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發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅損壞分析與處理
2017-7-24 閱讀(157)
供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)，是發(fā)電機(jī)的重要組成部份，它對(duì)電力系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)本身的安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響。
1、勵(lì)磁系統(tǒng)一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分組成
勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機(jī)組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機(jī)組穩(wěn)定極限降低的趨勢(shì)，也促使勵(lì)磁技術(shù)不斷發(fā)展。勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作用有：根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值；控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率分配；提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性；提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性；在發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度；根據(jù)運(yùn)行要求對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行zui大勵(lì)磁限制及zui小勵(lì)磁限制。
2、可控硅是勵(lì)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(jiǎn)稱，俗稱可控硅，它是一種大功率開(kāi)關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號(hào)為“V”、“VT”表示(舊標(biāo)準(zhǔn)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(guò)程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。
2.1 可控硅的特點(diǎn)
是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過(guò)外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢？使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開(kāi)陽(yáng)極電源(圖3中的開(kāi)關(guān)S)或使陽(yáng)極電流小于維持導(dǎo)通的zui小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽(yáng)極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動(dòng)直流電壓，那么，在電壓過(guò)零時(shí)，晶閘管會(huì)自行關(guān)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(yáng)極---陰極間可以連續(xù)通過(guò)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(kāi)路未加觸發(fā)信號(hào)，陽(yáng)極正向電壓還未超過(guò)導(dǎo)能電壓時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓。可控硅承受的正向電壓峰值，不能超過(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。
反向陰斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓，處于反向關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時(shí)，不能超過(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)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(yáng)極--陰極間加有一定電壓時(shí)，可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)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(dǎo)通所必需的zui小陽(yáng)極正向電流。
2.3 如何鑒別可控硅的三個(gè)極及其好壞
鑒別可控硅三個(gè)極的方法很簡(jiǎn)單，根據(jù)P-N結(jié)的原理，只要用萬(wàn)用表測(cè)量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。
陽(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽(yáng)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(gè)P-N結(jié)，而且方向相反，因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通)。
控制極與陰極之間是一個(gè)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(guò)，因此，有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小，并不能說(shuō)明控制極特性不好。另外，在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí)，萬(wàn)用表應(yīng)放在R*10或R*1擋，防止電壓過(guò)高控制極反向擊穿。
若測(cè)得元件陰陽(yáng)極正反向已短路，或陽(yáng)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(shuō)明元件已損壞。
3、介紹幾例勵(lì)磁系統(tǒng)可控硅損壞導(dǎo)致的故障分析及處理，供參考。
(1)可控硅參數(shù)不一致，某機(jī)組勵(lì)磁電流達(dá)額定值70%就不能再增大，停機(jī)后偶爾不能建壓，更換合格可控硅后運(yùn)行沒(méi)幾天又出現(xiàn)同樣情況，測(cè)量發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)三相電流相差近15%。檢查出廠檢驗(yàn)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(lì)磁系統(tǒng)安裝維護(hù)不當(dāng)，某機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中失磁保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，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(lì)磁屏安裝在發(fā)電機(jī)通風(fēng)道上，屏柜也未進(jìn)行封堵，機(jī)組運(yùn)行時(shí)灰塵較多，風(fēng)機(jī)出口海綿被堵塞，導(dǎo)致可控硅散熱不好。運(yùn)行中要認(rèn)真巡檢及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備不正常溫升，并做好維護(hù)。
(3)系統(tǒng)接線錯(cuò)誤，某機(jī)組安裝完成后，*次啟勵(lì)不正常，在調(diào)試過(guò)程中，懷疑勵(lì)磁系統(tǒng)交流電源相序不合，將陽(yáng)極開(kāi)關(guān)靠可控硅側(cè)引線相序調(diào)換，未同時(shí)改變采樣的接線。再次啟勵(lì)仍不正常，后檢查發(fā)現(xiàn)可控硅損壞兩只。某機(jī)組發(fā)生勵(lì)磁故障后，更換了新可控硅(簡(jiǎn)易測(cè)試合格)，再次啟勵(lì)仍不正常。通過(guò)拔控制接線端子檢查發(fā)現(xiàn)，B+、B-相接線端子插反，對(duì)應(yīng)可控硅已損壞。因此，在安裝或檢修后，一定要認(rèn)真核對(duì)接線是否正確。
(4)調(diào)節(jié)參數(shù)整定不當(dāng)，某機(jī)組上網(wǎng)變電站所供負(fù)荷較大，啟停時(shí)引起系統(tǒng)電壓顯著波動(dòng)(15%左右)，多次損壞可控硅。將勵(lì)磁系統(tǒng)頂勵(lì)限制值改小、從電壓調(diào)節(jié)改為電流調(diào)節(jié)后，沒(méi)再發(fā)生類似故障。
(5)發(fā)電機(jī)保護(hù)值整定不當(dāng)，某電站多次在系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)動(dòng)作后，可控硅損壞。原因是在故障時(shí)系統(tǒng)電壓顯著降低，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)快速增大勵(lì)磁電流，機(jī)組保護(hù)達(dá)到延時(shí)將機(jī)組解列，又使機(jī)組產(chǎn)生過(guò)壓。這需要限制系統(tǒng)故障時(shí)勵(lì)磁電流上升速度、頂值和持續(xù)時(shí)間，因廠家才能修改，我們就修改了機(jī)組保護(hù)值：適當(dāng)降低電流動(dòng)作值和保護(hù)延時(shí)，增大電壓動(dòng)作值，但仍應(yīng)躲開(kāi)系統(tǒng)正常的負(fù)荷沖擊。
