王濟(jì)娟,趙利權(quán)，賈桂森，王明川，卜凡哲

(1.大唐琿春發(fā)電廠，吉林 琿春 133303;2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021；3.梅河口阜康熱電有限責(zé)任公司，吉林 通化 135000；4.遼寧清河發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 清河 112003)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，大容量發(fā)電機(jī)機(jī)組已成為電力系統(tǒng)中的主力機(jī)組，為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性、調(diào)節(jié)的快速性，增加勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出容量，并滿足勵(lì)磁規(guī)程中要求的整流裝置N-1的冗余配置，整流裝置一般采用多橋、多柜并列運(yùn)行，這樣就產(chǎn)生一個(gè)反映各整流橋之間均流效果的指標(biāo)，即均流系數(shù)。均流系數(shù)是可控硅整流橋并列運(yùn)行的一項(xiàng)重要指標(biāo)，勵(lì)磁系統(tǒng)中并列運(yùn)行的可控硅整流柜必須要有良好的均流系數(shù)，才能保證勵(lì)磁系統(tǒng)功率設(shè)備的容量得到充分和合理的應(yīng)用，更好地保證整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行。

1 新舊版規(guī)程關(guān)于勵(lì)磁功率整流裝置均流系數(shù)的規(guī)定

1.1 舊版規(guī)定

DL/T 650—1998《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》中第5.2.5條規(guī)定：功率整流裝置的均流系數(shù)一般不小于0.85.均壓系數(shù)一般不小于0.9。

GB/T 7409.3—2007《同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求》中第5.19條規(guī)定：勵(lì)磁系統(tǒng)中的功率整流器，其冗余度可按全部功率整流器的并聯(lián)支路中有一個(gè)支路退出運(yùn)行后，剩余支路仍能滿足發(fā)電機(jī)的所有運(yùn)行工況要求，功率整流裝置的均流系數(shù)應(yīng)不小于0.85。

1.2 新版規(guī)定

DL/T 1166—2012《大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)導(dǎo)則》中第5.3.7條規(guī)定：功率整流裝置的均流系數(shù)不小于0.9。均流系數(shù)為并聯(lián)運(yùn)行各支路電流平均值與支路最大電流之比。任意退出一個(gè)功率柜其均流系數(shù)也要符合要求。

DL/T 843—2010《大型汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》中第3.14條規(guī)定：功率柜整流裝置并聯(lián)運(yùn)行的均流系數(shù)是各支路(或各橋)電流的平均值與最大支路電流值之比。第6.4.6條規(guī)定：功率整流裝置的均流系數(shù)應(yīng)不小于0.9。

2 改造前整流柜母線端子排連接結(jié)構(gòu)

某廠2×330 MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，2006年兩臺(tái) T255-460型發(fā)電機(jī)投運(yùn)，勵(lì)磁系統(tǒng)為SAVR2000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，自并勵(lì)勵(lì)磁方式,由一臺(tái)勵(lì)磁干式變壓器、一面調(diào)節(jié)器柜、三面可控硅整流柜、一面交流進(jìn)線柜、一面滅磁開(kāi)關(guān)柜、一面非線性電阻柜組成。三面整流柜排列及母線端子排(下文簡(jiǎn)稱母排)連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 改造前整流柜內(nèi)的母排布置

從圖1可以看出：由勵(lì)磁變低壓側(cè)引入的交流母排從交流進(jìn)線柜進(jìn)入，由于整流柜上部安裝了冷卻風(fēng)機(jī)，母排只能從整流柜內(nèi)下部依次進(jìn)入與1、2、3號(hào)整流柜內(nèi)交流側(cè)刀閘并接。

機(jī)組在投運(yùn)前期，均流系數(shù)均大于0.85，滿足舊版規(guī)程要求；但是機(jī)組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，由于可控硅質(zhì)量問(wèn)題，機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)生過(guò)一起1號(hào)整流柜內(nèi)兩只可控硅擊穿的事件，雖然在更換1號(hào)整流柜可控硅時(shí)，與其他可控硅的特性進(jìn)行了性能匹配，但是由于不能返廠進(jìn)行三面可控硅整流柜并聯(lián)運(yùn)行的均流系數(shù)試驗(yàn)，致使更換可控硅并網(wǎng)運(yùn)行中，勵(lì)磁功率整流裝置均流系數(shù)嚴(yán)重下降，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1,環(huán)境溫度25～28 ℃。

表1 更換可控硅后機(jī)組的均流系數(shù)

從表1可以看出：更換可控硅后，均流系數(shù)最低值為0.690，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足規(guī)程要求，也不能使三面可控硅柜中的整流元器件得到合理地應(yīng)用。

3 勵(lì)磁系統(tǒng)均流系數(shù)的影響因素及均流的措施

3.1 勵(lì)磁系統(tǒng)均流系數(shù)的影響因素

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于交直流阻抗差異、可控硅參數(shù)差異、觸發(fā)脈沖、隔離開(kāi)關(guān)及回路接觸電阻、元器件特性下降、散熱器壓接等多種因素的影響，均流系數(shù)都會(huì)降低[1]。

a.可控硅觸發(fā)一致性的影響。由于幾個(gè)可控硅整流橋共用一臺(tái)勵(lì)磁變壓器，因此，交流側(cè)輸入電壓是相等的。在略去可控硅通態(tài)壓降差異的基礎(chǔ)上，假設(shè)每個(gè)可控硅整流橋交、直流回路的等效電阻和電感都相等，那么可控硅觸發(fā)的一致性就直接決定了電壓并聯(lián)支路電壓的大小，從而也就決定了可控硅整流柜之間均流的好壞。

b.可控硅平均通態(tài)壓降的影響。當(dāng)可控硅觸發(fā)的一致性很好時(shí)，每個(gè)可控硅整流橋交、直流回路的等效電阻和電感也相等，那么可控硅平均通態(tài)壓降就將直接影響到可控硅整流柜的均流。

c. 交、直流回路的電阻和電感的影響。當(dāng)可控硅的平均通態(tài)壓降相等，且可控硅觸發(fā)的一致性很好時(shí)，交、直流回路等效阻抗的差異將成為可控硅整流柜均流的主要障礙。在考慮可控硅參數(shù)、觸發(fā)角度等因素一致情況下，交流側(cè)銅排的阻抗是影響均流的主要因素。

3.2 勵(lì)磁系統(tǒng)均流的措施

a. 智能均流。智能均流是通過(guò)數(shù)字控制的方式改變每個(gè)可控硅整流柜的觸發(fā)角度，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中各柜電流的不同，調(diào)整各柜觸發(fā)時(shí)間使電流小的柜子先觸發(fā)導(dǎo)通，電流大的柜子后導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)各柜電流平均值的均衡。

b. 磁環(huán)均流。從勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的工況中，可以看到距進(jìn)線側(cè)遠(yuǎn)的可控硅功率柜，銅排長(zhǎng)，阻抗大，輸出小，可通過(guò)改變輸入側(cè)阻抗加以改善。在距離進(jìn)線側(cè)近的整流橋安裝磁環(huán)，適當(dāng)調(diào)整磁環(huán)氣隙厚度，抵消功率柜交流進(jìn)線阻抗的差異從而改善勵(lì)磁系統(tǒng)不均流的現(xiàn)象。

c.自然均流。自然均流也可以稱之為物理均流，從一次回路的角度，通過(guò)綜合整流橋回路阻抗、元器件特性差異、觸發(fā)脈沖一致性等因素，合理匹配并聯(lián)整流橋主回路參數(shù)，功率觸發(fā)回路中不串聯(lián)任何控制回路，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，達(dá)到并聯(lián)功率柜各柜電流的自然均衡。為達(dá)到均流效果，要求整流裝置在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中滿足以下要求：對(duì)可控硅觸發(fā)方式采用的是強(qiáng)觸發(fā)方式，保證各可控硅觸發(fā)的一致性；對(duì)配置的所有可控硅進(jìn)行合理的篩選，保證各可控硅平均通態(tài)壓降等參數(shù)的一致性；提高機(jī)柜安裝工藝，合理布置進(jìn)出線及柜體排布順序，保證各功率柜交流阻抗盡量一致；依據(jù)可控硅參數(shù)對(duì)其安裝位置合理排序，最大限度地抵消可控硅參數(shù)的差異與回路阻抗，以平衡橋臂阻抗。

4 現(xiàn)場(chǎng)自然均流法的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)影響勵(lì)磁均流系數(shù)的因素和提高勵(lì)磁均流方法的分析，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用了自然均流的方法提高勵(lì)磁系統(tǒng)的均流系數(shù)，對(duì)三面可控硅整流柜進(jìn)行了改造，首先對(duì)三面可控硅整流柜內(nèi)的18只5STP2SL4200可控硅整流管進(jìn)行了匹配，使其參數(shù)、性能接近一致?？煽毓枵鞴苄阅軈?shù)見(jiàn)表2。

其次，為了保證各功率柜交流阻抗盡量一致，對(duì)三面整流柜內(nèi)的進(jìn)出線及柜體位置進(jìn)行了創(chuàng)新性更改，將三面可控硅整流柜的冷卻風(fēng)機(jī)移至柜內(nèi)下方，按圖2在三面整流柜內(nèi)上方進(jìn)行雙交流母排接線

表2 改造后三面整流柜內(nèi)可控硅特性參數(shù)

圖2 改造后整流柜內(nèi)的母排布置

布置，將勵(lì)磁變低壓側(cè)的交流母線由交流進(jìn)線柜引入到2號(hào)整流柜交流隔離開(kāi)關(guān)上口，再敷設(shè)一排三相交流母排與1、2、3號(hào)可控硅整流柜內(nèi)交流隔離開(kāi)關(guān)上口連接，這樣就保證了1、2、3號(hào)可控硅整流柜的交流阻抗的一致性。

勵(lì)磁整流柜改造后，機(jī)組安全運(yùn)行穩(wěn)定，均流系數(shù)最高達(dá)到0.99，滿足了新版規(guī)程要求的均流系數(shù)不小于0.9的要求，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，環(huán)境溫度25～28 ℃。

表3 三面整流柜改造后機(jī)組的均流系數(shù)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)三面整流柜的改造，采用了自然均流的方法和整流柜內(nèi)雙交流母排布置的創(chuàng)新方法，解決了勵(lì)磁功率整流柜均流系數(shù)降低的問(wèn)題，也滿足了勵(lì)磁系統(tǒng)新版規(guī)程關(guān)于勵(lì)磁功率整流裝置均流系數(shù)的指標(biāo)要求，目前改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定地運(yùn)行狀態(tài)。