1、1TRT 无刷励磁发电机旋转整流盘烧损原因与对策卜少军（湘潭钢铁集团公司机动部，湖南湘潭 411101）【摘要】分析了现场 TRT（Top gas Recovery Turbine 高炉煤气余压发电装置）无刷励磁发电机旋转整流盘烧损原因，针对运行环境特点及 TRT 无刷励磁发电机具体情况，提出消除此类故障措施，特别是在技术上研究了当电网系统出现故障导致发电机端口电压下降时，可采取调节或取消强励功能的对策及其现场价值与适用性范围探讨。【关键词】TRT 无刷励磁发电机 旋转整流盘 强励Causes and remedies for rotating rectifier electric-break
2、down of TRT brushless-excitation generators Shaojun-Bu（Mechanism and Power Division of Xiangtan Iron Steel Group Co.Ltd,Xiangtan,Hunan 411101, Chain ）【Abstract】In the paper, the electric breakdown causes are analyzed for rotating rectifiers of TRT brushless-excitation generators, and the remedies ar
3、e put forward against the troubles based on TRT generators operating conditions and characteristics itself. Especially in technology, it is discussed that the electric breakdown would be avoided by taking the actions of adjusting or canceling the Strong excitation function if any failures from a wir
4、e netting system might lead a voltage drop at the generator port. Furthermore, the on-site values from such the action and its applicable scopes are probed into. 【Keyword】TRT brushless-excitation generator rotation rectifier Strong excitation 前言TRT 发电机是一项有效的节能技术措施，尽量减少 TRT 的故障停运时间，意义很大。湘钢 TRT 自 2004
5、 年 10 月投产以来，故障较多，尤其是 2005 年一月、二月连续两次旋转整流盘被击穿烧损，TRT 被迫较长时间停产检修，带来较大经济损失。无刷励磁发电机旋转盘易产生过电压烧损，是无刷类励磁电机的原理缺陷之一，国内外目前尚未见完善的解决办法。本文研究探讨了现场解决措施，具有一定实用价值。1 无刷励磁发电机旋转盘烧损故障及原因湘钢 TRT 发电机主要参数：QF2W-10-2 10000KW Ue 10500V Ie 687.3A 3000rpm 50Hz 3 相 Cos0.8Ule2 211V Ile 161A 定子星形接法 F 级 2003 年 7 月生产2旋转整流器输出电压 210V 旋转
6、整流器输出电流 260A11 故障现象（1） 2005 年 1 月 11 日 23：24，二中央送金属变电缆放炮，导致 TRT 发电机旋转盘内整流二极管烧坏 3 个，同时二极管绝缘底座击穿烧坏（见图 1） 。图 1 烧坏的 TRT 发电机旋转盘整流二极管绝缘底座（2）2005 年 2 月 21 日 8：55，三中央送梅塞尔 35Kv 段避雷器炸，TRT 励磁机整流盘二极管底座烧坏，旋转盘内整流二极管烧坏 5 个。两次电网事故导致 TRT 发电机旋转盘烧损故障，均造成 TRT 停运抢修数十小时，发电量损失约 60 万 kwh。12 旋转整流盘烧损原因分析湘钢 TRT 无刷静止励磁系统原理如图 2
7、 示意；故障时系统运行方式（图 3、图 4） 。旋转整流盘 励磁变压器交流励磁机LHA发电机YH灭磁装置晶闸管整流器 A晶闸管整流器 B自动电压调节器G11FAVR MZ3图 2 湘钢 TRT 无刷静止励磁系统原理示意220kv35kv三中央 2#主变420 35kv2#主变 420二中央320 10kv 416 412 梅塞尔变303 0203 35kv300 金属 4200003 变 000310kv 二中央 2#主变 10kv10kv 320TRT 发电机 303TRT图 3 20050111 事故时系统运行示意 图 4 20050221 事故时系统运行示意由图 2 至图 4 的分析可知
8、，每次当系统出现接地或短路放炮故障导致发电机出口 10kv电压降低时（相当于图 2 中 A 点） ，均出现 TRT 发电机旋转整流盘烧损，其原因应该为以下两点：（1） 旋转整流盘中过电压装置失效。并且，旋转整流盘的绝缘强度（二极管绝缘底座等处）低于强励时电流变化率 过大所产生的过电压值，从而使旋转整流盘的绝缘itd薄弱处击穿，元器件烧损（事故后在检查烧损元器件时，发现旋转整流盘中过电压装置投运时没有接线） 。 （2）转子旋转整流盘设计或制造质量上存在缺陷及不足：a作为高速旋转部件，旋转整流盘中元器件机械紧固强度设计制造质量欠佳，如引线连接片由于振动导致磨损绝缘、个别电器元件采用软线连接等；b.
9、 旋转整流盘中过电压装置失效，控制系统无任何指示与报警。强励时，电流变化率 不能与转子旋转整流盘的绝缘强度自动配合。itd2 对策21 在更换损坏的整流二极管的同时，对旋转整流盘的绝缘进行全面彻底的加强处理，保证绝缘强度高于 2500v（额定电压 210v） 。旋转整流盘内电气元件全部采用硬连接，确保无松动部分。并且恢复过电压保护装置的接线。22 如果上述措施全部到位，仍发生旋转整流盘绝缘击穿损坏，则应采取以下方案：4221 首选办法是在自动励磁系统的 CPU 程序中统筹考虑对晶闸管整流装置 SRC触发角的控制，使强励时 上升率既满足及时补偿电压要求， 上升率所产生的过电压itditd又在旋转
10、整流盘绝缘允许范围内；222 上述首选措施在现场一般难做到。主要是通常 CPU 程序已固化，如果出现问题，在无厂方配合情况下暂时难以修改程序。为满足生产要求，建议采取临时措施：当10KV 系统出现接地或短路放炮故障导致发电机出口电压降低时，令励磁系统强励装置不工作（将该功能屏蔽） ，当发电机出口电压降低到系统安全极限故障仍继续时，发电机立即跳闸解列。其好处是可保护发电机设备不受损，在对电网供电质量影响不大的前提下，可躲过一些外部电网故障造成的停发电机事故，即便被迫停机解列，由于发电机无损伤，也可在外部故障消除后，迅速恢复发电，停产损失大为降低。具体做法可利用灭磁开关与发电机出口断路器连锁跳闸来
11、实现。跳闸启动条件可以电网频率降低HZ 为定值（电网故障，机端电压下降即封锁自动强励，发电机继续运行，电网电压如继续下降则只当电网频率也降了时，TRT 发电机才解列跳闸） 。取消 TRT 发电机强励的依据是：对于企业来说 TRT 发电机只是一项节能技术措施，其发电机容量相对于电网系统来说很小（以湘钢为例，TRT 发电功率 6000-9000kw，其所在电网容量为 120000kw） ，其强励产生的稳定电网电压的作用可以忽略不计，不会对电网造成安全威胁。223 无刷励磁发电机强励系统通过磁耦合在转子旋转整流盘产生感应电压，客观上存在感应过电压的可能。事实上，转子旋转整流盘内的过电压保护器亦时有击
12、穿烧损故障发生，一旦过电压保护器失效不能及时发现更换，接下来就有可能祸及旋转整流盘的绝缘安全给生产带来经济损失。因此，有必要对旋转整流盘的过电压保护器状态和励磁系统产生的感应电压进行定量监控（对转子旋转整流盘产生感应电压的定量在线及随机或定时检测技术，专利性质，另文阐述） ，以方便及时采取相应措施，最大限度减少 TRT 故障停机损失。3 结论31 湘钢 TRT 发电机 2005 年 3 月上旬采用本文 2.1 的对策措施实施后，至今在近 8个月的运行中又曾碰到过 TRT 发电机出口电压下降的系统短路故障，TRT 转子旋转整流盘工作正常。证实 TRT 无刷励磁发电机转子旋转整流盘烧损原因的分析和应对措施是正确的。32 对于 TRT 发电机，当转子旋转整流盘内过电压保护器时常击穿烧损失，可以考虑限制强励系统的 上升率或暂时取消 TRT 发电机强励功能。itd33 有条件时，应配置对旋转整流盘的过电压保护器状态和励磁系统产生的感应电压监控装置。4 致谢湘钢电修厂周福泉高级技师、动力厂范凌江工程师在 TRT 发电机整流盘抢修和现场数据方面提供了大力协助，在此谨致衷心感谢！52005-11-6 于湘钢
