可控硅整流橋均流問題分析及現場處理方法

耿道波

（華電國際十里泉發電廠，山東　棗莊　277103）

可控硅整流橋均流問題分析及現場處理方法

耿道波

（華電國際十里泉發電廠，山東棗莊277103）

分析了影響可控硅整流橋均流問題的復雜因素，結合工程經驗，給出了解決均流問題的現場排查方法。現場實例證明，這些方法簡便易行，可靠有效，能夠有效解決現場均流問題，確保可控硅整流橋的長期安全穩定運行。

可控硅；整流橋；均流；現場處理

勵磁系統中并列運行的可控硅整流柜需要有良好的均流系數，才能夠保證整個系統的長期可靠運行。然而，實際工程中由于各種因素導致均流效果變差的情況難以避免。如果并列運行的各個可控硅整流柜出力嚴重不一致，往往影響功率單元壽命，影響強勵效果，給系統的長期穩定運行帶來隱患。

因此，可控硅整流橋的均流問題也就越來越受到人們的重視。處理好可控硅整流橋間的均流問題，對提高勵磁系統運行的可靠性，消除安全隱患，確保電力生產的安全穩定運行具有重要意義。

一、均流問題的影響因素

在研究可控硅整流橋電流分配時，電路模型一般采用電壓源加內部電阻的方式來簡化考慮。根據電路的基本原理，當兩個電壓源并列運行時，若其內阻相等，則電壓較高的那個電壓源有較大的輸出，如果電壓相等，則內阻較小的那個電壓源有較大的輸出。與此類似，并列運行的可控硅整流橋之間等效電壓源及其等效內阻也存在一定的差異，如果這種差異達到一定程度，就會導致是否均流問題的發生。具體來說，影響可控硅整流橋均流問題的因素是比較復雜的，主要包含以下幾個方面。

（1）可控硅觸發一致性的差異。可控硅觸發的一致性決定了電壓源并聯支路電壓值，從而直接影響整流橋之間的均流。器件選擇上主要是選擇觸發特性相同的硅元件，個體差異越小越好。觸發脈沖方面主要是采用強觸發，使得觸發脈沖具有較陡峭的前沿，避免因可控硅觸發特性的差異導致并聯的可控硅不同時開通。強觸發作為一種經濟有效的方法被廣泛采用，是改善可控硅整流橋均流的主要方法。

（2）可控硅的通態壓降及通態電阻的差異。通過對可控硅的合理選擇，使得并聯的可控硅通態壓降和斜率電阻盡可能接近，從而減小可控硅平均通態壓降的影響。當可控硅的平均通態壓降有差異時，可通過合理的搭配，使得可控硅的平均通態壓降和可控硅整流橋交直流回路的等效阻抗對可控硅整流橋均流的影響相互抵消。可控硅通態電阻差異可以根據交直流側進出線的長短來平衡，比如采用交流電纜作為進出線，就是一種平衡可控硅通態電阻差異辦法。

（3）交流回路等效阻抗的差異。包括交流進線的長度差異、銅排母線本身的阻抗不同、銅排的接觸電阻不同等都有影響。交流側阻抗影響的總體規律是電流分配與長度成反比，或者與整流橋的安裝位置相關。當采用電纜作為可控硅整流橋交流進線時，應該考慮采用等長的電纜，充分利用交流電纜的感抗，實現均流。或者在每個可控硅的橋臂或每個整流橋的三相交流的輸入端接入均流電抗器或磁環，等效增加了并聯支路電壓源的阻抗，可以大大改善均流效果。對于交流側采用銅排互連的整流橋，由于其銅排明顯呈現阻性，可以根據改變銅排的電阻來達到均流的目的，比如在銅排上進行刻槽，在銅排上打孔，將改善均流效果。在機柜的安裝位置方面，通常將交流進線安排在并聯整流橋的中間位置，采用中間進線的方法來平衡交流回路阻抗的影響。銅排壓接螺絲松動，或者壓接面變形、有細小異物，或者長期運行表面氧化等，都會影響銅排接觸電阻不同，安裝時需要仔細檢查才能防止接觸電阻不一致。

（4）直流回路等效阻抗的差異。直流側各整流單元出線的長度差異、銅排母線本身的阻抗不同、銅排母線的接觸電阻不同等也會影響并聯支路的均流效果。在直流出線和機柜位置的安排上同交流側阻抗一樣，應避免各回路出現明顯差異。

（5）刀閘觸頭的接觸電阻差異。整流橋通常安裝交流側刀閘和直流側刀閘，動靜觸頭的接觸面壓力不一致，或者表面臟污，或者長期運行表面氧化等，都會導致刀閘的接觸電阻不同，直接影響回路的阻抗，導致均流效果變差。運行中要注意刀閘觸頭位置是否溫度過高，如果發熱應及時檢查處理觸頭，保持接觸良好。

（6）快熔特性的差異。與整流橋可控硅相串聯的快熔特性通常也會存在一定的差異，特別是長期運行后與銅排的接觸面氧化，或者壓接螺絲松動，或者壓接面變形、有細小異物等，通常也會影響并聯支路的均流效果。運行中要注意各快熔及其接觸面溫度是否一致，如果有明顯發熱應及時檢查處理。

（7）可控硅散熱器的差異。通常可控硅是與散熱器壓接在一起的，壓接螺絲松動或者接觸面含有細小異物，不僅會導致接觸電阻不同，還會導致可控硅散熱不同，最終導致接觸面氧化、壓接面變形等問題，最終也會影響到并聯支路的均流效果。

二、均流問題的現場處理方法

由于導致可控硅整流橋均流問題的因素是比較復雜的，給現場均流問題的檢查處理帶來了一些實際困難，通常需要豐富的現場經驗和清晰的試驗分析。為了能夠切實有效地處理現場的均流問題，簡便可行的檢查方法是非常必要的，否則原因查不到的話很難能夠有效解決均流問題。由于導致可控硅整流橋均流問題的因素是多方面的，通常需要按照以下步驟仔細排查。

（1）根據整流橋的實際輸出電流計算均流系數。首先排除表計異常帶來的錯誤電流指示，用直流側分流計的毫伏信號直接計算分流系數更準確。如果分流系數在0.8～0.85之間，可以排除支路某相基本不導通的嚴重情況，可以不進行交流電流波形的測量。如果分流系數在0.70～0.8之間，需要進一步檢查交流電流波形。

（2）測量交流電流波形。對于均流效果較差的情況，特別是某一支路電流只有其他支路的一半時，通常是由于可控硅導通不好、快熔特性較差、回路接觸電阻較大等原因導致某一相幾乎不導通，需要測量交流電流波形進行確認是哪一相。在機組空載工況下，可采用電流探頭配合示波器進行交流三相進線電流波形的測量，均流良好的正常波形一般是正半波和負半波是對稱的，形狀大小基本相同，方向相反。而導通不好的那一相電流形狀會明顯不同，形狀偏小，可以初步判斷是哪一相回路導通不好。如果有條件，可以采用拔脈沖線的方式，看形狀異常的波形是否消失，最終確認是哪一相回路導通不好。

（3）刀閘接觸面、銅排連接面、柜內元器件溫度的測量。在機組空載或負載工況下，可采用紅外測溫儀或紅外熱像儀測量柜內元件的溫度，特別是銅排連接面、刀閘接觸面的溫度。如果在同等散熱條件下，個別元器件或接觸面溫度偏高，很可能是由于接觸電阻較大發熱所致，尤其是刀閘接觸面很容易松動、氧化，引起接觸電阻變大導致溫度偏高。需要特別注意的是，電流小的支路如果有溫度高的元件或接觸面，大多是由于接觸電阻變大引起的，通常會導致均流效果變差。因此，一旦發現有溫度偏高的情況，需要退出該支路或者停機時進行相關處理，如果是接觸面發熱，需要打磨接觸面或涂導電膏，如果是個別元件發熱，可能是元件特性下降導致，需要更換新元件等。這些處理措施對改善均流效果都會有很大幫助。

（4）確認回路導通不好的具體原因。根據以上電流波形的測量和柜內各部溫度的測量，如果能夠發現導通不好的回路，并且該回路存在發熱異常的元器件，則基本可以認為該因素是導致不均流的原因。如果沒有發現發熱的元器件，則需要進一步靜態檢查。

（5）靜態試驗檢查。靜態檢查需要機組在停機工況時才能進行，主要包括脈沖回路檢查、緊固回路連接螺絲、小電流試驗。脈沖回路主要檢查各相脈沖接線有無松動，緊固包括調節器發出的脈沖端子和整流柜接收的脈沖端子以及脈沖盒上的各個端子，測量可控硅G、K極之間的電阻（一般為十幾歐左右），檢查G、K極之間有無錯線，脈沖變壓器有無松線或錯線；緊固回路連接螺絲主要是緊固交、直流母排和刀閘處的螺絲，盡可能將快熔、散熱器連接處的螺絲也緊固一下，并檢查刀閘斷口處的接觸面有無氧化跡象，最好能夠用砂紙打磨，用酒精清洗后涂抹導電膏；小電流試驗主要是檢查調節器發出的小脈沖是否正確，觀察脈沖放大板和整流柜脈沖盒上的指示燈正常，亮度一致，用示波器觀察可控硅輸出的直流電壓波形正確，直流電壓正確，檢查調節器發出的脈沖波形和脈沖盒輸出的雙窄脈沖波形周期正確，幅值合格。

（6）可控硅和散熱器壓裝檢查。若靜態和動態試驗均正常，均流問題仍沒有明顯改善，此時可以考慮將可控硅（有的配備散熱器）拆除。可控硅拆卸后，需進行清灰處理，仔細察看各個可控硅以及散熱器是否有損壞，是否有壓接不牢固的地方，發現這些問題后需準備更換可控硅及散熱器模塊。在沒有發現異常的情況下，需利用力矩扳手將各個螺絲重新緊固一遍，排除可控硅和散熱器壓裝對均流的影響。

（7）可控硅參數重新匹配。如果可控硅和散熱器壓裝檢查后，沒有發現異常，還可考慮重新匹配可控硅參數。根據可控硅的導通壓降試驗數據和可控硅的實際排序位置，利用導通壓降的影響來重新安排可控硅的排序，補償其他不良因素的影響，通常是正負橋臂之間、或者同一相可控硅不同支路之間進行調配，一般能獲得較好的均流改善效果。

（8）改善均流效果的其他方法。除了以上檢查處理均流問題的方法外，還有長線均流、磁環均流、智能均流等其他方法。在有條件的情況下使用長電纜作為交流電源進線，可以有效平衡整流系統的交流阻抗差異，通常都能取得較好的均流效果；根據現場情況，采用在出力大的功率柜三相交流側增加磁環的方法來提高均流系數。由于磁環是由鐵磁材料制成，增大交流阻抗使回路電流減小，達到均流的目的。通過增加磁環改善均流的方式安裝簡單，調整方便，能有效增加功率裝置輸入阻抗，降低電流輸出，改善均流效果。智能均流需要增加智能脈沖控制設備，系統變得復雜化對可靠性的要求很高，否則會帶來安全隱患，一般較少采用。

三、現場實例

下面以工程實例來說明現場均流問題的檢查處理方法的應用。

某電廠火電發電機組，自并勵勵磁系統，配置了一臺微機勵磁調節器柜、兩臺可控硅整流柜（2500A）、一臺滅磁柜。運行中發現兩臺整流柜的電流不平衡，一號柜輸出是300A，二號柜輸出是670A，均流系數為0.72，明顯不符合大于0.85的要求。

由于均流系數較小，首先測量交流電流波形，發現一號柜+A相電流波形異常，比正常波形明顯偏小。采用拔脈沖線的方式，最終確認故障原因在+A相回路。刀閘接觸面、銅排連接面、柜內元器件溫度的測量，發現+A相快熔溫度稍微偏高。懷疑該相快熔可能特性不好，有待進一步驗證。

靜態檢查，包括脈沖回路檢查、緊固回路連接螺絲、小電流試驗。均未發現明顯異常。可控硅和散熱器壓裝檢查也未發現明顯異常。

檢查可控硅參數匹配情況，也未發現明顯參數偏差較大的情況。

通過以上檢查，拆下+A相快熔，測量大電流下的導通壓降，發現其導通壓降比其他快熔大很多。在電流較小的情況下，各快熔導通壓降差別不大，因此小電流試驗難以發現。在機組負載工況下，轉子大電流較大，該相快熔的導通壓降比其他快熔打了很多，導致一號柜+A相回路阻抗較大，直流輸出電流偏小，最終出現均流問題。

根據以上檢查分析，+A相快熔特性變差，是導致均流問題的主要原因。更換該相快熔，靜態試驗正常。然后開機檢查，發現一號柜輸出是450A，二號柜輸出是550A，均流系數為0.91，符合大于0.85的要求。均流問題成功解決。

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1671-0711（2015）12-0072-03

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