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大電流運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)的設計與型號的選取一直被業(yè)內(nèi)人士所重視，但閥組結(jié)構(gòu)設計、主要元器件的安裝與導線的走線方式往往被忽略或得不到足夠重視。本文首先描述了實際工程中閥組運行過程中出現(xiàn)的問題，并采取措施分析出現(xiàn)問題的原因，進而針對本工程阻容吸收安裝接線的問題采取相應的整改措施，最終保證了晶閘管閥組的正常運行。

SVC;閥組;晶閘管;阻容吸收;導線本文針對現(xiàn)場實際運行中閥組遇到的問題，對閥組阻容吸收元器件的接線方式進行了相應的研究，并提出了切實可行的改正方案，取得了良好的結(jié)果。

1 、閥組運行過程中問題

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)運行10分鐘后不平衡電流增大，保護跳閘，SVC退出運行。

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)整閥組運行過程中的電流大小，觀察AB相晶閘管運行在不同電流值時的工作狀態(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個小時，晶閘管兩端的波形為：

圖1

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

1.2.3 分析問題

通過上述測試發(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間的延長，變化越來越大。晶閘管受控波形變差，尖峰電壓突變引起B(yǎng)OD誤動作，最終導致三相不平衡電流的出現(xiàn)。通過對閥組各部分模塊的功能分析初步認為最大的問題應該是阻容吸收器件隨著電流的增大、運行時間的延長對晶閘管兩端尖峰電壓的吸收能力變差了。為什么變差了，我們考慮對阻容器件的接線方式進行進一步的研究、實驗。

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原裝進口的晶閘管串聯(lián)組成。理論上要求晶閘管閥組中的每個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)使用條件下必須進行動態(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，換向過電壓保護回電路及晶閘管擊穿保護回路等。

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，同時啟動態(tài)、靜態(tài)均壓作用，使每相中每只晶閘管的電壓差小于5%，對晶閘管起到保護作用，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線連接于反并聯(lián)的晶閘管兩端即可，但在實際工程中導線的類型、走線方式、長度等因素均能對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，對于反并聯(lián)的兩只晶閘管T1和T2通過1.5米長30*3鋁排連接，理論上認為鋁排的兩端1點和2點為同一等電位點。

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，T2晶閘管通過軟線與阻容器件連接，而對于T1晶閘管通過鋁排和軟線與阻容器件連接，實踐證明晶閘管通過的電流值小于一定數(shù)值時，阻容吸收器件對T1和T2所起的作用相同。

傳統(tǒng)接線方式的優(yōu)點是接線簡單，便于工程施工。但固有的缺點隨著閥組中通過的電流增大也會越發(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線除共有的軟線外，還有長度為1.5米左右的鋁排，由于鋁排的存在,當閥組中通過的電流增大到一定數(shù)值時阻容吸收器件對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明顯不同。嚴重時就會使得晶閘管兩端正、負半周的波形出現(xiàn)不對稱的情況。

針對上述缺點，本工程對阻容吸收的接線進行了調(diào)整。

圖4

4 、改進后阻容吸收的接線方式

如圖5所示，針對傳統(tǒng)阻容吸收接線方式的缺點，改進方法為反并聯(lián)的兩只晶閘管T1和T2仍通過1.5米長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度相同。

改進后的接線方式優(yōu)點表現(xiàn)為：

4.1 軟線雙絞后抗電磁干擾的能力增強。

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

圖5

5 、改后閥組的實際運行效果

2011年6月17日根據(jù)上述分析及改進后的接線方式，將閥組阻容吸收的接線進行了改造，并將閥組950A以上投入運行，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)運行6個小時以后工作正常，沒有再出現(xiàn)電流不平衡的現(xiàn)象。改進后經(jīng)現(xiàn)場實際測試大于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、負半周的波形完全對稱，開通及關(guān)斷過程中尖峰電壓明顯減少。

6 、結(jié)論

本次對閥組中阻容吸收接線方式的研究，我們認識到阻容吸收器件的參數(shù)、導線的設計必須經(jīng)過充分的理論論證，設計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謹?shù)脑O計、持續(xù)的觀察改進至關(guān)重要。

[1]國家標準.靜止式動態(tài)無功補償裝置（SVC）功能特性

[2]國家標準.靜止式動態(tài)無功補償裝置（SVC）現(xiàn)場試驗

[3]王兆安,楊君,劉進軍.諧波抑制和無功功率補償

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.051