在同步发电机励磁功率单元中,当需要输出较大电流时,按照国标规定是两套并联均流。
整流桥并联运行,以保证在退出一路情况下另一路仍能满足发电机的各种运行工况。比如在水轮发电机或部分汽轮发电机自并励磁系统中的励磁电流很大的情况下,多套桥堆之间的均流问题显得比较突出。引起电流不均的现象有如下几类 ( 见图 1、图 2) :
整流桥均流传统方案
一是桥 1 的正向和负向电流都比桥 2 大; 二是桥 1 的正向和负向电流都比桥 2 大; 三是桥 1 的正向电流比桥 2 大,负向电流比桥 2 小; 四是桥 1 的正向电流比桥 2 小,负向电流比桥 2 大; 五是桥 1 的正向和负向电流和桥 2 基本一样大,但每个桥臂的电流不一样。
以图 2 为例,第 1、2 类是由于交流线路和直流线路阻抗不一致所造成的。第 3 类是由于桥 1 的R1、R3 比桥 2 的 R2、R4 小,桥 1 的 R8、R6 比桥2 的R5、R7 大。第 4 类是由于桥 1 的 R1、R3 比桥2 的R2、R4 大,桥 1 的R8、R6 比桥 2 的R5、R7小。第 5 类情形是可控硅参数不一致引起的。
整流桥均流传统方法的弊端
桥堆导通时的电性参数存在很大的分散性,即使厂家在生产时精心挑选了导通特性尽可能一致的产品,但是设备运行中由于损坏而更换的桥堆特性不可能与厂家生产时的相一致。同时,线路电阻不可能改变,所以桥堆的均流系数大为下降,满足不了标准的要求。
第 2 和第 3 方案存在较大的盲目性和较大的耗能问题,尤其是第 3 方案不但增加了设备,还增加了耗能。第 4 方案虽然较为理想,但是调节器必须采用微处理器才能实现,模拟电路的调节器很难达到要求。即使是微机的调节器也存在后触发整流桥所引起的第二次换流且持续时间过长的问题。另外,若桥堆之间控制角差异较大,在换相之间有可能出现一个桥堆承担全部电流的情况。同时,微机均流只能取一路桥电流信号进行采样调节,如桥 1 为 IL1,桥 2为 IL2; 这样实际只能保证正向电流一致,而不能保证每个桥壁电流一致,只能解决第 1 类不均流的现象,对于第 2 ~5 类不均流情况则不起作用。
按照标准,两套整流桥并联运行要求均流系数在 0. 85 以上,目前流行的主要解决方案是:一是选择可控硅元件的导通特性,使其尽可能一致,可解决第 5 类情形; 二是利用线路电阻、断路器电阻、接触器电阻使其均流; 三是在串联电抗器的方法均流; 四是改变某一套控制角的方法均流。
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