发电机励磁系统可控硅损坏分析与处理
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科 学 论 坛
Ｃ ｈｉ ｎａ Ｓ Ｃｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
●ｌ
发 电机 励 磁 系 统 可 控 硅 损 坏 分 析 与处 理
王显祥 卢 连忠
５ ６ ２ ４ ０ ０ ） （ 贵州 省 兴义市 水 电开 发公 司
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 （ Ｔ ｈ ｙ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ） 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’ “ Ｖ Ｔ ” 表示 （ 旧标 准中 用字 母“ Ｓ Ｃ Ｒ ” 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
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
的范 围 ， 反 向 电阻比正 向电阻要大 。 可是 控制极二 极管特 ｝ 生是不太 理想 的， 反 向
不是完 全呈 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 陛不好 。 另外 ， 在 测量控 制极 正反 向电阻 时 ， 万用 表 应放 在 １ ０ 或 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 。
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 。
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 实行最 大励 磁 限制及最 小励 磁 限制 。
（ 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
［ 摘 要］ 对 励磁 系统 可控 硅损 坏 导致 的故 障进行 分析 ， 提 供 预防 类似 事故 的措 施和 处理 方法 ， 提高 设备 的安 全水 平 。 ［ 关键 词］ 励 磁系 统 ； 可 控硅 ； 损坏 ； 分 析与 处理 中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ３ １ 文献 标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ １ ２ ５ — ０ １
装 或检修 后 ， 一 定要认 真 核对 接线是 否正 确
那么， 用 什么方 法才 能使导 通的 晶闸管关 断呢傲 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 通的最小值 （ 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
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
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 晶阿 管导通 ， 却不能使 它关断 。
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 ， 错 误 ， 某 机 组安装 完成后 ， 第一 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
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
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７ ０ ％ 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 １ ５ ％ 检查 出厂检 验证 发现有 不同厂 家的可 控
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 一 相接线 端子插 反 ， 对应 可控硅 已损坏 。 因此 ， 在 安
Ｃ ｈｉ ｎａ Ｓ Ｃｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
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发 电机 励 磁 系 统 可 控 硅 损 坏 分 析 与处 理
王显祥 卢 连忠
５ ６ ２ ４ ０ ０ ） （ 贵州 省 兴义市 水 电开 发公 司
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 （ Ｔ ｈ ｙ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ） 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’ “ Ｖ Ｔ ” 表示 （ 旧标 准中 用字 母“ Ｓ Ｃ Ｒ ” 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
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
的范 围 ， 反 向 电阻比正 向电阻要大 。 可是 控制极二 极管特 ｝ 生是不太 理想 的， 反 向
不是完 全呈 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 陛不好 。 另外 ， 在 测量控 制极 正反 向电阻 时 ， 万用 表 应放 在 １ ０ 或 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 。
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 。
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 实行最 大励 磁 限制及最 小励 磁 限制 。
（ 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
［ 摘 要］ 对 励磁 系统 可控 硅损 坏 导致 的故 障进行 分析 ， 提 供 预防 类似 事故 的措 施和 处理 方法 ， 提高 设备 的安 全水 平 。 ［ 关键 词］ 励 磁系 统 ； 可 控硅 ； 损坏 ； 分 析与 处理 中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ３ １ 文献 标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ １ ２ ５ — ０ １
装 或检修 后 ， 一 定要认 真 核对 接线是 否正 确
那么， 用 什么方 法才 能使导 通的 晶闸管关 断呢傲 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 通的最小值 （ 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
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
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 晶阿 管导通 ， 却不能使 它关断 。
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 ， 错 误 ， 某 机 组安装 完成后 ， 第一 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
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
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７ ０ ％ 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 １ ５ ％ 检查 出厂检 验证 发现有 不同厂 家的可 控
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 一 相接线 端子插 反 ， 对应 可控硅 已损坏 。 因此 ， 在 安