A、B功率柜输出转子电流不平衡原因分析

A、B可控硅整流柜输出转子电流不平衡原因分析

关键词：可控硅整流装置、转子电流、不平衡、均流系数

摘要：本发电机转子额定电流为1170A，励磁装置配置为南京南瑞公司生产的SAVR-2000发电机励磁调节器，其两台可控硅整流装置型号为FLZ-1000，晶闸管型号为5FPP24L2800,额定电流为1350A，两台可控硅整流装置自投运以来发现其转子电流不平衡，A柜输出转子电缆为400A左右，B柜输出转子电缆为700A左右，经现场检查，励磁装置可控硅整流柜无异常，两套整流装置触发角基本相同。那么是什么原因导致A、B可控硅整流柜输出转子电流不平衡呢？这个问题是本文此次讨论重点。

一、原因分析

首先从功率柜可控硅整流装置原理上入手分析，可控硅整流装置的核心是三相可控硅整流桥，其主回路接线如图1。

图1 整流柜主回路接线图

当它工作时，通过控制可控硅元件SCR1～SCR6的导通角α,将有效值为u2的三相交流电压整流成不同的直流输出电压u d。对发电机而言，通过改变励磁电压值u d，达到改变励磁电流I d的目的。针对理想的电感负载R O，其对应关系为：

u d=1.35×u2×cosα (0°≤α＜180°)

触发角α的控制是通过励磁调节器输出与电压u2有一定时序关系的触发脉冲来实现的。触发脉冲有宽脉冲、双窄脉冲或脉冲阵列等形式，南京南瑞公司生产的SAVR-2000发电机励磁调节器使用双窄脉冲的形式，按照一定的规律控制六只可控硅元件SCR1～SCR6，使它们按顺序导通，完成整流（0°＜α＜90°）或逆变（α＞90°）功能，从而达到增加励磁电流或减少励磁电流的目的。

根据以上分析从理论上讲，如果触发角相同，则两套整流装置的输出电流应该相同，但实际上，由于两套整流装置是并联工作的，发电机单机容量不断增大，相应的励磁电流也不断提高，另外有时考虑到配置一定数量的备用整流柜，一般来讲，都需要有2～4个并联支路一起工作，这就有一个采取均流措施的问题。厂家设计时通常采取以下三个方面的措施来进行并联柜之间的均流问题：

1）根据硅元件的导通特性和正向导通电压降V T值进行各支路元件的编排。

2）在每个硅元件桥臂上串联一只空心电抗器来改善均流。

3）采用计算机软件产生触发脉冲，保证各并联支路的硅元件触发一致性，另外采用高性能的脉冲变压器，保证脉冲触发前沿的一致

性，从而达到均流的目的。

如果电流分配不均的问题严重，则负担重的元件最先损坏，接着加重其他元件的负担，从而引起其他元件也相继损坏。因此对于并联支路的均流问题应予以重视。

均流的好坏由均流系数KI 来衡量：

max 1I m I Z K i m

i I ⨯==

式中：

条并联支路电流的和m I Z i m

i --=1 值并联支路中的电流最大--max I

影响均流系数的因素：

1）在瞬态时，由于并联元件开通时间的先后有差异，而引起瞬态电流不均。

2）在导通进入稳态后，由于并联元件在导通状态下的伏安特性（正向压降）有差异，则引起稳态电流不均。

虽然厂家的设计装置的时候就已经采取各种措施来改善均流系数，例如注意选配并联支路的元件，使其具有相近的开通特性和正向压降，各元件开通时间的偏差尽可能小，正向压降的偏差也尽可能小，元件的额定电流降低到0.8-0.9倍使用等等。但是还是不可能做到完全一致，一般只能尽量将均流系数控制在K I ≥0.85。

根据以上分析及现场对A 、B 可控硅整流柜的检查结果我们可以得出这样的结论：本发电机A 、B 可控硅整流柜出现转子电流输出不平衡的现象是厂家选择可控硅时参数未匹配好所导致的。

二、解决方案

要彻底解决本发电机A、B可控硅整流柜出现转子电流输出不平衡的问题，那么可控硅整流元件必须重新选型，即更换晶闸管，重新做相关试验，进行调试定型。不过厂家设计功率柜时，充分考虑了功率柜的冗余度，单台功率柜就可以满足转子电流运行要求。用两台功率柜的目的就是从安全运行的角度考虑，即使一台功率柜出现故障，另一台也可以满足运行要求。

三、防范措施

1、加强日常巡检。监视功率柜内可控硅的运行工况，定期测量#A、B功率柜的温度。

2、利用A修停机检修期间做可控硅整流柜小电流试验，检查晶闸管元件是否正常，如果发现问题及时进行更换。