核电机组旋转整流器状态监测与故障诊断(附变压器器相关)

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1、核发电机组是核电站的苯本设备，如果核电机维发生故障，可能会导致整个核电站出现不可预知的事故。H前核电机纟II的单机容量越来越大，大功率的两极汽轮发电机单机容量已达1000MW;而用F核能发电的汽轮发电机，因为蒸气机是低速机，发电机为叫极，单机容量都很大。大亚湾核电站的单机容量是900MW。目前最大单机容量达到了1500.。随着国家核电建设的快速发展，核电机组在电力系统中的地位也越来越重要，其运行状态将直接影响经济发达、电力负荷集屮的沿海地区电力系统的可靠性、安全性和经济性。因此对核电机组进行实时在线的状态监测

2、和故障诊断显得愈发重要。研究结果表明，当发电机的励磁电流丈于8000A吋，由于受滑环材质、冷却条件以及炭刷环流等因素的影响，制造相应容量的滑环是W难的。为此，对大型汽轮发电机采用无刷励磁系统是合适的。而核发电机一般都是大各量的汽轮发电机，因此核电机组也多采用无刷励磁系统。无刷励磁系统主要由交流励磁机、旋转整流器、交流励磁机的励磁源以及检测保护装賈俎成。在无刷励磁系统中.核心部分就是旋转整流器，其主要由整流元件（二极管或可控硅）组成。为Y保证无刷励磁系统能正常工作，必须保证旋转整流器工作在正常状态，而且在其发生

3、敌障时，能够迅速检测出，并且能快速准确地诊断出故障类型，以便保护动作能够快速准确动作，避免整个发电系统遭受更大地损失。目前，国内一些无刷励磁系统没有转子电流、电压检测和旋转整流器故障诊断系统，使得值班人员无法全面地监视电机运行状况以采取相应地应急措施。旋转整流器的损坏时有发生（例如开路和短路故障）。为了保证旋转整流器正常工作，一旦转子出现故障就应立即发出报警信号，并立刻判断出故障类型，以便发出相应的报警信号。特别是短路故障危害性大，当发生短路故障时，短路支路中出现比额定值大十几倍的冲击电流，由于这种冲击电流的

4、持续时1川很短，可引起发热的问题虽然并不严重，仴电流的电动力效应使得导体问产生很大的机碱应力，可能使电机乃至机座受到破坏，同吋短路时系统电压大幅度下降，对电网和电网用户影响很大。所以，当发生短路故障吋需立刻排除，才能确保电力系统不受重大故障的影响。因此，开展旋转整流器故障在线故障诊断技术研究具有十分重要的现实意义。旋转整流器：旋转整流器是无刷励磁同步发电机的重要纟11成部分。它将与同步发电机同轴的交流励磁机发山的三相交流电流整流成直流，为同步发电机提供励磁电流，实现同步发电机的无刷励磁。由于旋转整流器是无刷同

5、步电机内部唯一的电子器件，它装在电机转轴上，当电机运行时，随电机转子一起旋转，故它必须承受较大的离心力和一定的机械振动力、同时还要承受元件整流所产生的热效应，工作环境恶劣，易发生故障。而且无刷励磁系统旋转整流器随同机组转子一起高速旋转，无法测取屮间变量，其内部工作状态不能为人所知，一旦山现故障，人们只能根据经验去猜测当时的运行状况和故障发生的原因，对于问题的解决非常不利。现实中因为励磁系统自身出现问题被迫停机的事故时有发生，生产人员往往弄不清原因所在。因此对转子整流器状态检测以及故障可诊断性的研宂具有较大的实

6、际意义。状态监测与故障诊断原理：检测线圈屮感应电压的太小正比于转子电流，同时电压波形还与整流器工作状态有关。正常与故障状态下的电压波形即谐波成份明显不同，而且不同故障状态下电压谐渡成份也不一样，以此就可作为整流器故障诊断的依据。由于整流器电路采用不可控三相桥式整流电路，六次谐波为主谐波。正常时励磁机电枢电流是三相对称的，检测线圈中主要产生六次谐波和基波，并且基波成份相对较小。当整流器发生故障时，励磁机电枢电流是三相不对称电流，检测线圈屮的感应电压谐渡成份与正常吋明显不同，此时六次谐波分量较小而基波和其它次谐波

7、分量相对较大。因此比较六次谐波和基波分量的太小就可判别整流器工作正常与否。整流器的故障种类较多，主要有一管开路、一管短路、两管开路和两管短路。不同故障种类下，励磁机电枢三相不对称电流谐波成份就不一样，它在检测线圈产生的感应电压谐波成份和太小也不一样，因而通过分析检测线圈感应电压谐波成份和太小就可判别整流器故障种类。状态检测：巾于无刷励磁系统屮革除了滑环与碳刷等转动接触部分，从根本上解决了由此带来的接触不良以及发热的问题，同时也不会山现因产生电火花而导致烧坏设备的问题。但是由于无刷励磁系统中与转子连接部分都是旋

8、转的，因此与转子上相关设备的信息如转子电流、电压等便难以获得，同时位于转子上的旋转整流器更是难以直接监测，一旦出现旋转整流器产生故障，将有可能导致整个励磁机的烧毁。因此无刷励磁系统中均配有专门进行旋转二极管监测的装置，但巾于旋转整流器的结构、位置等原因，目前可用的监测手段并不多，常用的状态监测方法如下：1、氖指示灯频率检测法：由于每个二极管均配有与其串联的熔丝，因此可以利用与二极管串联的熔丝的发光管