摘要：水电站作为能够将水能转化为电能的综合工程设施，已成为现代化电能来源的重要组成部分，我国作为电量需求大国，愈加重视水电站的整体建设与应用。本文主要以水电站励磁系统不均流的原因以及处理措施为切入点，进一步分析了水电站励磁系统不均流的具体原因以及相应问题的解决措施。
关键词：变压器；可控硅；水电站
引言
近些年我国不仅是电能需求大国，也是水电站建设大国，拥有以三峡水电站、葛洲坝水利枢纽工程、二滩水电站等为代表性的诸多水电工程，。水电站的广泛建设在很大程度上弥补了我国电能不足的问题，并带动了我国能源清洁化生产，相关部门要重点关注水电站的整体运行情况，保障我国电能的充足运用。
1.水电站励磁系统不均流的具体原因分析
1.1可控硅触发不一致
可控硅，也称晶闸管，不仅是一种大功率的电器元件，还是水电系统运行中的重要组成部分。在实际水电工程的应用中，通常需要使用两个可控硅整流桥共用一个励磁变压器来进行工作，可控硅触发的一致性直接决定了电压源并联支路的电压大小，因此在水电站励磁系统出现不均流情况时，要重点对可控硅两侧的输入电压进行查探，确保其两侧输入电压的一致性。针对类似系统中可控硅的触发性检测，可以更换新型的机组励磁调节柜，在该机组励磁调节柜完成安装和调试后，根据其均流系数进行现场的试验与比较，通过将实际测算结果与规定的85%数据进行对比，来进一步排除是否由可控硅触发不一致而影响的水电站励磁系统不均流问题。
1.2可控硅个体的通态压降差异
可控硅是由PNPN四层半导体构成的元件，由阳极N、阴极K、控制极G三个电极组成，而可控硅个体的通态压降则是指在导通状态下，通过额定电流时A和K之间的电压。在可控硅触发一致性良好的前提下，可以进一步考虑可控硅个体的通态差异，来判断其是否是影响水电站励磁系统不均流问题的因素。具体的检测方式是通过改变整流桥平均的通态压降来改善两柜之间的均流系数，具体可以通过检修人员使用万用表和钳形电流表来实现。首先需要将机组开机进行正常负荷下的运转，其次利用万用表的测试功能来测试励磁系统功率柜两端的电压并进行记录，再利用钳形电流表测量励磁系统的变副边三相电流值并记录。最后通过两组数据对比来进行分析判断可控硅个体的通态压降差异是否是造成励磁系统不均流的具体原因。
1.3交直流回路阻值存在差异
在水电站励磁系统工作中，励磁变压器为可控硅提供了阳极电压，因此这也在一定程度上证明了，在各并联支路电压相同条件下，交流回路的组织也在一定程度上影响着并联支路的电流大小。在确保可控硅触发一致性以及可控硅个体通态压降差异的可控性条件下，要进一步考虑交直流回路阻值对水电站励磁系统的影响，交直流回路阻值存在的差异主要是来源于其中的电缆和铜排长度，由于电缆和铜排长度之间存在较大差异，这在一定程度上导致等效阻抗之间存在差异，进而影响到励磁系统整体的均流情况。
2.水电站励磁系统不均流的具体解决措施
2.1注重可控硅参数的匹配
均流问题在励磁系统的整体运行中是不可避免的，而可控硅作为影响均流问题的重要因素，应该被重点关注。所以要均衡水电站励磁系统整体流量就要重视可控硅参数的匹配，可控硅具体的把控主要通过以下三个阶段，第一，设计施工阶段。在设计施工的过程中，相关人员要注重可控硅参数的把控，确保可控硅通态压降一致，从源头上减少励磁系统不均流的问题出现。第二，安装阶段，可控硅安装的过程中要严格按照主线回路接线的顺序和距离进行安装，确保其安装位置科学合理，满足平稳运行需求，避免两侧交流电输出的差异，进而减少励磁系统均流系数。第三，工作阶段。在完成可控硅的安装后，要对其工作进行监测与安装调试，使其工作参数能够适配于当前工作运行状态，保障励磁系统的均流情况。
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2.2提高安装装配工艺
提高励磁系统的安装工艺，能够有效防止以上问题的产生，进一步从源头提高励磁系统的整体运行效率，推动水电站的平稳运行。安装工艺的提高对整个励磁系统的平稳运行主要从以下几点体现：第一，减少元器件与铜排间连接处电阻的影响。在以往的连接过程中，由于连接铜排以及元器件之间螺丝连接不紧，就会进一步导致交流侧阻抗之间的差异，出现励磁系统不均流的情况。而提高整体安装装配工艺，则能够在传统安装的基础上，进一步用测温装置对连接处的温度进行检测，以此判别连接处是否紧密，减少相关问题的产生。第二，消除并联支路回路电阻不等的影响。采用新型标准化的可控硅压装工艺，能够进一步确保可控硅在导电状态下的热阻压降相同，避免两侧电阻不一致情况的出现，进而确保励磁系统的均流效果。第三，减少快熔电阻异常问题。快熔电阻在长时间运行状态下，会造成其内部的快熔与铜牌接触面产生氧化的情况出现，进而产生回路电阻差异，造成不均流的情况。在此基础上提高快熔电阻的安装工艺能够有效整合整流回路，使其在长时间运行的条件下能够保持两测电阻一致。第四，减少交流侧阻抗的影响。交流侧阻抗影响主要来源于并联支路元器件与交流母线连接距离的差异，因此在安装过程中要对两侧距离进行详细检测，使整流柜中交流母线的长度相等。
2.3做好后续的维护与保养工作
励磁系统是各个发电厂与水电站维护电力系统正常工作的重要组成部分，在一定程度上决定着水电站的平稳运行。因此相关部门要做好励磁系统的后续维护与保障工作，确保能够及时排除励磁系统运行中的故障，进一步保护水电站的安全平稳运行。励磁系统的正常维护主要通过以下三个方面：第一，对励磁系统的整体检查。励磁系统工作流程较为复杂且构成元件较多，因此在检查过程中要求工作人员做到认真仔细，能够详细地对每一个组成部件进行认真检查，确保其正常运行。与此同时，检查人员要在我国夏季、冬季等用电量较大的时期，增加对励磁系统的检查频次，确保系统运行温度符合安全运行标准。在完成相应的检修工作后，工作人员还要对励磁功率柜进行彻底核查，在保障其平稳运行的基础上，进一步确保励磁功率柜的清洁度。第二，合理制定机组运行计划。由于我国电量需求较大，因此水电站工作基本是在大负荷或满负荷的状态下，这也在一定程度上缩短了机械设备的使用寿命，也使其容易在运行中出现故障。因此励磁系统的检修人员要在完成机组故障检修工作后，针对出现故障的机组，制定合理的运行计划，避免此次事故的再次发生。第三，定期清理。在励磁系统的后续保养与维护中，清理工作起着至关重要的作用。灰尘的过渡积累会在一定程度上造成可控硅与脉冲变电器短路或放电问题的产生，进而造成机组设备的故障，影响到水电站的平稳运行，还会堵塞励磁系统的散热口，进而影响到设备运营中的散热功能，为励磁系统的整体运行带来安全隐患。
结束语
综上所述，励磁系统作为维护水电站正常工作的重要方面，对水电站的整体发展与运营起着关键作用。相关部门要重视励磁系统分流不均故障的处理与监控，通过严密的检查检修以及分析等流程来进一步优化励磁系统的运营过程，使其能够正常运转工作。
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作者简介：
郭中元（1991.09--）；民族：汉性别：男，籍贯：江苏省盐城市，学历：本科，毕业于华北电力大学科技学院；现有职称：中级工程师，研究方向：电气工程及其自动化。
论文作者:郭中元,杨斌,陈鹤虎,张冰冰,杨敏之
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30