GEKL型(智能)大功率晶闸管励磁整流装置技术使用说明书

1、GEKL型(智能)大功率晶闸管励磁整流装置技术使用说明书北京吉思电气有限公司二五年一月本说明书适用于：北京吉思电气公司生产，与电力系统联接的发电机容量在50MW1000MW的大中型汽轮发电机组、容量在10MW700MW的大中型水轮发电机励磁整流装置。智能整流装置（含独立微机控制单元）具有与非智能整流装置不同的编号，适合与北京吉思电气公司生产的GEC-300系列励磁调节器配合使用。本说明书中相关“智能整流装置”的叙述一般为智能整流装置特有的功能。Chapter 1概述北京吉思电气公司生产的GEKL系列（智能）整流装置，适用于大中型汽轮、水轮发电机励磁系统。1.1本系列整流装置符合以下国标和行业标

2、准：GB7409-97：大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件；GB/T3859-93：半导体变流器；GB3797-83：电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备；IEC2A（秘13-1978）：汽轮发电机励磁系统技术要求；IEC2A（秘593-1982）：关于同步励磁系统的若干规定；DL/T583-1995：大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件；DL/T650-1998：大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件。1.2本系列整流装置主要配置主电路采用三相桥式晶闸管（可控硅）整流电路，具有良好的运行特性和一定的过载能力。控制回路设有保护环节，当发生故障时，发出报警信号，快熔能迅速熔断

3、，控制器可以迅速封锁脉冲，以保护设备的安全。智能整流装置可以CAN工业高速总线通讯方式或通过外引端子接收脉冲控制信号，同其它环节构成完整的控制系统。该装置单柜尺寸为2260800（或1000）1000（高宽深）。Chapter 2 整流装置型号说明GEKL （Z） A/V型Z 功能代号，智能GE 企业代号K 相控晶闸管L 整流装置A额定输出电流V额定输出电压Chapter 3 使用条件l 周围空气温度：-10+45l 海拔高度不超过2000ml 相对湿度90%（25时）l 环境：在无爆炸危险及干净的环境中，且空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃及在无较大振动、颠簸的地方。l 垂直倾斜

4、度5%Chapter 4 技术条件l 安装方式：室内l 噪音等级：75dBl 过负载能力：2倍额定电流30秒l 介电强度：出厂试验电压、现场验收试验电压、允许反复的试验电压及维修后的试验电压，均为工频交流正弦电压，电压值按本说明书1.1节中的有关标准规定，耐压试验时间一分钟。Chapter 5 整流装置型号、规格和参数整流装置型号GEKL-(Z)-1000(800)GEKL-(Z)-1600(1250)GEKL-(Z)-2500(2000)GEKL-(Z)-3500(3150)输入交流电压（V/Hz）800/501000/501000/501000/50单柜额定输出直流电压（V）8001000

5、10001000单柜额定输出直流电流（A）1000160025003500单柜30秒过电流（A）2000320050007000系统并联柜数(台)12(可用一柜双桥)233434Chapter 6 功能及特点GEKL系列智能整流柜外观图见附图一、附图二。6.1智能整流柜说明（智能整流柜独有）：GEKL系列智能整流柜具有智能控制单元(IPU)，其CPU为美国TI公司生产的DSP芯片或INTEL公司的单片机产品，配置ST（意法半导体）公司的PSD外围接口芯片。IPU通过CAN总线与AVR（励磁调节器）通讯，接收调节器的控制指令，上传本整流柜状态。CAN总线通讯方式高速、可靠。由于IPU与AVR分层

6、布置，极大地提高了励磁系统可靠性。单个整流柜可以独立运行，完成手动调节，在AVR故障时避免失磁事故。同时可以方便地进行发电机组短路试验。IPU完成本柜的脉冲触发、手动运行、电流限制、智能监测（快熔熔断、超温报警、温度监测、风机投入切换）、智能均流等功能。6.2 装置中的大功率晶闸管，采用ABB公司制造的无应力全压接3英寸大功率晶闸管，也可以采用英国DYNEX/MITEL公司产品；国内产品使用北车集团永济电机厂及南车集团株洲电力机车研究所生产的大功率晶闸管，其电性能参数稳定，质量可靠。由于单只容量大，所以在同等容量装置中可使元件并联数目少，均流系数高，也减少了装置的体积。6.3 本装置为半封闭柜

7、式结构。环境空气由柜体下部进入阀体，冷却风机采用低噪音的离心风机，使整流装置的噪音75dB，同时采用双路交流电源供电，提高运行的可靠性。6.4 本装置设有过压（阻容）、快熔熔断、风机过载、欠风压、超温等保护电路。6.5 本装置设计一般按照N-1原则配置，即配置整流柜数量保证在退出一个整流柜情况下，能满足发电机正常励磁和强行励磁的要求。6.6 智能均流控制（智能整流柜独有）智能整流柜通过IPU与AVR通讯，由AVR统一控制各整流柜的电流，下发脉冲控制指令给各整流柜，从而实现智能均流。智能均流适用于26个整流柜的均流控制，均流系数保证在98以上。同时不需增加设备，每个晶闸管的瞬时电流不增加，相比长

8、线均流、电抗均流、晶闸管轮换触发均流，智能均流具有不可比拟的优势。6.7 风机双电源、双路风机（大容量机组配置）切换智能功率柜由IPU自动检测双路风机电源是否正常，电源低报警并实现电源切换。如用户需要最高的可靠性，可以配置双路风机，由IPU来监测风压、风机电源，实现工作风机、风机电源的自动切换。非智能功率柜由逻辑切换回路来实现工作风机、风机电源的自动切换。6.8 本装置每一柜内可以装设照明灯，柜门打开时自动发光，方便检修。6.9 配置温度监测功能和保护功能。6.10 本装置出厂进行额定电流温升试验和国家标、行标规定的相关试验。Chapter 7 主要元件选型及说明7.1晶闸管进口晶闸管选用瑞士

9、ABB公司的5STP系列产品英国DYNEX/MITEL公司的DCR系列产品，国产器件选用永济电机厂或株洲电力机车厂生产的晶闸管。晶闸管主要参数如平均通态电流、正反向重复峰值电压、通态压降等都经设计计算选取，留有较大工作裕度。所有可控硅器件都提供测试报告。 图1、晶闸管元件与晶闸管-散热器压装单外观图 (1) 晶闸管重复峰值电压选取：这里 过电压余度系数，一般取2.0 过电压冲击系数，一般取1.5 电源电压升高系数，一般取1.051.10 桥臂反向工作电压最大值，为阳极电压峰值(2) 平均通态电流选取：对于，可由下式计算：这里np1为整流装置的并联元件数，为电流裕量系数（1.52.5），为单柜最

10、大连续电流值，为晶闸管元件通态平均电流值。7.2快速熔断器选用西安整流器厂产品。快速熔断器的额定电压、额定电流、I2t经设计计算选取。（1）额定电压高于阳极电压峰值。（2）额定电流计算：IRN=IRKIR为单柜额定工作电流方均根值；K为综合系数，为裕度系数、散热经验系数、风速修正系数及环境温度系数的综合，常取1.31.7。7.3交流输入开关交流侧刀闸选用上海金工电器成套厂生产的HD13系列刀开关。操作机构良好，接触紧密，美观耐用。刀闸额定电压高于整流柜设计的额定阳极交流电压、额定电流大于整流柜设计的交流侧额定电流。7.4直流输出开关直流侧刀闸选用上海金工电器成套厂生产的HD13系列刀开关。刀闸

11、额定电压高于整流柜设计的额定直流输出电压、额定电流大于整流柜设计的直流侧额定电流。7.5风机选用德国ebm公司生产的R4E系列低噪音风机。如R4E-400-AB型风机主要技术指标：风量：3150m3/h噪音：61dBA电动机参数： 230 V、 0.27 kW 图2 进口低噪音风机外观图7.6脉冲触发监测回路如可靠性要求高的励磁系统，配置脉冲触发监测回路，使用成熟设计电路。如果触发脉冲丢失，则启动报警。7.7风压继电器采用本公司研制的专利产品-重力辅助式风压继电器，核心部件采用进口微动开关。技术条件：风速5.5m/s； 风压80Pa。图3、重力辅助式风压继电器外观图7.8超温继电器采用美国el

12、mwood公司生产的Eld-3温度继电器，绝缘良好，工作稳定可靠。当测点温度超过75时，启动报警，由调节器控制切脉冲退出运行或限负荷。7.9温度检测（高成本选配）每柜配置13组测温铂电阻，分别布置在可控硅散热器/风道进口/风道出口，通过变送器由IPU测量这三个位置的温度和温差。Chapter 8 运行维护及保养 8.1每日巡视 装置是否保持清洁；是否有异常声响及异味。 8.2半年检查 控制回路接线端子联接是否松动；绝缘导线是否与热体粘连，破裂。 8.3全年检查 柜内除尘：用压缩空气清除柜内尘土，散热器和风压继电器应重点吹扫。控制回路：绝缘电阻是否正常；绝缘端子是否有异常变色。 主回路：母线联接

13、螺栓是否松动，有无过热；绝缘体表面（如绝缘子等）是否破裂，损坏及异常变色；绝缘电阻是否正常。 8.4定期测量下列部件温升 晶闸管台面（与散热器接合处）温升应45，并检查各并联元件温度分布是否均匀，如有个别发热现象，应检查原因予以更换。 快速熔断器联接处温升应50，如有温升过高现象应检查是否接触不良，及时清理导电体接触面 导电体温升应35，联接处温升应55。 8.5每大修期进行一次均流测试，均流系数应0.98（智能均流）/0.90（非智能均流）。 公式：KI = KI：均流系数；Ia：各支路电流之和； Np：并联支路数；IaM：电流最大的支路电流值。 对于个别支路电流过大或过小的应予以更换或对换元件。Chapter 9 设备内部各部件的组装及拆卸 设备的组装请参阅本设备的总装配图，继电控制部分由于简单明了，从装配图中可直接看清楚，在此不再复述。 9.1快速熔断器的拆卸 首先拆除快速熔断器上熔断信号器及其连线；拆除与铜母线联接的螺