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上海伊誊实业有限责任公司
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发电机励磁系统可控硅损坏分析与处理
2017-7-24 阅读(156)
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。
1、励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。励磁系统的主要作用有：根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；控制并列运行各发电机间无功功率分配；提高发电机并列运行的静态稳定性；提高发电机并列运行的暂态稳定性；在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；根据运行要求对发电机实行zui大励磁限制及zui小励磁限制。
2、可控硅是励磁功率单元的主要元件，可控硅又叫晶闸管，是晶体闸流管(Thyristor)的简称，俗称可控硅，它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示(旧标准中用字母“SCR”表示)
可控硅具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
2.1 可控硅的特点
是“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢？使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的zui小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。
2.2 可控硅的主要参数
额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。
正向阻断峰值电压VPF在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。
反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。
控制极触发电流Ig1、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极--阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的zui小控制极电流和电压。
维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的zui小阳极正向电流。
2.3 如何鉴别可控硅的三个极及其好坏
鉴别可控硅三个极的方法很简单，根据P-N结的原理，只要用万用表测量一下三个极之间的电阻值就可以。
阳极与阴极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上，阳极和控制极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上(它们之间有两个P-N结，而且方向相反，因此阳极和控制极正反向都不通)。
控制极与阴极之间是一个P-N结，因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围，反向电阻比正向电阻要大。可是控制极二极管特性是不太理想的，反向不是*呈阻断状态的，可以有比较大的电流通过，因此，有时测得控制极反向电阻比较小，并不能说明控制极特性不好。另外，在测量控制极正反向电阻时，万用表应放在R*10或R*1挡，防止电压过高控制极反向击穿。
若测得元件阴阳极正反向已短路，或阳极与控制极短路，或控制极与阴极反向短路，或控制极与阴极断路，说明元件已损坏。
3、介绍几例励磁系统可控硅损坏导致的故障分析及处理，供参考。
(1)可控硅参数不一致，某机组励磁电流达额定值70%就不能再增大，停机后偶尔不能建压，更换合格可控硅后运行没几天又出现同样情况，测量发现励磁变压器低压侧三相电流相差近15%。检查出厂检验证发现有不同厂家的可控硅，其触发电压、正向电压降等参数不一致。因此，必须使用相同厂家的产品，并尽量是同一批次。
(2)励磁系统安装维护不当，某机组运行过程中失磁保护动作停机，检查发现A+、B+相可控硅烧坏，箱体塑料熔化，控制线烧坏。原因是励磁屏安装在发电机通风道上，屏柜也未进行封堵，机组运行时灰尘较多，风机出口海绵被堵塞，导致可控硅散热不好。运行中要认真巡检及时发现设备不正常温升，并做好维护。
(3)系统接线错误，某机组安装完成后，*次启励不正常，在调试过程中，怀疑励磁系统交流电源相序不合，将阳极开关靠可控硅侧引线相序调换，未同时改变采样的接线。再次启励仍不正常，后检查发现可控硅损坏两只。某机组发生励磁故障后，更换了新可控硅(简易测试合格)，再次启励仍不正常。通过拔控制接线端子检查发现，B+、B-相接线端子插反，对应可控硅已损坏。因此，在安装或检修后，一定要认真核对接线是否正确。
(4)调节参数整定不当，某机组上网变电站所供负荷较大，启停时引起系统电压显著波动(15%左右)，多次损坏可控硅。将励磁系统顶励限制值改小、从电压调节改为电流调节后，没再发生类似故障。
(5)发电机保护值整定不当，某电站多次在系统故障导致机组保护动作后，可控硅损坏。原因是在故障时系统电压显著降低，励磁系统自动调节快速增大励磁电流，机组保护达到延时将机组解列，又使机组产生过压。这需要限制系统故障时励磁电流上升速度、顶值和持续时间，因厂家才能修改，我们就修改了机组保护值：适当降低电流动作值和保护延时，增大电压动作值，但仍应躲开系统正常的负荷冲击。
