发电厂励磁系统为发电机提供可调节的励磁电流以维持机端电压和调节无功功率。励磁系统中的励磁变压器晶闸管整流柜和灭磁装置在运行中产生大量热量。功率开关器件在负荷较高时发热集中且冷却系统如果出现故障可能迅速导致器件温度超限和设备损坏。对励磁系统的关键部位进行温度监测有助于值班人员掌握设备的工作状态并在早期发现冷却系统异常及时安排处理。
一、励磁系统发热的主要部位
1.1 励磁变压器
励磁变压器向晶闸管整流桥提供交流电源。励磁变压器在满负荷运行时绕组温度升高散热依赖空气自然对流或强迫风冷。冷却风机故障或通风滤网堵塞时绕组温度快速上升影响变压器绝缘寿命。励磁变压器布置在汽机房或水轮机层环境温度较高对绕组散热条件产生不利影响。
1.2 晶闸管整流柜
晶闸管功率开关器件在导通和关断过程中产生开关损耗，通态压降产生的通态损耗在整流柜运行中将电能转化为焦耳热。大量晶闸管元件集中布置在整流柜内发热量较大。散热器冷却风机或纯水冷却系统中的冷却效率下降时元件结温升高到可能超过允许值进而导致器件损坏。整流柜内各桥臂晶闸管的温度差异可以反映均流情况和元件老化状态。
二、励磁系统测温的注意事项
2.1 电磁干扰环境
励磁系统整流柜在晶闸管换相过程中产生较大的电流变化率di/dt在柜内和周围空间激发出较强的电磁场。测温传感器及其引线在这种环境中需要有较好的电磁兼容能力才能保证温度数据的准确性和稳定性。
2.2 晶闸管散热器安装空间
晶闸管散热器表面空间紧凑整流元件的间距和排列密度限制了温度传感器的安装位置。测温探头需要能够安装在散热器翅片之间的有限空间内且不能阻碍散热风道的气流通畅性。
三、励磁系统光纤测温方案
3.1 励磁变压器绕组测温
荧光光纤温度传感器探头可安装在励磁变压器低压绕组端部或铁芯表面直接监测变压器本体温度。光纤沿变压器外壳走线至附近测温主机。绕组温度数据接入机组DCS系统作为励磁变压器运行状态的参考参数。
3.2 晶闸管散热器温度监测
将荧光探头固定在晶闸管散热器的出风侧或基板表面监测整流元件的运行温度。光纤从散热器引出沿柜内走线槽敷设至整流柜底部的测温主机处。全绝缘的光纤不受晶闸管换相产生的电磁场干扰可在励磁柜内复杂电磁环境中保持稳定的温度测量值。
3.3 灭磁电阻柜温度
发电机灭磁时灭磁电阻在短时间内吸收大量能量温度急剧升高。在灭磁电阻表面安装温度探头监测灭磁动作后的温度变化过程可以反映灭磁电阻的性能状态。荧光探头抗电磁干扰的特性适合在灭磁开关操作时产生的强电磁暂态环境中保持正常的数据采集工作。
四、常见问题
励磁系统晶闸管温度控制在多少度比较合适？
晶闸管结温通常控制在不超过110℃至125℃具体限值取决于器件型号和制造厂推荐参数。散热器表面温度一般比结温低30℃至50℃。整流柜进风温度和出风温度的差值反映了冷却系统的效果。
励磁柜内安装光纤测温是否需要改造柜体结构？
不需要大幅改造。探头在整流柜内直接固定在晶闸管散热器上光纤沿柜内已有的走线槽和线夹固定即可。主机的安装位置可以选在励磁柜内部的空闲区域或柜体外部就近挂壁安装。
励磁系统测温数据能否接入DCS？
可以。测温主机提供RS485通讯接口采用Modbus标准协议通过励磁系统或机组LCU的通讯口接入DCS系统。运行人员在DCS操作员站上可以查看励磁系统各测温点的实时数据。
五、产品与厂家信息
福州华光天锐光电科技有限公司的荧光光纤测温产品可应用于发电厂励磁系统的变压器和整流柜温度监测。传感器在电磁干扰环境中具有较好的测量稳定性可以适应励磁柜内的复杂运行条件。选型时建议结合励磁系统类型和测点配置要求综合评估以厂家最新技术方案为准。