提高300MW发电机主整流柜的运行可靠性

1、提高300MW发电机主整流柜的运行可靠性一、系统概况河北西柏坡发电有限责任公司共有 4台300MV发电机，均采 用同轴交流励磁机， 永磁副励磁机带静止整流器的励磁系统。 发 电机的磁场能量由交流励磁机的输出经静止硅整流装置提供， 交 流励磁机的磁场能量由永磁机的输出经自动电压调节器中的三 相全控桥式整流装置提供。 静止硅整流装置 （以下简称主整流柜） 由两柜并列运行。系统主要参数如下： 发电机主整流柜主要由三相桥式整流电路、进线交流开关、 出线直流刀闸组成。 每个桥臂上共有 3 只二极管， 二极管与柜内 母线采取插接方式，允许一只元件损坏。冷却方式：每台柜底设 空气冷却器（水冷），并装设 3

2、台轴流风机进行强迫风冷。其主 要参数如下：型号： QLF-3000/1500额定输入电压： 360 V直流输出额定电流： 3000 A直流输出额定电压： 1500 V 两柜并联运行，单柜可保证主机强励需要。 励磁系统原理图如下：、存在的问题及原因分析必须承认该主整流柜具备以下优点：1、如一只整流二极管损坏可以在运行中进行更换。2、利用空冷器中的水流带走热量，减少辅助冷却设备（如： 加装空调）但是自 1993年 1发电机正式投入运行后，经过多年的运行 1发电机的两台主整流柜暴露出许多问题，严重威胁设备对 机组安全运行：1、二极管采用插接，插头的弹簧长时间使用后出现老化， 触头的压力下降， 插头的

3、表面接触电阻增大， 发热量增大引起二 极管插接头过热。2、长期使用后，空冷器内管路脏污，散热效率降低；该空 冷器设计在柜底部，空间狭小难以拆装，存在漏水隐患。不得已 又在励磁小间加装了两台大功率空调（一台工作一台备用）。3、两台主整流柜在输入相同的情况下，输出相差较大，最大达到300A,单柜负担较重，直流刀闸发热严重。1发电机 1、2主整流柜输出电流进行统计，如下图：最高差值250A,最低100A，与总输出电流比最高为 13%三、改进措施 综上所述，对主整流柜进行改进应主要针对以下几个方面：1 、随着新技术、新材料的应用，目前大功率的整流二极管 应用日趋成熟。 原装进口或国产品牌的整流元件均可

4、以满足这些 要求：额定电流（通态平均电流）要求为 3000A，反向重复峰值 电压要求为3000V,并且要求管压降数值低，管压降特性非常整 齐；整流元件发热小；管压降随温度变化很小；漏电要很小；过 压保护性能强（齐纳特性），寿命长、耐用等。并且许多电厂的100300MV机组励磁系统整流柜上成功运用过。这样整流桥单 臂上的元件数量可以缩减， 插接式的设计不再使用， 而改为螺栓 固定连接， 这样可以消除原整流二极管插接出现的过热问题。 并 可提高均流系数。2、 设计要求主整流柜单屏的均流系数不小于0.9 ，两屏并 列运行的均流系数不小于 0.85 。可以采取如下均流措施：二极管元件、快熔元件参数的严

5、格选配，保证均流，如： 通态平均压降。选用大电流元件，减少并联元件数，缩短整流臂 尺寸。交流测整流柜进线长度严格等长，消除进线电阻的不一 致，并产生电抗作用。安装和检修时保证直流刀闸， 交流侧断路器， 母线连接接 触面的接触电阻的均衡性。3、由于励磁小间已经配备了大功率空调，这样功率柜采用 强迫风冷系统，二极管加装热管散热就方便实施。首先确定散热器的材质： 热管散热片分为铝制散热器和铜质 散热器。 其中铝散热器技术历史悠久成熟， 因为铝散热器的导热 系数值较大，铝散热器的最小热阻做到 0.035 0.04K/W 左右， 但在停风状态下， 由于铝散热器采用整体铸造成型， 其热容量及 散热面积较大

6、， 因此铝散热器整流柜在停风后， 仍能维持较大的 出力。铜散热器是另一种高效散热器， 因铜的导热系统数较铝散 热器大， （但铜的重量也大， 对散热器的制作影响较大 ） 因此在同 样的风冷条件下，铜散热器的热阻最小能达到 0.03K/W，但停风 后，由于结构的原因，铜散热器的热阻较大，整流柜出力比相同 容量的铝散热器柜出力小。根据目前情况， 采用“铝散热器”既能保证单柜风冷时的有 效出力，也能实现停风后持续 120 分钟出力，是一种较好的选择。功率柜装设风温制器， 能有效的监控风温变化， 及时掌握功 率柜运行工况的变化。在故障发生时及时报警指示。四、实施情况在 2009年我们对 #1发电机主整流

7、柜进行了重新选型改造，将 1发电机励磁回路 1、2主整流柜更换为新型南瑞集团公 司生产的FLG-3000型整流柜，三相整流桥臂由每臂三只二极管 改为一只二极管， 且二极管的紧固全部使用力矩扳手， 保证接触 电阻相同。原二级管冷却方式为铝片散热加整流柜底部风机强迫通风 散热，现改为热管散热，主冷却风机改装在整流柜顶部，一主一 备，由吹风改为吸风，顺应了空气流动方向，并加装两台紧急冷 却风机， 用以主风机故障情况下的元件冷却， 且柜门装有进风滤 网，防止灰尘进入，总之改进后加强了散热通风性能。经过 1发电机组大修中我们对励磁回路的改造， 经过调查，我们对 1、 2主整流柜的输出电流进行统计见下表：