大功率热管整流柜

1、大功率热管整流柜用户手册宜昌市能达自动化设备开发有限公司二零零四年二月目 录第一章 热管散热器原理说明31概述31.1热管散热器原理简介31.2热管传热散热器结构特点41.3热管传热散热器主要特点4第二章 热管整流柜功能实现52.1功能简介52.1.1可控硅整流桥换相尖峰过电压抑制措施之常规阻容保护回路52.1.2温度实时监测、显示控制仪及温度开关52.1.3均流措施52.1.4 备用风机回路62.1.5 脉冲回路62.2整流柜整体布置图6第三章 调试大纲83.1绝缘检查83.1.1一次回路系统对地绝缘检查：83.1.2 二次操作系统绝缘检查83.1.3 一次和二次回路之间绝缘检查83.1.4

2、 低压电源系统对地绝缘检查93.2 高压耐压试验93.3电源回路通电调试93.3.1 DC220V直流操作回路通电：93.3.2 AC380V交流电源回路通电103.4小电流检查：103.5大电流试验103.5.1均流试验103.5.2单柜大电流试验103.6 高压试验11结束语11第一章 热管散热器原理说明1概述1.1热管散热器原理简介可控硅散热设计基本任务是，为器件设计一个热阻尽可能低的热流通路，使器件发出的热量能尽快地发散出去，从而保证器件运行时，其内部的结温始终保持在允许的结温之内。这包括设备的结构设计和冷却介质的选择两方面的内容。散热器结构的选择应考虑以下因素：辅助设备的能耗、体积和

3、重量；装置的复杂性和操作的难易程度；以及装置的可靠性、可用性和可维护性。而冷却介质的选择则应考虑电绝缘性、化学稳定性对材料的腐蚀性、对环境的影响和易燃性。热管是一个密闭封焊的蒸发冷却器件，由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成。其中吸液芯由多孔物质组成，其原理是靠毛细作用使液相工质由冷凝段回流到蒸发段，并使液相工质在蒸发段沿径向均匀分布。制造时，管内抽成负压后充以适量的可以汽化的工业液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体，并加以密封。从轴向看，管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），中间为绝热段。工作时外部热源的热量传至蒸发段，通过热传导使工质的温度上升，进一步导致液相介质吸热

4、蒸发。液体的饱和蒸汽压随着温度上升而升高，从而使蒸汽经蒸汽通道流向低压部分，即流向温度较低的冷凝段。蒸气在该段冷凝，放出的热量通过充满工质的吸液芯和管壁的热传导，由管子外表面传给冷源。此后冷凝液体可以在没有任何外加动力的条件下，借助管内的毛细吸液芯所产生的毛细力回到加热段继续吸热蒸发，如此循环，达到热量从一处传输到另一处的目的。由于液态介质的蒸发潜热大，同时蒸汽的流动阻力小，所以能够在温差较小的蒸发端至冷凝端间传送大量热量，亦即热管冷却装置的有效导热系数非常大，具有良好的冷却效果。此外，由于热管是一个所谓的“自治”系统，它利用蒸发和毛细现象进行介质循环，不需要借助泵等外力，所以免除了风机等旋转

5、部件。运行时没有噪声，且具有很高的可靠性。(19#在热管散热器下端装有备用风机)。1.2热管传热散热器结构特点 热管散热器充分发挥热管传热效率高、等温性能好等优点，其产品结构特点如下：环形回路式结构：在热管产品上采用了先进的回路式结构，实现了气、液分流，从而解决了普通热管结构工作时，气、液混流引起的相互干扰问题，将热管的传热效率提高了23倍。其结构简图如右图所示：埋入式结构：采用热管传热技术，将铝型材与环形回路式热管完美的结合在一起，可降低散热器本身的接触热阻，散热器台面与热管的温差降低到0.10.2左右，将热管散热器整体性能提高了1.52.5倍。1.3热管传热散热器主要特点热管在进行相变过程

6、中将吸收和释放大量的热量，因此与其它散热方式相比，热管具有以下几个优点： 热响应速度快：由于热管壳体内部为真空状态（一般为1×10-3Pa）,工作介质的相变温度远低于常压下的沸点温度（启动温度低），内部流体的流动阻力小。因此，热管的传热系数一般为金属银的401000倍。 等温性能好：由于具有非常高的导热性能，因此热管的等温性能是其它材料所无法比拟的。一般一根长十米的热管，其两端温差为23。 体积小、重量轻：由于热管具有高的导热性能、优良的等温特性，无需外加辅助动力设备，因此它与传统的铝型材散热器相比较，在热阻相同的条件下，尺寸和重量要小1/31/2左右。 运行安全可靠，不污染环境：热

7、管的工作介质在封闭的腔体内进行工作，封口采用国际先进的焊接技术，冷却介质数量少，即使泄漏也不可能造成电气事故。其工作寿命一般为20年，它所采用的制造材料不会对环境产生任何的污染，是一种环保产品。第二章 热管整流柜功能实现2.1功能简介2.1.1可控硅整流桥换相尖峰过电压抑制措施之常规阻容保护回路 采用可控硅整流全控桥，RC阻容吸收网络抑制换相尖峰过电压。同时高裕度、高指标的参数设计选型，增加装置的整体可靠性。可控硅以及阻容保护回路的参数如下：可控硅反向重复峰值电压： URRM=4400V可控硅通态平均电流： IT(AV)=2500A阻容保护电阻： R= 50欧/500W阻容保护电容： C=1U

8、F/2100V AC2.1.2温度实时监测、显示控制仪及温度开关 温度显控仪是以智能单片机为核心，三路A/D温度采样电路，双路越限报警输出，数码显示电路，通信接口电路组成。可与上位机进行交换数据通信。 温度采集是由应用非常广泛的热电阻通过特殊加工构成，将瓷封装热电阻置于外带螺纹的铜柱内，以环氧树脂浇注固定，温度探头安装方便，数据采集准确可靠，经3.5KV耐压实验通过。信号以及控制回路多处采用抗干扰隔离技术，使装置运行更加可靠。在热管散热器上装有三个65温度开关，随时检测散热器以及柜内温度。无论是RS的温度开关还是预埋在可控硅管芯最近处的PT-100铂电阻，只要超过其温度设定值则立刻起动备用风机

9、进行强迫风冷，同时发出报警信号。2.1.3均流措施均流的三种设计方法： 均长连接线法 元件筛选法 均流互感器法19机同时采用元件筛选法和均流互感器法。实际试验结果均流系数不小于0.95。均流互感器作用：限制交流侧压降和晶闸管电流上升率di/dt、电压上升率dv/dt以及并联整流桥组的解耦。2.1.4 备用风机回路为了安全起见，在热管散热器的下端装有三个备用风机，备用风机采用单路交流供电模式。风机可自动、或手动投切。当散热器表面温度高于65（温度开关）或是温度监测、显示控制仪设定的温度时，风机自动投入；当低于65（温度开关）或是温度监测、显示控制仪设定的温度时，风机自动切除。详见电气图册功率柜操

10、作原理图。2.1.5 脉冲回路脉冲回路采用组合式脉冲放大隔离组件，同时为了更好的配合灭磁柜进行灭磁而采用控制端封脉冲的接线方式，葛洲坝二江电厂6和7#就是采用这种接线方式实施交流灭磁。所有的脉冲信号以及脉放电源均采用屏蔽线，并且与强电回路分开走线。面板设有控制脉冲电源的选测开关6163MK。2.2整流柜整体布置图 见下页： 整流柜整体布置图第三章 调试大纲本调试大纲以STR-1650A型整流柜为代表，STR其它类型整流柜可参照执行。3.1绝缘检查3.1.1一次回路系统对地绝缘检查：(1) 合上全部整流柜交流、直流隔离刀闸(2) 短接全部整流柜及之间三相整流电源A、B、C回路，并做好短接记录；(

11、3) 短接全部整流柜及之间整流输出正、负极，并做好短接记录；(4) 用2500V摇表检测上述回路对地绝缘，其绝缘水平不得低于20M。3.1.2 二次操作系统绝缘检查(1) 短接全部整流柜之间601、602回路，并根据DC220V二次控制回路原理图短接未连上601、602的全部回路，并做好短接记录；(2) 短接全部整流柜之间A、B、C、N交流380V输入回路，并根据AC380V二次控制回路原理图短接未连上上述回路的全部回路，并做好短接记录；(3) 合上风机控制交流开关61FZK、62FZK、63FZK；(4) 用1000v摇表检测其对地绝缘，绝缘水平不得低于20M；3.1.3 一次和二次回路之间

12、绝缘检查(1) 一次交流输入系统对一次直流输出系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘水平不得低于20 M；(2) 一次交流输入系统对DC220V二次操作系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘水平不得低于20M；(3) 一次交流输系统对AC380V二次操作系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘水平不得低于20M；(4) 一次直流输出系统对DC220V二次操作系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘水平不得低于20M；(5) 一次直流输出系统对AC380V二次操作系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘水平不得低于20M；(6) DC220V二次操作系统对AC380V二次操作系统绝缘检查(1000V摇表)，绝缘

13、水平不得低于20M；3.1.4 低压电源系统对地绝缘检查(1) 短接6301、6302、回路；(2) 用万用表测量(20M档)上述回路对地电阻，稳定一段时间后，电阻应为无穷大。3.2 高压耐压试验高压耐压试验，AC3000V对地耐压一分钟，应无闪烙：(1) 按一次交、直流绝缘检测方式短接一次回路；一次交流与一次直流；(2) 按接线图一完成试验接线；(3) 将耐压发生仪TYB调至最小，合上电源开关；(4) 调节耐压发生仪TYB，逐步升压至计算电压3000V，并做好安全措施；(5) 计时一分钟，观察有无闪烙。励磁功率柜高压发生仪 220V RAC电源 B图一 高压耐压试验接线图(6) 绝缘检查后处

14、理工作：根据短接记录撤除所有短接线； 3.3电源回路通电调试3.3.1 DC220V直流操作回路通电：(1) 调节直流电源至最小后，合上DC220V直流开关；(2) 缓慢增加电压至50V，按操作原理图测试各继电器线圈电压是否正常，电压正常则以50V档继续加压至100V，重复测试各继电器线圈电压，至直电压加至225V；(3) 继续加压至242V，测量各继电器线圈电压，DC242V电压下，各继电器应可靠工作。(4) 电压降至DC220V后，继续以下试验。(5) 可控硅故障回路模拟，检测继电器输出接点状态。 3.3.2 AC380V交流电源回路通电(1) 将A、B、C、N接至风机柜三相风机电源端子；

15、(2) 合上61FZK、62FZK、63FZK；(3) 按操作原理图调试风机手、自动操作回路。(4) 检查风机运行指示灯状态。(5) 风速测试：调节风量，使每柜可控硅表面风速接近一致，并达到5米/秒3.4小电流检查：(1) 各柜输入、输出脉冲检查：a) 脉冲幅值；b) 脉冲前沿；c) 脉冲相序：+A，-C，+B，-A，+C，-B，相间60°。(2) 各柜小电流检查(3) 并柜小电流检查：3.5大电流试验3.5.1均流试验(1) 在采用动力电源电压变化不大情况下，励磁调节器可采用恒a运行方式；(2) 改变调节器给定，使可控硅a角大于90°，投入脉冲电源；(3) 逐步减小给定a

16、角，增加可控硅输出电流；(4) 在每柜电流大于100A的情况下，记录每柜输出电流；(5) 计算均流系数，应大于0.9。3.5.2单柜大电流试验(1) 在采用动力电源电压变化不大情况下，励磁调节器可采用恒a运行方式；(2) 改变调节器给定，使可控硅a角大于90°，投入脉冲电源；(3) 逐步减小给定a角，增加可控硅输出电流至500A；(4) 每五分钟测试一次可控硅散热器表面温度，表面温度接近60时，连续监视，并记录散热器表面温度达到60的时间。3.6 高压试验(1) 在采用动力电源电压变化不大情况下，励磁调节器可采用恒a运行方式；(2) 给定交流输入电压为0.5倍的额定阳极电压；(3) 改变调节器给定，使可控硅a角大于90