小山电站发电机励磁系统电子开关改造.pdf

2013年10月
吉林电力
Oct.2013
第41卷第5期(总第228期)
Jilin Electric Power
Vol 41 No5(Ser. No 228)
小山电站发电机励磁系统电子开关改造
Retrofit on Excitation System Electronic Switch in Xiaoshan Power Station
杨建全,郏博2
吉林松江河水力发电有限责任公司,吉林白山134500;
2.长春长客鹿巴迪车辆有限公司,长春130062)
摘要:针对吉林松江河水力发电有限责任公司小山电站1、2号机励磁系统电子开关元器件老化、机组灭磁不可
靠等问题,于2010年至2011年对励磁系统电子开关进行了改造。通过对可控硅触发控制回路、均流及控制输出接
的改造,以及可控硅采用热管式散热器和均流等技术措施,提高了机组灭磁的可靠性。
关键词:电子开关;励磁系统;灭磁
中图分类号:TM762
文献标志码:B
文章编号:1009-5306(2013)05-0044-02
应用于大中小型同步水轮发电机转子励磁系统只可控硅流过的电流差别很大。另外,该型号电子开
的电子开关,要求制造工艺成熟,运行稳定可靠,参关是20世纪90年代产品,现已淘汰,无备品、备件
数水平高,但是老型号的电子开关由于设计较早,加储备,这些问题将直接影响可控硅安全稳定运行。
之已运行多年时间,导致元器件老化、电子开关信号
b.触发控制工作不稳定。原电子开关触发控制
不可靠等问题,不能满足安全生产和今后梯级电站板元件是由分立电子元件组成,其抗干扰性和可靠
无人值班、少人职守的要求。吉林松江河水カ发电有性很差,且由于运行中振动及元件老化,造成插件接
限责任公司(以下简称松江河公司)小山电站原励磁触不良,曾出现过可控硅触发板电子元件损坏及插
系统的DDL-1型电子开关就存在这些问题,因此必件接触不良造成触发脉冲无输出使可控硅无法导通
须对其进行改造。改造的原则是保证运行方式和整等现象。
流功能不变,改造时要综合考虑电子开关自身特点
c.报警信号未接人计算机监挖系统。电子开关
及与要编程控制器(PLC)控制程序等回路的接口匹的运行状态及报警信号未接入计算机监控系统,无
配问题,当机组接到开机令且转速为零时,电子开关法满足梯级电站无人值班、少人值守及智能化电站
电容要先充电,当发电机转速在95%时,同时触发的基本要求。
电子开关导通起励,并保证电子开关可控硅触发时
间为15s,启励电源最好采用直流启励,确保电子开
DDL-2型电子开关技术性能
关可靠导通
在发电机灭磁时,灭磁系统的电子开关与常规
1原励磁系统电子开关存在的问题
机械开关之间要相互配合,灭磁时应首先跳电子开
关,如果电子开关灭磁不成功,延时100ms跳机械
a.元器件的可靠性差。在原DDL-1型电子开关式灭磁开关,确保机组可靠灭磁
中,可控硅所采用的散热器是常规铸铝散热器,运行
通过对国内励磁系统灭磁开关的综合考评,小
中需用风机进行强迫风冷,而冷却风机在运行中除山电站励磁系统的电子开关选用了DDL-2型电子
耗电外且容易损坏,维护量较大。一旦风机故障,直开关,它是一种利用大功率电力电子器件构成的新
接威胁可控硅的安全、稳定运行。DDI-1型电子开型无弧固态直流快速断路装置,它利用目前电力电
关主可控硅由2只并联组成,无均流揩施,运行中2子器件中应用广泛、参数水平高、制造工艺成熟、性
收稿日期:2013-07-12
作者简介:杨建全(1964),男,高级工程师,高级技师,从事生产技术管理工作。
2013年10月
吉林电力
Oct.2013
第41卷第5期(总第228期)
Jilin Electric Power
Vol 41 No5(Ser. No 228)
能稳定可靠的大功率半导体元件可控硅为核心器
DD-2型
件,采用热管散热器高效散热技术、人工过零关断技
术、PLC智能化监控检测技术等,形成了全新概念
的直流磁场断路器,可直接取代目前常规的机械式
60FMK
磁场断路器,应用于大中小型同步水轮发电机的转
子励磁回路,作为移能灭磁的换流断路器。
Vr2
R3
小山电站励磁系统电子开关改造选用额定工作
V3
电压1000V,额定电流1600A,最大遮断电流
V4
4800A,最大遮断电压3000V,可控硅最大关断时
励
磁整流
FR
LQ
间300S,最大换流时间2~5ms,3只可控硅并联
R
运行。
开关控制
充放电
3DDL-2型电子开关工作原理及特点
控制
PLC逻控制
3.1DDL-2型电子开关工作原理
DDL-2型电子开关原理见图1。其工作原理是
通过PLC控制电容充放电回路,开机时将电容C充
60FMK
电到1300V(整定值,电容极性为转子侧是正极,
图1DDL-2型电子开关原理日
整流侧是负极),此时可控硅VT4处在截止状态,当
d.电子开关的电气遮断性能由可控硅和换流电
机组转速达到95%时,可控硅开关VTlーVT3触容器等主要外购部件的主参数来确定,按最大遮断
发导通,机组启励运行。当发生事故或停机需要电子电流设计的电子型磁场断路器可在全范围内安全关
开关动作关断时,启动PLC控制回路,可控硅VT4断各级电流参数,不存在小电流“死区”问题。
触发导通,电容C通过VT1ーVT3、RI1-R3、VT4
e.电子开关采用PLC控制,可实现运行状态的
回路放电,给可控硅VT1ーVT3施加反向高电压使自诊断,可直接与现地控制单元(LCU)等监控设备
其关断,关断时产生的过电压使氧化性电阻FR动联网通讯,因而自动化程度更高。
作并灭磁。若电子开关拒动,则延时100ms动作
60FMK机械开关进行灭磁。灭磁停机后,电容C通4改造方法
过R-L--C充放电回路放电,确保巡检人员的
安全
4.1主可控硅的政进
3.2电子开关特点
改造取消了可控硅冷却风机,采用3只热管散
a·电子开关是电子固态断路器,断流速度快。热器的可控硅并联,在运行中任意2个可控硅故障
可控硅主元件断流时间小于0.5ms,整个换流过程
或退出运行,电子开关仍能正常运行,从而降低了耗
小于2~5ms,属于快速直流断路器,比常规机械式
电及噪声水平,减少了维护量,提高了励磁系统运行
开关断流速度要高出一个数量级。
可靠性。改造后,热管散热器在自然通风时(风速在
b.电子开关属于非接触式断路器,因而断流无
3.5m/s)的热阻为0.03℃/W,接近原可控硅2只
弧光、无声响、无震动,不存在机械开关断流时引起
并联时的热阻要求。
的触头烧蚀,因此电子开关无需维护。
C.电子开关因无机械操纵机构,所以不存在椥4.2触发回路的改进
原触发回路采用的是分立电子器件,改造后的
械开关机构频繁动作易疲劳、长期不动易卡涩等缺
触发回路采用集成电子控制系统,触发稳定,性能可
点,不存在机构调校过程,没有动作的分散性问题,
靠,确保发生电气事故时,能够可靠触发可控碓,保
没