CN217741030U - 一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，包括柜体、整流桥单元、风冷单元、交直流隔离断开单元、汇流母排单元、快速熔断单元、控制测量单元和阻容吸收保护单元，风冷单元固定在柜体的中上部，整流桥单元固定在风冷单元的风道内，控制测量单元和快速熔断单元均固定在柜体的上部，交直流隔离断开单元、阻容吸收保护单元和汇流母排单元均固定在柜体的中下部；本实用新型通过强迫冷却结构能够为装置进行有效散热，为装置实现大功率整流提供有力保障；通过隔离断开结构方便装置的投入或退出，提高了装置的安全性和可靠性；通过合理的结构及器件布局，有效地提升了装置使用寿命。

Description

一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置

技术领域

本实用新型涉及发电机励磁系统技术领域，尤其涉及一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置。

背景技术

励磁系统作为发电机的重要组成部分，用于给发电机转子提供励磁电流产生磁场，进而使发电机将机械能转化为电能。因此励磁系统的性能和质量直接影响发电机的安全稳定运行，进而影响整个电网的质量和安全。

目前随着发电机容量的不断加大，1000MW及以上机型规模逐渐增多，甚至出现了1750MW级的核能发电机组。而随着机组容量的加大，励磁系统输出功率也不断增高，现阶段均是通过增加整流装置的并联个数实现功率的增加，如公开号为CN209787080U的专利文献就公开了一种同步发电机励磁系统中的整流装置，其包括电连接的第一整流桥和第二整流桥，所述第一整流桥和第二整流桥分别包括三条支路，每条支路由两只单向晶闸管串联组成，每只单向晶闸管均连接有用于驱动晶闸管工作的驱动电路，每条支路的中点分别经由熔断器与三级开关的一端连接，三级开关的另一端连接励磁调压器的输出端，各条支路的两组端点分别与同步发电机励磁绕组的两端连接。但实际上随着整流装置并联个数的增加会导致均流系数降低，长期运行会出现单个或者部分整流装置寿命老化严重，且增加并联整流装置数量不仅对电厂厂房布局空间尺寸要求大，也相应增大了设备成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，本实用新型采用了强迫冷却结构为整流装置进行有效散热，进而使单个整流装置能够实现大功率整流；通过隔离断开结构方便装置的投入或退出，提高了装置的安全性和可靠性；通过合理的结构及器件布局，有效地提升了装置使用寿命并降低了电厂厂房的空间尺寸要求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：包括柜体、整流桥单元、风冷单元、交直流隔离断开单元、汇流母排单元、快速熔断单元、控制测量单元和阻容吸收保护单元，风冷单元固定在柜体的中上部，整流桥单元固定在风冷单元的风道内，控制测量单元和快速熔断单元均固定在柜体的上部，交直流隔离断开单元、阻容吸收保护单元和汇流母排单元均固定在柜体的中下部；其中，

汇流母排单元包括三相交流母排和两相直流母排，整流桥单元的交流输入端和直流输出端分别与三相交流母排和两相直流母排连接；

交直流隔离断开单元分别与三相交流母排和两相直流母排连接；

阻容吸收保护单元连接在三相交流母排与整流桥单元的交流输入端之间；

快速熔断单元连接在整流桥单元的直流输出端；

控制测量单元分别与整流桥单元、快速熔断单元、阻容吸收保护单元和交直流隔离断开单元连接。

所述风冷单元包括风机、风机控制回路、风道和出风口，风机固定在柜体中部，风机控制回路固定在风机下方，出风口固定在柜体顶部，风道位于出风口与风机之间；所述整流桥单元位于风道内。

所述风道由多块面板组成构成，且风道的上端转弯处设有斜角转向结构。

所述整流桥单元包括脉冲触发板和晶闸管，脉冲触发板位于风道的两侧，晶闸管位于脉冲触发板之间，晶闸管和控制测量单元均与脉冲触发板连接。

所述交直流隔离断开单元包括三相交流刀闸和两相直流刀闸，三相交流刀闸位于两相直流刀闸的下方，三相交流刀闸和两相直流刀闸分别与三相交流母排和两相直流母排连接。

所述快速熔断单元为双支并联式结构或单体结构。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型所述的集成式整流装置包括柜体、整流桥单元、风冷单元、交直流隔离断开单元、汇流母排单元、快速熔断单元、控制测量单元和阻容吸收保护单元，其中，通过将整流桥单元固定在风冷单元的风道内，能够对整流桥单元进行强制冷却，为整流桥单元提供更好的散热效果，进而可以最大化地选择最大功率的整流桥单元，为装置实现大功率整流提供有力保障。通过将控制测量单元设置在柜体的上部，其能够极大的优化高电压回路和二次测量回路的接线，脉冲触发等对抗干扰要求高的接线直接从风道顶部进入整流桥单元，不仅减少了接线的长度，还大大增加了电缆抗干扰的能力。通过交直流隔离断开单元有利于单个整流装置的投入或退出，提高了装置的安全性和可靠性。通过快速熔断单元能够在整流桥单元遇到极端故障情况时快速熔断，并保护整流桥单元及主回路免受损害。通过阻容吸收保护单元能够吸收整流桥单元三相交流输入端的尖峰电压，以保证电源质量更好。结合而言，本实用新型通过前述结构的合理布局，有效地提升了整流装置的使用寿命、稳定性、可靠性、安全性等。

2、本实用新型在风道的上端转弯处设有斜角转向结构，通过该结构能够改变空气的流动方向，能使空气转向并朝向整流单元，减少风损，进而再向上流动并通过出风口流出，进一步提升了对整流桥单元的冷却效果。另外，风道由多块板材构成，具有结构简单、便于拆装及冷却效果好的优点。

3、本实用新型将脉冲触发板设置在风道的两侧，将晶闸管设置在脉冲触发板之间，该结构能够充分利用风道中的冷却风将脉冲触发板的热量带走，提高板卡的稳定性。同时，大幅缩短了脉冲触发板与晶闸管的距离，有利于可晶闸管安全可靠的触发导通。

4、本实用新型分别采用三相交流刀闸和两相直流刀闸作为交直流隔离断开单元，使得每一相刀闸均可独立开合，能够方便的通过交直流刀闸分别进行操作以将整流装置与主回路切断，确保了整流装置运维时的可靠性和安全性。

5、本实用新型中快速熔断单元可采用双支并联式结构或单体结构，其中双支并联式结构相当于将双支快速熔断器并联作为一组使用，在熔断器额定电流增大的情况下，其发热量也会大幅增加，该结构提高了快速熔断器的散热效率，减少因熔断器发热导致的主回路断开进而出现整流装置退出运行的情况发生。

附图说明

图1为本实用新型的前视结构示意图；

图2为本实用新型的后侧结构示意图；

图3为本实用新型中风冷单元的结构示意图；

图4为本实用新型的原理框图。

图中标记：1、柜体，2、整流桥单元，3、风冷单元，4、交直流隔离断开单元，5、快速熔断单元，6、控制测量单元，7、汇流母排单元，8、阻容吸收保护单元，9、三相交流母排，10、两相直流母排，11、风机，12、风机控制回路，13、出风口，14、风道，15、斜角转向结构，16、脉冲触发板，17、晶闸管，18、三相交流刀闸，19、两相直流刀闸。

具体实施方式

本实用新型公开了一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，该整流装置的三相交流输入电压最大可达1500Vac，最大输出电流可达3500Adc。通过多个集成整流装置的并联，能够有效满足大型发电机对励磁系统整流装置的功率要求。如图1-4所示，该集成式整流装置包括柜体1、整流桥单元2、风冷单元3、交直流隔离断开单元4、汇流母排单元7、快速熔断单元5、控制测量单元6和阻容吸收保护单元8。其中，各组成的结构、位置及连接关系分别如下：

所述柜体1优选为长方体结构，具有正面、背面和两个侧面，柜体1内设有用于安装上述各单元的安装架、DIN导轨等。

所述风冷单元3固定在柜体1的中上部，风冷单元3包括风机11、风机控制回路12、风道14和出风口13，风机11固定在柜体1中部，出风口13固定在柜体1顶部，风道14位于出风口13与风机11之间，整流桥单元2位于风道14内。风机控制回路12固定在风机11下方用于控制风机11的开启与关闭，风机11控制单元和风机11的接线合理，不仅距离近，而且方便运维人员对风机11控制单元的空开、接触器等部件进行检修操作。风道14主要由多块面板构成，多块面板可分别固定在柜体1不同位置，根据具体需要相应设置。需要说明的是，风道14采用低风阻结构设计，最大程度减少风机11风量的损失，以保证散热量满足要求。风道14中的各面板均采用快速拆装结构，以便于各结构件的快速安装与拆卸。

另外，为了更好的提高整流单元的冷却效果，本实用新型优选在风道14的上端转弯处设有斜角转向结构15，该斜角转向结构15主要是一块倾斜安装在风道14的正面板与顶面板之间的斜板，其作用是改变空气的流动方向，以提高对整流桥单元2的冷却效果。

所述汇流母排单元7包括三相交流母排9和两相直流母排10，安装在柜体1的下部，以降低整流装置的重心，提高整体结构稳定性。

所述整流桥单元2固定在风冷单元3的风道14内，整流桥单元2的交流输入端和直流输出端分别与三相交流母排9和两相直流母排10连接，用于将三相交流电源整流为两相直流电。其中，整流桥单元2包括脉冲触发板16和晶闸管17，脉冲触发板16位于风道14内的两侧，晶闸管17位于脉冲触发板16之间，晶闸管17和控制测量单元6均与脉冲触发板16连接。通过将脉冲触发板16和晶闸管17合理安装在风道14内，能够充分利用风道14中的冷却风将脉冲触发板16的热量带走，以提高板卡的稳定性，同时还能够减小脉冲触发板16与晶闸管17之间的距离，以保证晶闸管17安全可靠的触发导通。

所述交直流隔离断开单元4固定在柜体1中部后侧并分别与三相交流母排9和两相直流母排10连接。其中，所述交直流隔离断开单元4包括三相交流刀闸18和两相直流刀闸19，三相交流刀闸18位于两相直流刀闸19的下方，三相交流刀闸18和两相直流刀闸19分别与三相交流母排9和两相直流母排10连接。三相交流刀闸18和两相直流刀闸19均采用大电流刀闸设计，每一相刀闸均可独立开合，通过三相交流刀闸18和两相直流刀闸19可将三相交流电源和两相直流电源分别断开，以保证本整流装置退出运行。

所述阻容吸收保护单元8固定在柜体1中部，并与风机控制回路12分别位于柜体1的两侧，阻容吸收保护单元8连接在三相交流母排9与整流桥单元2的交流输入端之间，一方面阻容吸收保护单元8可吸收整流桥三相交流侧的尖峰电压，以保证电源质量；另一方面将一次高压回路布局在整流桥单元2下侧，能够避免对二次控制回路产生干扰。

所述快速熔断单元5固定在柜体1上部的后侧，用于连接在整流桥单元2的直流输出端，其能够在整流桥单元2遇到极端故障情况时快速熔断，并保护整流桥单元2免受损害。快速熔断单元可采用双支并联式结构或单体结构，但优选采用双支并联式结构，双支并联式结构相当于将双支快速熔断器并联作为一组使用，在熔断器额定电流增大的情况下，其发热量也会大幅增加，此结构提高了快速熔断器的散热效率，减少因熔断器发热导致的主回路断开，进而出现整流装置退出运行的情况发生。

所述控制测量单元6固定在柜体1上部的前侧，控制测量单元6分别与整流桥单元2、快速熔断单元5、阻容吸收保护单元8和交直流隔离断开单元4连接。将控制测量单元6设置在柜体1上部，能够极大的优化高电压回路和二次测量回路的接线，脉冲触发等对抗干扰要求高的接线直接从风道14顶部进入脉冲触发板16，不仅减少了接线的长度，还大大增加了电缆抗干扰的能力。

需要说明的是，控制测量单元6能够采集整个整流装置的各类电气信息，并在控制器内部集成算法逻辑，以实现各并联运行的整流装置之间的智能均流。实际应用时，控制测量单元6接收励磁调节器的通讯信号，并产生脉冲序列以触发整流桥单元2的晶闸管17导通。控制测量单元6包括测量传感器等，可采集测量整流装置的各类电压电流信号，如三相输入交流电，两相输出直流电，CT互感器信号，并将测量值发送给控制器测量单元参与运算。脉冲触发板16接收控制测量单元6产生的脉冲序列信号，并产生足以驱动晶闸管17导通的电信号，控制晶闸管17导通角度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (6)

1.一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：包括柜体（1）、整流桥单元（2）、风冷单元（3）、交直流隔离断开单元（4）、汇流母排单元（7）、快速熔断单元（5）、控制测量单元（6）和阻容吸收保护单元（8），风冷单元（3）固定在柜体（1）的中上部，整流桥单元（2）固定在风冷单元（3）的风道（14）内，控制测量单元（6）和快速熔断单元（5）均固定在柜体（1）的上部，交直流隔离断开单元（4）、阻容吸收保护单元（8）和汇流母排单元（7）均固定在柜体（1）的中下部；其中，

汇流母排单元（7）包括三相交流母排（9）和两相直流母排（10），整流桥单元（2）的交流输入端和直流输出端分别与三相交流母排（9）和两相直流母排（10）连接；

交直流隔离断开单元（4）分别与三相交流母排（9）和两相直流母排（10）连接；

阻容吸收保护单元（8）连接在三相交流母排（9）与整流桥单元（2）的交流输入端之间；

快速熔断单元（5）连接在整流桥单元（2）的直流输出端；

控制测量单元（6）分别与整流桥单元（2）、快速熔断单元（5）、阻容吸收保护单元（8）和交直流隔离断开单元（4）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：所述风冷单元（3）包括风机（11）、风机控制回路（12）、风道（14）和出风口（13），风机（11）固定在柜体（1）中部，风机控制回路（12）固定在风机（11）下方，出风口（13）固定在柜体（1）顶部，风道（14）位于出风口（13）与风机（11）之间；所述整流桥单元（2）位于风道（14）内。

3.根据权利要求2所述的一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：所述风道（14）由多块面板组成构成，且风道（14）的上端转弯处设有斜角转向结构（15）。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：所述整流桥单元（2）包括脉冲触发板（16）和晶闸管（17），脉冲触发板（16）位于风道（14）的两侧，晶闸管（17）位于脉冲触发板（16）之间，晶闸管（17）和控制测量单元（6）均与脉冲触发板（16）连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：所述交直流隔离断开单元（4）包括三相交流刀闸（18）和两相直流刀闸（19），三相交流刀闸（18）位于两相直流刀闸（19）的下方，三相交流刀闸（18）和两相直流刀闸（19）分别与三相交流母排（9）和两相直流母排（10）连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于大型发电机励磁系统的集成式整流装置，其特征在于：所述快速熔断单元为双支并联式结构或单体结构。

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