑其容量的裕度。这样势必会造成单柜在机组正常运行中的输出电流与额定输出电流相比有一定的差距。在设计过程中西门子充分考虑了可控硅参数的匹配，尽量保证可控硅通态压降一致，此因素也可忽略。

5）检查快熔电阻

快速熔断器串联在整流回路，在长时间的运行过程中，快熔内部出现问题，或者快熔与铜排的接触面氧化等造成回路电阻出现差异，都可能引起不均流，机组检修时需要根据可控硅整流整流柜的输出运行情况情况检查快熔回路的接触电阻。

6）减少交流侧阻抗的影响

由于并联支路元器件与交流母线的距离是不相等的，因此交流母线的杂散磁通对各支路电流分配所产生的影响也是不等的，可能会加大各支路电流分配的不均。因此，应保证各整流柜交流母线长度相等，并通过合理布线尽量消除交流侧阻抗的影响。西门子励磁采用物理自然均流，设计时每面整流柜采用每相4根JV-3.6/6-1*300电缆，每根电缆长度75米。这一因素也可排除。

四.结论

均流问题是不可完全避免的，无论是可控硅参数还是交流阻抗原因，各并联支路都不可能达到完全一致，不均流现象也是由多种原因共同综合作用造成的，不同的诱发原因处理方法也不同。因此，在设备选型和设计时应充分考虑提高均流系数。机组运行时应加强对励磁系统的均流系数加强监控，当发现均流系数有变小的趋势时，应查明原因。

参考文献：

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