1　采用优质大功率元件，并采用n＋1备用
　　近年来，用于交流励磁机励磁的不可控整流元件及用于自并励磁系统的晶闸管，额定电压可达3 500～4 000 V，电流达1 500～3 000 A，运行可靠，元件的故障率很低。据国外统计，大功率晶闸管每年每10万支中仅1支发生故障，整流管的故障率更低。国内大功率整流元件也极少发生故障。因此早期的故障较多的、采用多个200～500 A、1 000 V左右元件串、并联组成的整流装置，宜更换成每柜1组大功率三相整流桥的优质整流装置。对于3机励磁系统，如果整流柜和励磁调节器都需要改造，可以考虑改为自并励励磁系统，这样不但进一步提高了励磁装置的可靠性，提高了励磁系统的性能，还可以减短机组轴长、减小机组振动、提高机组的可靠性。
　　在大功率的可控或不可控整流柜中，元件不采用串联或并联，也就没有均压和均流的要求，可大大简化柜内结构。目前可控整流柜单柜容量为1 500～1 800 A，不可控整流柜约为2000 A，大型发电机仍需采用多柜并联。柜间的均流问题比较容易解决，一般无需采取特殊措施，除制造厂在柜体结构、元件选配时注意均流外，设计施工单位在电源电缆敷设时也要注意使各柜间电源电缆的阻抗相等。
　　过去励磁标准规定，整流装置并联元件数等于或大于4时，如果1个支路损坏，应仍能保证发电机强行励磁的需要；当并联元件数小于4时，如果1个支路故障，可限制强行励磁，只保证额定电流运行^［1］。在采用大功率整流装置后，并联支路数大多小于4，为了确保发电机强行励磁，宜采用n＋1的备用原则，不论几个柜并联，一柜退出也应保证发电机强励能力^［2］。有的制造厂为了降低造价，仍采用整流柜退出一柜时限制强励，这是不合适的。

2　整流装置不必强调在线检修
　　有的整流装置为了便于在线更换功率整流元件，将整流组件设计成插拔式结构。即整流组件的导电部分与母线的连接为插入式，没有螺栓，在发电机运行中可以拔出更换故障的整流组件。
　　由于整流元件的故障率很低，又有充足的裕度，偶尔发生1个元件损坏，并不影响发电机所有的运行方式，因此损坏的元件可在发电机小修时更换，不必带电立时修复。实际上，在整流柜运行中拔插大功率的整流插件，在电厂中是较难真正实行的。插拔式结构还存在大电流触头接触不良的可能性，可能因此而引发事故。
　　多支路在一柜中的插拔式结构，还需采取均流措施及均流的监测。运行中曾发生因测量均流而引起的事故。因此整流柜应尽量采用各支路独立的分柜结构。

3　整流装置的冷却方式
3．1　水冷
　　由于水冷却器直接与带电部分接触，需采用处理后的纯净水，一般只适用于水内冷发电机。有的水冷装置的冷却水直接使用工业水，不但不安全，而且容易腐蚀及结垢，造成故障。
3．2　封闭式强制风冷
　　封闭式强制风冷是将整流元件的冷却空气由水冷却器冷却后循环运行。一般1台发电机所有的整流柜采用统一的冷却风道，冷却风机2台互为备用。其优点是冷却空气清洁，绝缘条件好。缺点是冷却系统较复杂，成本较高，而且当通风系统故障时将失去励磁，使发电机停机，因此使用较少。
3．3　开启式强制风冷
　　这是目前最常用的整流装置冷却方式。整流装置的冷却风从柜外引入，经散热器后排出柜外。发电厂中整流装置安装处的空气中灰尘含量较多，在强力通风条件下，灰尘容易被散热片阻档，积聚在散热器上，造成事故。因此开启式强制风冷的整流柜，要求在进风口装设空气过滤器。但这将加大风阻，因此必须相应加大风机的风压。目前国产整流柜大都不装设空气过滤器，这就增加了整流装置的事故率。
　　风压较高、风量较大的风机，噪声较大。需在风机的选用、风道设计等方面，努力降低噪声水平，使达到规程规定的低于80 dB（A）的水平^［2］。
　　整流元件采用强制风冷散热时，必须有一定的风速才能把热量散出。风机停运时整流元件所能通过的电流很小，大约仅为正常通风时的25％，所以通风必须十分可靠。
　　为了保证通风系统的可靠性，采用单风机双电源时，电源如果发生故障，应能自动切换；采用双风机时，如果1台风机发生故障，整流装置应仍能带额定负载运行。如果风机故障不能保证额定负载，则应由风速继电器发出信号，由运行人员将故障整流柜退出运行。由于风速检测装置可靠性较差，容易产生
误动，因此风速继电器不宜用于切机，只发信号。

3．4　自然风冷
　　自然风冷，简单可靠，但大功率整流元件的功耗大，即使金属散热的散热器面积很大，热量也难以散出。所以自然风冷过去只用于小功率整流装置。

4　热管式散热器
　　近年来，热管式散热器有了很大的发展。热管式散热器在整流装置上的应用，使大功率整流柜采用自然冷却成为可能。
　　励磁整流装置采用的热管散热器是铜—水重力回流式热管散热器。它采用水作为工作介质，密封在特制的铜管内。与整流元件直接接触的部分为受热体，整流元件发的热量经铜管传给冷却水，水吸收热量后汽化成蒸汽迅速扩展至整个铜管，铜管的外部为散热片，蒸汽由管壳经散热片散热后冷却成水，依靠重力回流至吸热面。

　　为了保证冷却水的回流，热管与水平面要有一定斜度，使其受热端低于散热端，倾斜角一般为2．5°～5°。通常在散热器厂此倾角已做好，用户只需根据说明书安装即可。
　　在热管散热器的铜管内，水和蒸汽处在饱和状态，稳态时吸热量和散热量平衡，管内各部分（近端或远端）的蒸汽温度相同。其温度取决于管内的蒸汽压力，压力愈高温度愈高，如表1所示。
　　当整流电流增大时，整流元件发热量增加，水的蒸发量增加，管内压力增大，温度也相应升高。铜管内的汽压是相等的，因此整个铜管内的蒸汽温度也相同。热管可以根据需要做得长些，散热片可以很　　多，散热面积可以很大，不受金属散热器金属材料热阻的限制。热管散热器的优点有：

　　（1）允许的散热面积大，可以采用自然冷却。例如额定电流为1 800 A的三相整流桥，采用热管散热器自然冷却时，散热面积为26．16m²，而采用铝散热器强制风冷时，散热面积只有5．8m²。由于热管散热器采用自然通风，省去了风机及其控制、监测和保护回路，提高了可靠性，简化了运行维护，同时也消除了噪声源。
　　（2）热管散热器的热容量大。水的汽化热约为2 600 J／g（不同压力时汽化热略有不同），在短时过负荷时，每增加1 g水的汽化，其吸收的瞬时发热量可以增加很多。在暂态过程中，冷却介质的温升较小，因此具有很强的过负荷能力。
　　（3）在自然冷却时，热管散热已能保证元件结温低于允许值。如果采用低速小风机适量通风，则可以进一步降低元件结温，提高元件的使用寿命。低速小风机转速低、风量小，所以噪声很小。此时小风机只
作为辅助冷却，风机停运不影响整流装置运行，因此风机不需要备用及相应的监测、控制回路。
　　（4）采用热管散热器的整流柜，空气流速小，不易积灰，提高了可靠性。
　　目前采用热管散热器的整流装置有800～2 000A的三相不可控整流柜和500～1 500 A三相可控整流柜。洪山电工研究所研制的单柜1 500 A可控整流柜已于1998年3月在西津电厂投入运行，额定运行时元件测得的最高温度低于70℃。
　　采用热管式散热器是整流装置一个革命性的改进，虽然现在还处在开发阶段，还需要积累更多的制造和运行经验，但可以相信，以其简单、可靠、噪声低的优点必将得到广泛的应用。

参考文献：

［1］　SD 271－88汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件（试行本）[S].水利电力部，1988．
［2］　DL／T 650－1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件[S].电力工业部，1998．