阻容吸收的接线方式对大电流运行晶闸管阀组的影响分析

孙弘 于恩超 新兴铸管股份有限公司

阻容吸收的接线方式对大电流运行晶闸管阀组的影响分析

孙弘 于恩超 新兴铸管股份有限公司

晶闸管阀组中主要元器件参数的设计与型号的选取一直被业内人士所重视，但阀组结构设计、主要元器件的安装与导线的走线方式往往被忽略或得不到足够重视。本文首先描述了实际工程中阀组运行过程中出现的问题，并采取措施分析出现问题的原因，进而针对本工程阻容吸收安装接线的问题采取相应的整改措施，最终保证了晶闸管阀组的正常运行。

SVC;阀组;晶闸管;阻容吸收;导线本文针对现场实际运行中阀组遇到的问题，对阀组阻容吸收元器件的接线方式进行了相应的研究，并提出了切实可行的改正方案，取得了良好的结果。

1 、阀组运行过程中问题

1.1 发现问题

2010年5月24日轧钢生产线正常工作，配套设备SVC（10KV系统）的AB相阀组电流突然增大，造成三相电流不平衡现象出现，阀组继续运行10分钟后不平衡电流增大，保护跳闸，SVC退出运行。

1.2 查找问题

为了找到阀组电流突变的原因，将10kV电压PT装置接于AB相阀组的两端，通过调整阀组运行过程中的电流大小，观察AB相晶闸管运行在不同电流值时的工作状态。

结果如图1、图2所示：

1.2.1 阀组工作电流950A以下，持续工作2个小时，晶闸管两端的波形为：

图1

结论：晶闸管两端电压正半周、负半周波形对称，开通、关断过程中尖峰电压较低。

1.2.2 阀组工作电流950A以上，持续工作30分钟，晶闸管两端的波形为：

图2

结论：晶闸管两端电压正半周、负半周波形出现不对称现象，开通、关断过程中尖峰电压非常高，达到4kV。

1.2.3 分析问题

通过上述测试发现随着阀组工作电流的增大，晶闸管两端的电压波形发生了变化，而且随着阀组工作时间的延长，变化越来越大。晶闸管受控波形变差，尖峰电压突变引起BOD误动作，最终导致三相不平衡电流的出现。通过对阀组各部分模块的功能分析初步认为最大的问题应该是阻容吸收器件随着电流的增大、运行时间的延长对晶闸管两端尖峰电压的吸收能力变差了。为什么变差了，我们考虑对阻容器件的接线方式进行进一步的研究、实验。

2 、阀组中阻容吸收的作用

如图3所示，晶闸管阀组由若干只ABB原装进口的晶闸管串联组成。理论上要求晶闸管阀组中的每个晶闸管开断特性一致性好，但由于晶闸管生产过程中的工艺误差必然存在，晶闸管的一致性难以达到理想状态，因晶闸管的伏安特性不完全一致及多只晶闸管开通与关断过程中的分散性，使得在多只晶闸管串联使用条件下必须进行动态及静态均压措施。所以每相晶闸管阀组都装有阻容吸收回路，均压回路，换向过电压保护回电路及晶闸管击穿保护回路等。

晶闸管阀组每一组反并联晶闸管两端并有阻容元件，电容元器件与电阻元器件串联后用以吸收晶闸管换向过电压，同时启动态、静态均压作用，使每相中每只晶闸管的电压差小于5%，对晶闸管起到保护作用，避免发生击穿及损坏。

从原理上讲，只要将阻容元器件通过导线连接于反并联的晶闸管两端即可，但在实际工程中导线的类型、走线方式、长度等因素均能对阻容器件最终的使用效果产生影响。

3 、传统阻容吸收的接线方式

图3

如上图4所示，对于反并联的两只晶闸管T1和T2通过1.5米长30*3铝排连接，理论上认为铝排的两端1点和2点为同一等电位点。

传统的接线方式为阻容吸收器件的两端通过1.5平方的软线直接连接于1点，T2晶闸管通过软线与阻容器件连接，而对于T1晶闸管通过铝排和软线与阻容器件连接，实践证明晶闸管通过的电流值小于一定数值时，阻容吸收器件对T1和T2所起的作用相同。

传统接线方式的优点是接线简单，便于工程施工。但固有的缺点随着阀组中通过的电流增大也会越发的明显，主要包括以下几方面：

3.1 阻容器件连接到晶闸管两端的软线容易受到电磁干扰，电流越大，电磁干扰越明显。

3.2 T1与T2晶闸管相比较，连接到阻容器件的导线除共有的软线外，还有长度为1.5米左右的铝排，由于铝排的存在,当阀组中通过的电流增大到一定数值时阻容吸收器件对T1和T2开通及关断过程中产生的尖峰电压的吸收作用会明显不同。严重时就会使得晶闸管两端正、负半周的波形出现不对称的情况。

针对上述缺点，本工程对阻容吸收的接线进行了调整。

图4

4 、改进后阻容吸收的接线方式

如图5所示，针对传统阻容吸收接线方式的缺点，改进方法为反并联的两只晶闸管T1和T2仍通过1.5米长30×3铝排连接，将原有阻容吸收器件平均分成两部分，每一部分与阻容器件连接的两根软线分别双绞后接于单只晶闸管的两端，施工中要求T1和T2两端连接的双绞线长度相同。

改进后的接线方式优点表现为：

4.1 软线双绞后抗电磁干扰的能力增强。

4.2 由于T1与T2晶闸管两端，连接到阻容器件的导线完全一致，排除了铝排的影响，理论上讲能够解决晶闸管两端正、负半周的波形出现不对称的情况。

图5

5 、改后阀组的实际运行效果

2011年6月17日根据上述分析及改进后的接线方式，将阀组阻容吸收的接线进行了改造，并将阀组950A以上投入运行，继续用电压PT装置观察晶闸管的工作状态，阀组连续运行6个小时以后工作正常，没有再出现电流不平衡的现象。改进后经现场实际测试大于950A电流情况下，晶闸管两端波形如图6：

图6

通过图6波形可以看出，晶闸管两端正、负半周的波形完全对称，开通及关断过程中尖峰电压明显减少。

6 、结论

本次对阀组中阻容吸收接线方式的研究，我们认识到阻容吸收器件的参数、导线的设计必须经过充分的理论论证，设计过程中需考虑各种综合因素的影响，尤其是阀组工作在大电流的情况下严谨的设计、持续的观察改进至关重要。

[1]国家标准.静止式动态无功补偿装置（SVC）功能特性

[2]国家标准.静止式动态无功补偿装置（SVC）现场试验

[3]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.051