GEKL型(智能)大功率晶閘管勵(lì)磁整流裝置技術(shù)使用說(shuō)明書(shū)

1、GEKL型(智能)大功率晶閘管勵(lì)磁整流裝置技術(shù)使用說(shuō)明書(shū)北京吉思電氣有限公司二五年一月本說(shuō)明書(shū)適用于：北京吉思電氣公司生產(chǎn)，與電力系統(tǒng)聯(lián)接的發(fā)電機(jī)容量在50MW1000MW的大中型汽輪發(fā)電機(jī)組、容量在10MW700MW的大中型水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁整流裝置。智能整流裝置（含獨(dú)立微機(jī)控制單元）具有與非智能整流裝置不同的編號(hào)，適合與北京吉思電氣公司生產(chǎn)的GEC-300系列勵(lì)磁調(diào)節(jié)器配合使用。本說(shuō)明書(shū)中相關(guān)“智能整流裝置”的敘述一般為智能整流裝置特有的功能。Chapter 1概述北京吉思電氣公司生產(chǎn)的GEKL系列（智能）整流裝置，適用于大中型汽輪、水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。1.1本系列整流裝置符合以下國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)

2、準(zhǔn)：GB7409-97：大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本技術(shù)條件；GB/T3859-93：半導(dǎo)體變流器；GB3797-83：電控設(shè)備第二部分：裝有電子器件的電控設(shè)備；IEC2A（秘13-1978）：汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求；IEC2A（秘593-1982）：關(guān)于同步勵(lì)磁系統(tǒng)的若干規(guī)定；DL/T583-1995：大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件；DL/T650-1998：大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件。主要配置主電路采用三相橋式晶閘管（可控硅）整流電路，具有良好的運(yùn)行特性和一定的過(guò)載能力?？刂苹芈吩O(shè)有保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，快熔能迅速熔斷，控制器可以迅速封鎖

3、脈沖，以保護(hù)設(shè)備的安全。智能整流裝置可以CAN工業(yè)高速總線通訊方式或通過(guò)外引端子接收脈沖控制信號(hào)，同其它環(huán)節(jié)構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。該裝置單柜尺寸為2260×800（或1000）×1000（高×寬×深）。Chapter 2 整流裝置型號(hào)說(shuō)明GEKL （Z） A/V型Z 功能代號(hào)，智能GE 企業(yè)代號(hào)K 相控晶閘管L 整流裝置A額定輸出電流V額定輸出電壓Chapter 3 使用條件l 周圍空氣溫度：-10+45l 海拔高度不超過(guò)2000ml 相對(duì)濕度90%（25時(shí)）l 環(huán)境：在無(wú)爆炸危險(xiǎn)及干凈的環(huán)境中，且空氣中無(wú)足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電塵埃及在無(wú)較大振

4、動(dòng)、顛簸的地方。l 垂直傾斜度5%Chapter 4 技術(shù)條件l 安裝方式：室內(nèi)l 噪音等級(jí)：75dBl 過(guò)負(fù)載能力：2倍額定電流30秒l 介電強(qiáng)度：出廠試驗(yàn)電壓、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)電壓、允許反復(fù)的試驗(yàn)電壓及維修后的試驗(yàn)電壓，均為工頻交流正弦電壓，電壓值按本說(shuō)明書(shū)中的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，耐壓試驗(yàn)時(shí)間一分鐘。Chapter 5 整流裝置型號(hào)、規(guī)格和參數(shù)整流裝置型號(hào)GEKL-(Z)-1000(800)GEKL-(Z)-1600(1250)GEKL-(Z)-2500(2000)GEKL-(Z)-3500(3150)輸入交流電壓（V/Hz）800/501000/501000/501000/50單柜額定輸出直流電壓

5、（V）800100010001000單柜額定輸出直流電流（A）1000160025003500單柜30秒過(guò)電流（A）2000320050007000系統(tǒng)并聯(lián)柜數(shù)(臺(tái))12(可用一柜雙橋)233434Chapter 6 功能及特點(diǎn)GEKL系列智能整流柜外觀圖見(jiàn)附圖一、附圖二。（智能整流柜獨(dú)有）：GEKL系列智能整流柜具有智能控制單元(IPU)，其CPU為美國(guó)TI公司生產(chǎn)的DSP芯片或INTEL公司的單片機(jī)產(chǎn)品，配置ST（意法半導(dǎo)體）公司的PSD外圍接口芯片。IPU通過(guò)CAN總線與AVR（勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）通訊，接收調(diào)節(jié)器的控制指令，上傳本整流柜狀態(tài)。CAN總線通訊方式高速、可靠。由于IPU與AVR分層

6、布置，極大地提高了勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性。單個(gè)整流柜可以獨(dú)立運(yùn)行，完成手動(dòng)調(diào)節(jié)，在AVR故障時(shí)避免失磁事故。同時(shí)可以方便地進(jìn)行發(fā)電機(jī)組短路試驗(yàn)。IPU完成本柜的脈沖觸發(fā)、手動(dòng)運(yùn)行、電流限制、智能監(jiān)測(cè)（快熔熔斷、超溫報(bào)警、溫度監(jiān)測(cè)、風(fēng)機(jī)投入切換）、智能均流等功能。6.2 裝置中的大功率晶閘管，采用ABB公司制造的無(wú)應(yīng)力全壓接3英寸大功率晶閘管，也可以采用英國(guó)DYNEX/MITEL公司產(chǎn)品；國(guó)內(nèi)產(chǎn)品使用北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠及南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所生產(chǎn)的大功率晶閘管，其電性能參數(shù)穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。由于單只容量大，所以在同等容量裝置中可使元件并聯(lián)數(shù)目少，均流系數(shù)高，也減少了裝置的體積。6.3 本裝置為半封閉柜

7、式結(jié)構(gòu)。環(huán)境空氣由柜體下部進(jìn)入閥體，冷卻風(fēng)機(jī)采用低噪音的離心風(fēng)機(jī)，使整流裝置的噪音75dB，同時(shí)采用雙路交流電源供電，提高運(yùn)行的可靠性。 本裝置設(shè)有過(guò)壓（阻容）、快熔熔斷、風(fēng)機(jī)過(guò)載、欠風(fēng)壓、超溫等保護(hù)電路。 本裝置設(shè)計(jì)一般按照N-1原則配置，即配置整流柜數(shù)量保證在退出一個(gè)整流柜情況下，能滿足發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁和強(qiáng)行勵(lì)磁的要求。 智能均流控制（智能整流柜獨(dú)有）智能整流柜通過(guò)IPU與AVR通訊，由AVR統(tǒng)一控制各整流柜的電流，下發(fā)脈沖控制指令給各整流柜，從而實(shí)現(xiàn)智能均流。智能均流適用于26個(gè)整流柜的均流控制，均流系數(shù)保證在98以上。同時(shí)不需增加設(shè)備，每個(gè)晶閘管的瞬時(shí)電流不增加，相比長(zhǎng)線均流、電抗均流、

8、晶閘管輪換觸發(fā)均流，智能均流具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。 風(fēng)機(jī)雙電源、雙路風(fēng)機(jī)（大容量機(jī)組配置）切換智能功率柜由IPU自動(dòng)檢測(cè)雙路風(fēng)機(jī)電源是否正常，電源低報(bào)警并實(shí)現(xiàn)電源切換。如用戶需要最高的可靠性，可以配置雙路風(fēng)機(jī)，由IPU來(lái)監(jiān)測(cè)風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)工作風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電源的自動(dòng)切換。非智能功率柜由邏輯切換回路來(lái)實(shí)現(xiàn)工作風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電源的自動(dòng)切換。 本裝置每一柜內(nèi)可以裝設(shè)照明燈，柜門打開(kāi)時(shí)自動(dòng)發(fā)光，方便檢修。6.9 配置溫度監(jiān)測(cè)功能和保護(hù)功能。6.10 本裝置出廠進(jìn)行額定電流溫升試驗(yàn)和國(guó)家標(biāo)、行標(biāo)規(guī)定的相關(guān)試驗(yàn)。Chapter 7 主要元件選型及說(shuō)明進(jìn)口晶閘管選用瑞士ABB公司的5STP系列產(chǎn)品英國(guó)DYNEX

9、/MITEL公司的DCR系列產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)器件選用永濟(jì)電機(jī)廠或株洲電力機(jī)車廠生產(chǎn)的晶閘管。晶閘管主要參數(shù)如平均通態(tài)電流、正反向重復(fù)峰值電壓、通態(tài)壓降等都經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算選取，留有較大工作裕度。所有可控硅器件都提供測(cè)試報(bào)告。 圖1、晶閘管元件與晶閘管-散熱器壓裝單外觀圖 (1) 晶閘管重復(fù)峰值電壓選取：這里 橋臂反向工作電壓最大值，為陽(yáng)極電壓峰值(2) 平均通態(tài)電流選取：對(duì)于，可由下式計(jì)算：這里np1為整流裝置的并聯(lián)元件數(shù)，為電流裕量系數(shù)（1.52.5），為單柜最大連續(xù)電流值，為晶閘管元件通態(tài)平均電流值。選用西安整流器廠產(chǎn)品?？焖偃蹟嗥鞯念~定電壓、額定電流、I2t經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算選取。（1）額定電壓高于陽(yáng)極電壓

10、峰值。（2）額定電流計(jì)算：IRN=IR×KIR為單柜額定工作電流方均根值；K為綜合系數(shù)，為裕度系數(shù)、散熱經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、風(fēng)速修正系數(shù)及環(huán)境溫度系數(shù)的綜合，常取1.31.7。交流側(cè)刀閘選用上海金工電器成套廠生產(chǎn)的HD13系列刀開(kāi)關(guān)。操作機(jī)構(gòu)良好，接觸緊密，美觀耐用。刀閘額定電壓高于整流柜設(shè)計(jì)的額定陽(yáng)極交流電壓、額定電流大于整流柜設(shè)計(jì)的交流側(cè)額定電流。直流側(cè)刀閘選用上海金工電器成套廠生產(chǎn)的HD13系列刀開(kāi)關(guān)。刀閘額定電壓高于整流柜設(shè)計(jì)的額定直流輸出電壓、額定電流大于整流柜設(shè)計(jì)的直流側(cè)額定電流。選用德國(guó)ebm公司生產(chǎn)的R4E系列低噪音風(fēng)機(jī)。如R4E-400-AB型風(fēng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)：風(fēng)量：3150

11、m3/h噪音：61dBA電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 230 V、 kW 圖2 進(jìn)口低噪音風(fēng)機(jī)外觀圖如可靠性要求高的勵(lì)磁系統(tǒng)，配置脈沖觸發(fā)監(jiān)測(cè)回路，使用成熟設(shè)計(jì)電路。如果觸發(fā)脈沖丟失，則啟動(dòng)報(bào)警。采用本公司研制的專利產(chǎn)品-重力輔助式風(fēng)壓繼電器，核心部件采用進(jìn)口微動(dòng)開(kāi)關(guān)。技術(shù)條件：風(fēng)速/s； 風(fēng)壓80Pa。圖3、重力輔助式風(fēng)壓繼電器外觀圖采用美國(guó)elmwood公司生產(chǎn)的Eld-3溫度繼電器，絕緣良好，工作穩(wěn)定可靠。當(dāng)測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)75時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警，由調(diào)節(jié)器控制切脈沖退出運(yùn)行或限負(fù)荷。（高成本選配）每柜配置13組測(cè)溫鉑電阻，分別布置在可控硅散熱器/風(fēng)道進(jìn)口/風(fēng)道出口，通過(guò)變送器由IPU測(cè)量這三個(gè)位置的溫度和溫差。C

12、hapter 8 運(yùn)行維護(hù)及保養(yǎng) 裝置是否保持清潔；是否有異常聲響及異味。 控制回路接線端子聯(lián)接是否松動(dòng)；絕緣導(dǎo)線是否與熱體粘連，破裂。 柜內(nèi)除塵：用壓縮空氣清除柜內(nèi)塵土，散熱器和風(fēng)壓繼電器應(yīng)重點(diǎn)吹掃?？刂苹芈罚航^緣電阻是否正常；絕緣端子是否有異常變色。 主回路：母線聯(lián)接螺栓是否松動(dòng)，有無(wú)過(guò)熱；絕緣體表面（如絕緣子等）是否破裂，損壞及異常變色；絕緣電阻是否正常。 晶閘管臺(tái)面（與散熱器接合處）溫升應(yīng)45，并檢查各并聯(lián)元件溫度分布是否均勻，如有個(gè)別發(fā)熱現(xiàn)象，應(yīng)檢查原因予以更換。 快速熔斷器聯(lián)接處溫升應(yīng)50，如有溫升過(guò)高現(xiàn)象應(yīng)檢查是否接觸不良，及時(shí)清理導(dǎo)電體接觸面 導(dǎo)電體溫升應(yīng)35，聯(lián)接處溫升應(yīng)55。 每大修期進(jìn)行一次均流測(cè)試，均流系數(shù)應(yīng)0.98（智能均流）/0.90（非智能均流）。 公式：KI = KI：均流系數(shù)；Ia：各支路電流之和； Np：并聯(lián)支路數(shù)；IaM：電流最大的支路電流值。 對(duì)于個(gè)別支路電流過(guò)大或過(guò)小的應(yīng)予以更換或?qū)Q元件。Chapter 9 設(shè)備內(nèi)部各部件的組裝及拆卸 設(shè)備的組裝請(qǐng)參閱本設(shè)備的總裝配圖，繼電控制部分由于簡(jiǎn)單明了，從裝配圖中可直接看清楚，在此不再?gòu)?fù)述。 首先拆除快速熔斷器上熔斷信號(hào)器及其連線；拆除與銅母線聯(lián)接的