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發(fā)電機勵磁系統(tǒng)可控硅損壞分析與處理
2017-7-24 閱讀(163)
供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)，是發(fā)電機的重要組成部份，它對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身的安全穩(wěn)定運行有很大的影響。
1、勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成
勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調(diào)節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機組的穩(wěn)定性具有相當大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導致機組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術不斷發(fā)展。勵磁系統(tǒng)的主要作用有：根據(jù)發(fā)電機負荷的變化相應的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；控制并列運行各發(fā)電機間無功功率分配；提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性；提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性；在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行zui大勵磁限制及zui小勵磁限制。
2、可控硅是勵磁功率單元的主要元件，可控硅又叫晶閘管，是晶體閘流管(Thyristor)的簡稱，俗稱可控硅，它是一種大功率開關型半導體器件，在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示(舊標準中用字母“SCR”表示)
可控硅具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中。
2.1 可控硅的特點
是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢？使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關S)或使陽極電流小于維持導通的zui小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。
2.2 可控硅的主要參數(shù)
額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽極---陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
正向阻斷峰值電壓VPF在控制極開路未加觸發(fā)信號，陽極正向電壓還未超過導能電壓時，可以重復加在可控硅兩端的正向峰值電壓?？煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯担荒艹^手冊給出的這個參數(shù)值。
反向陰斷峰值電壓VPR當可控硅加反向電壓，處于反向關斷狀態(tài)時，可以重復加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時，不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。
控制極觸發(fā)電流Ig1、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽極--陰極間加有一定電壓時，可控硅從關斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導通狀態(tài)所需要的zui小控制極電流和電壓。
維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導通所必需的zui小陽極正向電流。
2.3 如何鑒別可控硅的三個極及其好壞
鑒別可控硅三個極的方法很簡單，根據(jù)P-N結(jié)的原理，只要用萬用表測量一下三個極之間的電阻值就可以。
陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上(它們之間有兩個P-N結(jié)，而且方向相反，因此陽極和控制極正反向都不通)。
控制極與陰極之間是一個P-N結(jié)，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是*呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。另外，在測量控制極正反向電阻時，萬用表應放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。
若測得元件陰陽極正反向已短路，或陽極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。
3、介紹幾例勵磁系統(tǒng)可控硅損壞導致的故障分析及處理，供參考。
(1)可控硅參數(shù)不一致，某機組勵磁電流達額定值70%就不能再增大，停機后偶爾不能建壓，更換合格可控硅后運行沒幾天又出現(xiàn)同樣情況，測量發(fā)現(xiàn)勵磁變壓器低壓側(cè)三相電流相差近15%。檢查出廠檢驗證發(fā)現(xiàn)有不同廠家的可控硅，其觸發(fā)電壓、正向電壓降等參數(shù)不一致。因此，必須使用相同廠家的產(chǎn)品，并盡量是同一批次。
(2)勵磁系統(tǒng)安裝維護不當，某機組運行過程中失磁保護動作停機，檢查發(fā)現(xiàn)A+、B+相可控硅燒壞，箱體塑料熔化，控制線燒壞。原因是勵磁屏安裝在發(fā)電機通風道上，屏柜也未進行封堵，機組運行時灰塵較多，風機出口海綿被堵塞，導致可控硅散熱不好。運行中要認真巡檢及時發(fā)現(xiàn)設備不正常溫升，并做好維護。
(3)系統(tǒng)接線錯誤，某機組安裝完成后，*次啟勵不正常，在調(diào)試過程中，懷疑勵磁系統(tǒng)交流電源相序不合，將陽極開關靠可控硅側(cè)引線相序調(diào)換，未同時改變采樣的接線。再次啟勵仍不正常，后檢查發(fā)現(xiàn)可控硅損壞兩只。某機組發(fā)生勵磁故障后，更換了新可控硅(簡易測試合格)，再次啟勵仍不正常。通過拔控制接線端子檢查發(fā)現(xiàn)，B+、B-相接線端子插反，對應可控硅已損壞。因此，在安裝或檢修后，一定要認真核對接線是否正確。
(4)調(diào)節(jié)參數(shù)整定不當，某機組上網(wǎng)變電站所供負荷較大，啟停時引起系統(tǒng)電壓顯著波動(15%左右)，多次損壞可控硅。將勵磁系統(tǒng)頂勵限制值改小、從電壓調(diào)節(jié)改為電流調(diào)節(jié)后，沒再發(fā)生類似故障。
(5)發(fā)電機保護值整定不當，某電站多次在系統(tǒng)故障導致機組保護動作后，可控硅損壞。原因是在故障時系統(tǒng)電壓顯著降低，勵磁系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)快速增大勵磁電流，機組保護達到延時將機組解列，又使機組產(chǎn)生過壓。這需要限制系統(tǒng)故障時勵磁電流上升速度、頂值和持續(xù)時間，因廠家才能修改，我們就修改了機組保護值：適當降低電流動作值和保護延時，增大電壓動作值，但仍應躲開系統(tǒng)正常的負荷沖擊。
