孫弘 于恩超 新興鑄管股份有限公司

阻容吸收的接線方式對(duì)大電流運(yùn)行晶閘管閥組的影響分析

孫弘 于恩超 新興鑄管股份有限公司

晶閘管閥組中主要元器件參數(shù)的設(shè)計(jì)與型號(hào)的選取一直被業(yè)內(nèi)人士所重視，但閥組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要元器件的安裝與導(dǎo)線的走線方式往往被忽略或得不到足夠重視。本文首先描述了實(shí)際工程中閥組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，并采取措施分析出現(xiàn)問題的原因，進(jìn)而針對(duì)本工程阻容吸收安裝接線的問題采取相應(yīng)的整改措施，最終保證了晶閘管閥組的正常運(yùn)行。

SVC;閥組;晶閘管;阻容吸收;導(dǎo)線本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中閥組遇到的問題，對(duì)閥組阻容吸收元器件的接線方式進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并提出了切實(shí)可行的改正方案，取得了良好的結(jié)果。

1 、閥組運(yùn)行過程中問題

1.1 發(fā)現(xiàn)問題

2010年5月24日軋鋼生產(chǎn)線正常工作，配套設(shè)備SVC（10KV系統(tǒng)）的AB相閥組電流突然增大，造成三相電流不平衡現(xiàn)象出現(xiàn)，閥組繼續(xù)運(yùn)行10分鐘后不平衡電流增大，保護(hù)跳閘，SVC退出運(yùn)行。

1.2 查找問題

為了找到閥組電流突變的原因，將10kV電壓PT裝置接于AB相閥組的兩端，通過調(diào)整閥組運(yùn)行過程中的電流大小，觀察AB相晶閘管運(yùn)行在不同電流值時(shí)的工作狀態(tài)。

結(jié)果如圖1、圖2所示：

1.2.1 閥組工作電流950A以下，持續(xù)工作2個(gè)小時(shí)，晶閘管兩端的波形為：

圖1

結(jié)論：晶閘管兩端電壓正半周、負(fù)半周波形對(duì)稱，開通、關(guān)斷過程中尖峰電壓較低。

1.2.2 閥組工作電流950A以上，持續(xù)工作30分鐘，晶閘管兩端的波形為：

圖2

結(jié)論：晶閘管兩端電壓正半周、負(fù)半周波形出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象，開通、關(guān)斷過程中尖峰電壓非常高，達(dá)到4kV。

1.2.3 分析問題

通過上述測(cè)試發(fā)現(xiàn)隨著閥組工作電流的增大，晶閘管兩端的電壓波形發(fā)生了變化，而且隨著閥組工作時(shí)間的延長(zhǎng)，變化越來(lái)越大。晶閘管受控波形變差，尖峰電壓突變引起B(yǎng)OD誤動(dòng)作，最終導(dǎo)致三相不平衡電流的出現(xiàn)。通過對(duì)閥組各部分模塊的功能分析初步認(rèn)為最大的問題應(yīng)該是阻容吸收器件隨著電流的增大、運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)晶閘管兩端尖峰電壓的吸收能力變差了。為什么變差了，我們考慮對(duì)阻容器件的接線方式進(jìn)行進(jìn)一步的研究、實(shí)驗(yàn)。

2 、閥組中阻容吸收的作用

如圖3所示，晶閘管閥組由若干只ABB原裝進(jìn)口的晶閘管串聯(lián)組成。理論上要求晶閘管閥組中的每個(gè)晶閘管開斷特性一致性好，但由于晶閘管生產(chǎn)過程中的工藝誤差必然存在，晶閘管的一致性難以達(dá)到理想狀態(tài)，因晶閘管的伏安特性不完全一致及多只晶閘管開通與關(guān)斷過程中的分散性，使得在多只晶閘管串聯(lián)使用條件下必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)及靜態(tài)均壓措施。所以每相晶閘管閥組都裝有阻容吸收回路，均壓回路，換向過電壓保護(hù)回電路及晶閘管擊穿保護(hù)回路等。

晶閘管閥組每一組反并聯(lián)晶閘管兩端并有阻容元件，電容元器件與電阻元器件串聯(lián)后用以吸收晶閘管換向過電壓，同時(shí)啟動(dòng)態(tài)、靜態(tài)均壓作用，使每相中每只晶閘管的電壓差小于5%，對(duì)晶閘管起到保護(hù)作用，避免發(fā)生擊穿及損壞。

從原理上講，只要將阻容元器件通過導(dǎo)線連接于反并聯(lián)的晶閘管兩端即可，但在實(shí)際工程中導(dǎo)線的類型、走線方式、長(zhǎng)度等因素均能對(duì)阻容器件最終的使用效果產(chǎn)生影響。

3 、傳統(tǒng)阻容吸收的接線方式

圖3

如上圖4所示，對(duì)于反并聯(lián)的兩只晶閘管T1和T2通過1.5米長(zhǎng)30*3鋁排連接，理論上認(rèn)為鋁排的兩端1點(diǎn)和2點(diǎn)為同一等電位點(diǎn)。

傳統(tǒng)的接線方式為阻容吸收器件的兩端通過1.5平方的軟線直接連接于1點(diǎn)，T2晶閘管通過軟線與阻容器件連接，而對(duì)于T1晶閘管通過鋁排和軟線與阻容器件連接，實(shí)踐證明晶閘管通過的電流值小于一定數(shù)值時(shí)，阻容吸收器件對(duì)T1和T2所起的作用相同。

傳統(tǒng)接線方式的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，便于工程施工。但固有的缺點(diǎn)隨著閥組中通過的電流增大也會(huì)越發(fā)的明顯，主要包括以下幾方面：

3.1 阻容器件連接到晶閘管兩端的軟線容易受到電磁干擾，電流越大，電磁干擾越明顯。

3.2 T1與T2晶閘管相比較，連接到阻容器件的導(dǎo)線除共有的軟線外，還有長(zhǎng)度為1.5米左右的鋁排，由于鋁排的存在,當(dāng)閥組中通過的電流增大到一定數(shù)值時(shí)阻容吸收器件對(duì)T1和T2開通及關(guān)斷過程中產(chǎn)生的尖峰電壓的吸收作用會(huì)明顯不同。嚴(yán)重時(shí)就會(huì)使得晶閘管兩端正、負(fù)半周的波形出現(xiàn)不對(duì)稱的情況。

針對(duì)上述缺點(diǎn)，本工程對(duì)阻容吸收的接線進(jìn)行了調(diào)整。

圖4

4 、改進(jìn)后阻容吸收的接線方式

如圖5所示，針對(duì)傳統(tǒng)阻容吸收接線方式的缺點(diǎn)，改進(jìn)方法為反并聯(lián)的兩只晶閘管T1和T2仍通過1.5米長(zhǎng)30×3鋁排連接，將原有阻容吸收器件平均分成兩部分，每一部分與阻容器件連接的兩根軟線分別雙絞后接于單只晶閘管的兩端，施工中要求T1和T2兩端連接的雙絞線長(zhǎng)度相同。

改進(jìn)后的接線方式優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：

4.1 軟線雙絞后抗電磁干擾的能力增強(qiáng)。

4.2 由于T1與T2晶閘管兩端，連接到阻容器件的導(dǎo)線完全一致，排除了鋁排的影響，理論上講能夠解決晶閘管兩端正、負(fù)半周的波形出現(xiàn)不對(duì)稱的情況。

圖5

5 、改后閥組的實(shí)際運(yùn)行效果

2011年6月17日根據(jù)上述分析及改進(jìn)后的接線方式，將閥組阻容吸收的接線進(jìn)行了改造，并將閥組950A以上投入運(yùn)行，繼續(xù)用電壓PT裝置觀察晶閘管的工作狀態(tài)，閥組連續(xù)運(yùn)行6個(gè)小時(shí)以后工作正常，沒有再出現(xiàn)電流不平衡的現(xiàn)象。改進(jìn)后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試大于950A電流情況下，晶閘管兩端波形如圖6：

圖6

通過圖6波形可以看出，晶閘管兩端正、負(fù)半周的波形完全對(duì)稱，開通及關(guān)斷過程中尖峰電壓明顯減少。

6 、結(jié)論

本次對(duì)閥組中阻容吸收接線方式的研究，我們認(rèn)識(shí)到阻容吸收器件的參數(shù)、導(dǎo)線的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過充分的理論論證，設(shè)計(jì)過程中需考慮各種綜合因素的影響，尤其是閥組工作在大電流的情況下嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)、持續(xù)的觀察改進(jìn)至關(guān)重要。

[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).靜止式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）功能特性

[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).靜止式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

[3]王兆安,楊君,劉進(jìn)軍.諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.051