碳化硅灭磁电阻温度特性的离线检测方法.pdf

第34卷第12期
华电技术
Vol 34 No 12
2012年12月
Huadian Technology
Dec.2012
碳化硅灭磁电阻温度特性的离线检测方法
傳煜
(中核集团福建福清核电有限公司,福建福清350318
摘要:碳化硅灭磁电阻是由多片碳化砫电阻串、并联组成,其均流和均能特性可通过温度特性考核。针对日前碳化硅
灭磁电温度特性,提出了一种离线检测的新方法,该方法既经济实用又安全简单。
关键词:碳化硅灭磁电阻;温度特性;均温系数;离线检测
中图分类号:TM934.1
文献标志码:B文章编号:1674-1951(12012)12-0061-03
1问题的提出
2SiC的有关标准问题
目前,330MW及以上等级的大型发电机组一般
由于应用领域和用量的原因,目前没有SiC.的
都采用碳化硅(SiC)灭磁电阻放电方法进行灭磁,相应国际标准。在国内也只有ZnO的相关标准而
随着国内特大容量机组越来越多的投运,SiC灭磁没有SiC非线性电阻的标准。因此,对于它的检测
电阻使用也越来越广泛。SC是一种半导体陶瓷材指标主要依据相关生产商的企业标准或投标文件中
料烧制而成的非线性电阻,产品质量指标主要是伏的一些技术承诺。制造商的这些数据,基本可以满
安特性和温度特性。大型发电机通常由数十片到数足SiC设计选型和运行维护需要。全球生产SiC灭
百片碳化徒电阻片组件组成,因此,对产品的均能或磁电阻的公司不多,规模较大且业绩较好的公司为
均流特性有严格要求。在运行维护中,可通过了解英国的MI公司和美国的 MUSKEGON公司
产品的均流、均能特性来判断其性能质量变化情况。
1M&I公司SiC典型组件参数
在使用过程中,直接测量均流或均能试验是非常麻
(1)600A/US16/ P Spec6298型SiC组件的额
烦的,对于这些试验,SC灭磁电阻厂家大多数采用定能量值:在每次承受放电能量中允许温升80K,经
大型专业设备进行测试。
过冷却可以继续承受多次放电的允许额定能量是
如果用户需要对此进行检测,目前可选用2种680kJ(单片是42.5k),允许额定电流4000(单片
试验方法:第1种是用户自已进行发电机灭磁试验
是250A);在一次性或罕见事故时承受放电能量中
第2种是用户委托科研机构进行发电机模拟灭磁试允许温升115K,可承受允许最大能量1000J(单片
验。这2种方法都属于SiC灭磁电阻在线灭磁试
62.5kJ),最大电流6000A(单片375A)。
验,通过录取灭磁电压和电流来检验伏安特性,通过
(2)Spec6298型SiC单片允许最大温度是160
℃。允许的最大环境温度取决于承受放电能量值,
灭磁能量来加热SiC灭磁电阻组件并以此检测其温
在设计选择中应考虑最高环境温度
度特性,这些试验繁琐且不安全。
(3)SiC材料的比热容为0.84J/(g?K),密度
因此,若在发电机停机时通过离线的办法对
为2.35g/cm。
SiC灭磁电阻炳端加以适当电压和电流测量其伏安
(4)绝缘(中心绝缘管)在组件承受了高能量后
特性和温度特性,根据电流、电压施加时间的长短,方可进行检査,若能量在大于680kJ时反复灭磁或
可计算出灭磁电阻消耗的能量。利用红外温度测量单次吸收能量大于1000时,电阻片温度可能上
仪测量单个SiC电阻的温度,根据均流均能特性与升到最大温度160℃。如果绝缘管表面温度超过
温度特性相关的特性,从而可以基本判断SC电阻160℃,则可能在热效应作用下开始逐渐老化。随
串的能量分配情况。如果将2串以上并联支路施加着温度的増加(大于160℃),老化速度加快。可按
适当的电压,则可根据并联支路的SiC电阻的均流以下方法来测试绝缘管的完整性,在1个M6母线
情况,掌各SiC电阻的质量和特性变化并判断SC和中心螺杆间进行直流5kV耐压试验。1个组件承
电阻是否损坏。
受了1000kJ的能量后,需对电阻进行日常维护检
查,如果电阻的状况出现异常(如有烧焦的外观、然
收稿日期;2012-08-03
烧气味等现象)则需将电阻返回工厂进行测试。对
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第34卷
于发生短路时吸收能量超过1000kJ的情况,则应
对组件进行正常更换,若需要经常吸收三相短路能
量,则需选用较大容量的灭磁电阻。
2.2M&I公司的相关技术规定分析
对M&I公司的相关资料进行了分析,在发电机
灭磁装置的设计、调试和运行中,M&I公司对SiC.灭
磁电阻灭磁温度上限值(160℃)和承受能量的安全
1.三相全控整流桥;2.灭磁开关主触点;3.灭磁开关放电触点;
4.灭磁电流表:5.灭磁电压表;6.红外测温仪;7.SiC灭磁电阻
上限值(1000kJ)做出了明确规定,同时还规定了运
8.转子绕组
行中如果SiC温度达到或超过160°C时,应对它的
图1SiC灭磁电阻在线测温试验原理图
绝缘作直流5kV耐压试验检査。在1个组件承受中的SiC灭磁电阻是由多片SC灭磁电阻组成的灭
1000能量后,需对电阻进行日常维护检査,若发磁电阻的待测组件。
生吸收能量超过1000kJ的情况,则应对组件进行
更换。由此可以说明,SiC在运行中进行相应特性
测试是必要的,尤其是当机组进行过事故灭磁后有
必要通过本文所述的离线方法测量SiC灭磁电阻的
220 VACT
温度特性并进行直流耐压试验。
380 VACI
3SiC在线灭磁温度特性测量
1.红外测温仪:2.SiC火磁电阻;3三相整流桥
4.电源开关;5.电流表;6.电压表
3.1SiC灭磁电阻在线測温试验原理
所谓在线灭磁,就是利用发电机灭磁试验进行
图2SiC灭磁电阻离线测温试验原理图
SiC灭磁电阻的温度测试。从图1中的SiC灭磁电
预订时长t的确定方法:接通试验电源,根据所
阻在线测温试验原理图中可以看出,试验前应在灭测SC灭磁电阻的电压、电流,按下式确定预订时长
磁回路中接上灭磁电流表和灭磁电压表,然后合上
W,×(209%~50%)
灭磁开关主触头,联动断开灭磁开关放电触头,开启
U×I
三相全控整流桥向发电机转子绕组充电。当充电能式中:W,为SIC电阻额定容量;,I分别为施加SIC
量达到要求时,断开灭磁开关主触头,联动合上灭磁的电压和电流。
开关放电触头,发电机转子绕组向SiC灭磁电阻放
试验电源是普通交流220V或380V电源,或者
电,放电能量由所测的灭磁电压和电流决定。放电将上述交流电源整流成相应的直流试验电源。电流
结束后,马上用红外测温成像仪测量SiC灭磁电阻表、电压表采用普通的电流表和电压表,只要量程合
的表面温度,根据温升计算均温系数,得到SiC灭磁适,对精度无要求。
电阻温度特性。
3.2.2SiC离线检测具体实施方法
这些大型试验极为复杂,费时费力还具有一定
结合图2对离线检测方法进一步说明:合上试
的危险性,用户很少采用。也就是说,尽管SiC灭磁验电源开关4,记录回路电流和电压以及合上电源
电阻在我国大型电厂使用广泛,但用户大都没有对开关4的时间,当外加能量达到试验要求后,断开试
其温度特性进行任何检测,以致发生了一些SiC灭验电源开关4,