FLZ系列可控硅使用说明

NARIFLZ系列可控硅整流装置使用说明书V2.0电力自动化研究院南瑞电气控制公司目录第一部分: 前言 (2)第二部分: 设备原理 (3)第三部分: 设备安装 (6)第四部分: 设备使用说明 (7)第五部分: 设备维护 (9)第一部分前言一、概述：FLZ系列可控硅整流装置是针对大中小型发电机组而分别设计的励磁系统产品。

FLZ系列可控硅装置具有结构简单、适应面广、输出功率大、维护量小的优点，在各类型发电机组励磁系统中得到广泛的应用。

为了更加方便现场的维护，我们力求将FLZ系列标准化，使其更趋于简洁，运行更加可靠。

二、型号及适用范围FLZ-250型：适用于三机励磁系统及两机一变励磁系统。

FLZ-500（600）型：适用于较小容量的自并励系统及相应容量的励磁系统。

FLZ-500（600）/2型：适用于较小容量的自并励系统及相应容量的励磁系统。

FLZ/M型：适用于较小容量的自并励系统及相应容量的励磁系统。

FLZ-1000（1000~2000）型：适用于大容量的自并励系统。

三、使用条件1．周围空气温度不高于+40℃，不低于0℃。

2．海拔高度不超过2000米。

3．使用场所：空气清洁的室内。

4．设备安装时与垂直面的倾斜度不超过5%。

5．设备应安装在无剧烈震动和冲击的地方，以及不足使电器元件受到腐蚀的场所。

6．用户有特殊要求时可与制造厂协商解决。

第二部分设备原理一、主回路原理可控硅整流柜的核心是三相可控硅整流桥。

当它工作时，通过控制可控硅元件SCR1～SCR6的控制角α,将有效值为u2的三相交流电压整流成不同的直流输出电压u d。

对发电机而言，通过改变励磁电压值u d，达到改变励磁电流I d的目的。

针对理想的电感负载R O，其对应关系为：u d=1.35×u2×cosα (0°≤α＜180°)a)对于自并激励磁系统，u2对应于励磁变压器付边电压，u d对应于发电机转子电压，I d对应于转子电流。

b)对于两机系统或三机系统，u2来自励磁机或副励磁机机端，u d提供励磁机的励磁电压，I d 对应于励磁机励磁电流。

触发角α的控制是通过励磁调节器输出与电压u2有一定时序关系的触发脉冲来实现的。

触发脉冲有宽脉冲、双窄脉冲或脉冲阵列等形式，一般我们使用双窄脉冲的形式，按照一定的规律控制六只可控硅元件SCR1～SCR6，使它们按顺序导通，完成整流（0°＜α＜90°）或逆变（α＞90°）功能，从而达到增加励磁电流或减少励磁电流的目的。

二、硅元件的保护可控硅元件在使用中，会因为电流过大或承受的反压过大而损坏，所以要采取一定的措施来加以保护。

防止因为过电流而损坏硅元件，一般采用快速熔断器，一般设计每一个可控硅元件桥臂中都串联一只快速熔断器，这主要是防止回路中直流侧有短路等情况后，电流急剧增加而损坏可控硅元件，或者因为某一个硅元件损坏而造成短路引起事故。

为了达到保护硅元件的目的，快熔选配的熔断所需热容量一般要比可控硅元件过流损坏的热容量小，同时又要保证整流回路能提供足够的励磁电流。

可控硅元件关断时产生的关断过电压（又叫换相过电压）也需要加以保护。

可控硅元件在承受反向电压关断时，由于电流的突变，会引起元件两端产生过电压，所以在回路中用阻容回路加以吸收。

在可控硅整流桥工作时，用示波器看电压u2的波形，会发现许多尖峰过电压，当u2值较高时，这些尖峰过电压值可能会很高，这对元件的长期使用会造成影响。

这一部分的过电压一般也采用阻容回路加以吸收。

如果交流侧电压u2还会遭受到诸如开关操作过电压等情况，还可以增加非线性电阻FR1～FR3来加以吸收，从而有效地保护可控硅元件。

当然选择适当反压值的可控硅元件，对整流柜的长期稳定运行起着至关重要的作用。

三、硅元件的参数选择可控硅元件有几个重要的参数，一个是平均通态电流I T（A V），即首先根据总的励磁电流值及并联支路数，确定每个整流柜所需提供的直流电流值，然后根据散热效率推算出需要选用多大的平均通态电流I T（A V）。

（适当考虑一些裕度）硅元件另一个重要参数是反向可重复峰值电压V RRM，它主要是根据整流桥交流侧阳极电压u2的值，以及直流侧转子需要承受的耐压值，核算出合适的V RRM值，（适当考虑一些裕度）。

另外应根据实际需要，选择合适的电压上升率du/dt及电流上升率di/dt等参数。

四、硅元件的散热可控硅元件有一个主要参数I T（A V）平均通态电流，是指理想散热情况下可控硅元件允许长期通过的电流值。

可控硅元件能承受多大的电流值，很大程度上取决于它的热量能否及时散发出去，也就是散热器的散热效率。

常见的散热分为自然冷却和强迫冷却，按强迫冷却的介质区分又有水冷和风冷两种方式，目前最常用的是强迫风冷形式。

按散热器的材料，又有铝散热器、铜散热器、热管散热器等。

散热器及冷却方式的选择最终是为了减少散热器的热阻，从而防止硅元件的结温超过最大允许值。

在目前条件下，500A及以下的硅元件，一般采用铝型材散热器（铝的热阻ρ=0.19℃/W），同时辅助强迫风冷的散热形式。

对于1000A以上的硅元件，我们一般采用铜散热器（铜的热阻ρ=0.10℃/W），同时辅助强迫风冷的散热形式。

在强迫风冷的散热情况下，风速对散热效率也有很大的影响，在低风速的情况下，提高风速能有效降低散热器的热阻。

当风速大于6米/秒以后，风速的提高对热阻的影响逐渐变缓，所以我们一般将风速提高到6米/秒左右。

当然在强迫风冷方式工作时，有效地设计通风风道，也能有效地提高风速。

五、并联支路的均流措施发电机单机容量不断增大，相应的励磁电流也不断提高，另外有时考虑到配置一定数量的备用整流柜，一般来讲，都需要有2～4个并联支路一起工作，这就有一个采取均流措施的问题。

均流的好坏由均流系数K I来衡量：式中：I max --并联支路中的电流最大值KIm I Iiim=⨯=∑1maxI mii m--=∑条并联支路电流的和1我们一般通过以下几项措施来保证均流系数K I≥0.85：1）根据硅元件的导通特性和正向导通电压降V T值进行各支路元件的编排。

2）在每个硅元件桥臂上串联一只空心电抗器来改善均流。

3）采用计算机软件产生触发脉冲，保证各并联支路的硅元件触发一致性，另外采用高性能的脉冲变压器，保证脉冲触发前沿的一致性，从而达到均流的目的。

六、辅助控制回路整流柜内的辅助控制回路一般包括：风机控制回路、测温元件、风压低报警回路。

在强迫风冷的运行方式下，风机运转的可靠性至关重要，我们通常考虑双路电源供电，两路电源自动切换，当一路电源消失时，自动切换到另一路电源工作，并有告警信号输出。

在三相风机的电机控制回路中，加设热继电器进行保护，防止缺相运行而烧毁风机。

对于1000A以上的整流柜，我们还在风道内设置风压继电器，当风压降低到某一值时，风压继电器动作，报出“风压消失”故障。

另外在可控硅元件的上方，我们装有一只会铂热电阻，并将接线引出至端子，供就地风温显示或远方计算机采集用。

有的整流柜配备两只风机，平时一台工作，另一台作为备用，也是为了保证可靠性。

第三部分设备安装一、柜体的安装励磁功率柜屏柜数量及尺寸均根据不同机组容量及用户要求而确定，每块屏上均有吊装环。

现场安装时应注意按照国标《电气二次盘柜配线及安装规程》执行。

设有地角螺丝用于固定及接地使用，每块屏柜均有明显的接地标志，也可按照实际情况更换，安装时必须保证接地良好。

二、交直流汇流铜排的安装关于各可控硅整流装置之间交直流汇流铜排的安装，可参照出厂资料中提供的《交直流汇流铜排布置图》进行安装，注意在螺丝紧固处应牢固，不出现松动现象。

三、交直流电缆的安装关于交直流电缆的安装应根据出厂资料中提供的《励磁系统图》并结合现场实际情况进行接线。

四、有关注意事项因为可控硅整流装置是大功率装置，所以安装中务必使得大电流回路中的螺栓螺母坚固且螺母下应有弹簧垫圈锁紧。

对于插件式可控硅单元，更换功率插件后把与之相连的坚固螺栓坚固即可，对于组件式可控硅整流装置在更换可控硅时务必做到以下几点：（1）要保证可控硅的两个端面以及与之相接触的两个导电导热面洁净无灰尘、砂子、碳粉、铁屑等杂物。

（2）要保证整个组件很好地对中，即三个可控硅，四个绝缘衬垫与散热器处于同一轴线。

（3）坚固时应先紧四角的螺母，确保四个端面尽可能平行，四角用力要均匀，然后再紧中间的大螺栓且要有足够的压紧力。

装上组件后同样要确保所有与之相连的坚固螺栓坚固。

第四部分设备使用说明一、FLZ-250型可控硅整流装置使用说明1．FLZ-250型可控硅整流装置的特点；1.1采用双桥并列运行，最大输出直流500A；1.2交流侧采用阻容吸收保护；1.3交流侧采用快熔熔丝保护；1.4针对关断过电压采用硅管的阻容吸收保护；1.5直流输出侧采用压敏电阻保护。

2．FLZ-250型可控硅整流装置的使用2.1开机操作2.1.1合交流侧三相阳极交流开关；2.1.2合风机电源开关若风机设计为手动控制则手动启动风机；2.1.3合直流侧两相直流输出开关。

可控硅整流装置即完成了开机操作。

2.2停机操作2.2.1停机组机端电压下降至0，分直流侧两相直流输出开关；2.2.2分交流侧三相阳极交流开关；2.2.3停止风机运行。

可控硅整流装置即完成了停机操作。

二、FLZ-500（600）（/2）型可控硅整流装置使用说明1．FLZ-500（600）（/2）型可控硅整流装置特点1.1 FLZ-500为单桥可控硅整流装置，最大输出500A；FLZ-500/2为双桥可控硅整流装置，最大输出1000A；FLZ-600为单桥可控硅整流装置，最大输出600A；FLZ-600/2为双桥可控硅整流装置，最大输出1200A。

1.2针对操作过电压，采用阻容吸收保护；1.3针对硅管的关断过电压，采用硅管的的阻容吸收保护；1.4可控硅冷却采用风冷方式，风机为轴流风机。

2．FLZ-500（600）（/2）型可控硅整流装置使用2.1开机操作2.1.1合可控硅整流装置风机主备电源开关DK1，DK2；2.1.2若风机控制设计为手动控制，则合DK3，风机运行；2.1.3合交流侧三相阳极交流开关；2.1.4合直流侧两相直流输出开关；2.1.5合脉冲开关（针对/1型，脉冲开关为DK4，针对/2型脉冲开关为DK4，DK5）（针对于/2型，需合阻容吸收控制梅兰开关）。

可控硅整流装置即完成了开机操作。

2.2停机操作2.2.1待机组机端电压下降至0，分脉冲开关；2.2.2分直流侧两相直流输出开关；2.2.3分交流侧三相阳极交流开关；2.2.4分DK1，DK2，DK3，风机停止运行。

可控硅整流装置即完成了停机操作。

三、FLZ-1000（1000~2000）型可控硅整流装置使用说明1．FLZ1000（1000～2000）型可控硅整流装置的特点1.1FLZ1000为单桥可控硅整流装置，最大输出1000A；FLZ1500，FLZ2000，结构配置均相同，只有可控硅通态电流不同，机柜最大输出电流不同；1.2针对操作过电压机柜采用阻容吸收保护；1.3针对硅管的关断过电压，采用硅管的阻容吸收保护；1.4可控硅冷却采用风冷形式，风机设计分为大容量轴流风机或双风机。