電解整流裝置的應(yīng)用分析

1、電解整流裝置應(yīng)用分析摘要：隨著氯堿公司燒堿生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，電解工序增加三臺(tái)整理裝置，采用的是九江九整整流器有限公司生產(chǎn)的新一代產(chǎn)品。整流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于氯堿行業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)至關(guān)重要，以下對(duì)我公司的整流裝置的工作原理及特點(diǎn)進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述。關(guān)鍵詞：整流變、同相逆并聯(lián)、三相橋式全控整流電路、接線圖、晶閘管導(dǎo)通情況表、整流柜的特點(diǎn)、控制柜的特點(diǎn)。Analysis of electrolytic rectifier Chlor Alkali CompanySun Changwen(Tangshan Sanyou alkali Co. Ltd. He

2、bei Tangshan 063305)Abstract: with the expansion of caustic soda production of chlor alkali company scale,electrolytic process increase three finishing device, is used in Jiujiang nine whole rectifierlimited production of a new ge

3、neration of products. Stable operation of the rectifier system,stable vital for chlor alkali industry production, working principle and characteristics ofrectifying device below to my company's detail.Keywords: rectifier transformer,

4、60;cophase counter parallel connection, three-phase full bridge controlled rectifier circuit, wiring diagram, the thyristor rectifier cabinet table, the characteristics, the characteristics of control cabinet.1 電解整流系統(tǒng)介紹1.1 整流變的特點(diǎn)我公司燒堿40/50（二期）電解變采用主調(diào)

5、共油箱，由一臺(tái)自耦調(diào)壓變壓器調(diào)壓，帶1臺(tái)整流變壓器，組成單機(jī)組6脈波，一次接線方式：曲折星形移相接線，3臺(tái)機(jī)組18脈波，與原有運(yùn)行的4套整流變壓器24脈波組成42脈波，合理確定移相角與原有整流變壓器組成42脈波。整流變電源電壓：AC35kV±10%，50Hz±1%。有載開(kāi)關(guān)調(diào)壓范圍65105%。調(diào)壓方式：有載調(diào)壓變壓器晶閘管細(xì)調(diào)，有載開(kāi)關(guān)：27級(jí)，能手動(dòng)-自動(dòng)升降調(diào)變擋位，將控制角控制在5-25°之間。1.2 整流柜的的介紹整流柜額定直流輸出：630V，17.6kA（一臺(tái)整流變壓器帶一臺(tái)整流柜）。整流方式：晶閘管三相全控橋式整流同相逆并聯(lián)。2 同相逆并聯(lián)的原理及接

6、線方式2.1 同相逆并聯(lián)的原理硅整流裝置同相逆并聯(lián)接線是六十年代日本富士公司最早引進(jìn)的技術(shù)，基本原理是將整流變二次側(cè)每一對(duì)同相序，相同參數(shù)的繞組按照反極性在變壓器出線柱接出，它們的母排和整流橋臂在空間上是相互平行布置，且相鄰橋臂盡可能的靠近，而后把兩套整流回路輸出的直流正負(fù)極并聯(lián)起來(lái)。其特點(diǎn)是由于兩個(gè)繞組極性相反，交流母排部分及橋式整流橋臂流過(guò)的電流在任何瞬間總是大小相等,方向互差180度，由電磁感應(yīng)原理知道，相鄰平行導(dǎo)體中的互感應(yīng)磁場(chǎng)抵消，消除了整流裝置渦流損耗引起的發(fā)熱，降低了系統(tǒng)的噪聲，使電路的電感減小，增加了相間和臂間的阻抗對(duì)稱性，提高整流晶閘管的均流度，提高整流系統(tǒng)的功率因數(shù)，無(wú)需補(bǔ)

7、償電容。2.2 同相逆并聯(lián)的接線方式接線原理如圖(一)所示,(圖中對(duì)整流變壓器的初級(jí)線圈未畫出，初級(jí)線圈為曲折星型接法)。圖中整流變壓器二次側(cè)每相有兩個(gè)匝數(shù)相等，極性相反的繞組，分別接成兩組三相橋式全控整流電路。它們可以分解成兩個(gè)整流系統(tǒng):一個(gè)是由a1、b1、c1三個(gè)變壓器次級(jí)線圈出線端及晶閘管V1、V2、V5、V6、V9、V10所組成的整流單元；另一個(gè)是由a2、b2、c2三個(gè)變壓器次級(jí)線圈出線端及整流管V3、V4、V7、V8、V11、V12所組成的整流單元。這兩個(gè)單元在交流側(cè)是相互獨(dú)立的,而且要求互相絕緣,整流后才得它們的正負(fù)極分別并接起并接起來(lái)供負(fù)載，整理輸出電流是兩個(gè)單元電流之和。 圖一

8、3 三相橋式全控整流電路的原理及晶閘管導(dǎo)通情況詳述3.1 三相橋式全控整流電路的原理圖三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載假設(shè)=0°時(shí)候的波形如下圖二、圖三所示Ud1、Ud2是整流電路輸出的直流電壓,也就是波形圖中粗實(shí)線部分，也是線電壓在正半周的包絡(luò)線。圖中只畫出兩個(gè)晶閘管的電流和電壓的波形圖，其他晶閘管依據(jù)導(dǎo)通原理，同樣可以得到它們的波形圖，此處省略。 圖二圖三3.2 晶閘管導(dǎo)通情況表 表一 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載=0°時(shí)晶閘管工作情況第一組線圈回路中晶閘管導(dǎo)通情況時(shí)段共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管V1V1V5V5V9V9共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管V6V10V10V2V2V6整流輸出

9、電壓Ud1Ua1b1Ua1c1Ub1c1Ub1a1Uc1a1Uc1b1第二組線圈回路中晶閘管導(dǎo)通情況時(shí)段共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管V7V11V11V3V3V7共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管V4V4V8V8V12V12整流輸出電壓Ud2Ub2a2Uc2a2Uc2b2Ua2b2Ua2c2Ub2c2同相逆并聯(lián)兩組整流輸出電壓整流輸出電壓Ud=Ud1+Ud2Ua1b1+Ub2a2Ua1c1+Uc2a2Ub1c1+Uc2b2Ub1a1+Ua2b2Uc1a1+Ua2c2Uc1b1+Ub2c23.3 晶閘管導(dǎo)通原理圖二中至共6個(gè)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)段，每個(gè)時(shí)段電角度是60°，這六個(gè)時(shí)段反應(yīng)出交流電一個(gè)周波內(nèi)的整流工

10、作情況。由晶閘管導(dǎo)通情況看出，如果控制晶閘管的觸發(fā)角保證在每個(gè)換流時(shí)刻，發(fā)觸發(fā)脈沖，也就是觸發(fā)角=0°，則每個(gè)晶閘管最大導(dǎo)通角120°。實(shí)際上整流裝置工作時(shí)，控制觸發(fā)角的大小，就可以控制整流裝置輸出的直流電流大小。結(jié)合圖一、圖二、表一分析晶閘管在時(shí)段的導(dǎo)通情況：圖一中箭頭所指為i1、i2的電流走向，此時(shí)由于Ua1b1在正半周，i1經(jīng)過(guò)a1線圈A臂V1電解槽正負(fù)極V6F臂b1a1線圈，同一時(shí)段Ub2a2也在正半周，i2經(jīng)過(guò)b2G臂V7電解槽正負(fù)極V4D臂a2線圈。證明在時(shí)段，在變壓器次級(jí)線圈、橋臂及晶閘管中流過(guò)大小相等，方向相反的交流電流。4 整流橋臂的電感分析以A臂相為例，

11、電感等于本相的自感加減本相與其它導(dǎo)排的互感電感公式為： L1=LA-MA*D+MA*G-MA*F自感自感公式：LA=2L(Ln2L/D-1)*10-9H互感計(jì)算公式：MA*D=2L(Ln2L/D-1)* 10-9H MA*G=2L(Ln2L/D-1)* 10-9H MA*F=2L(Ln2L/D-1)* 10-9HL：導(dǎo)排長(zhǎng)度 單位：cmD:自幾何均距 D=0.224(a+b) 單位：cm,其中a,b分別為導(dǎo)排的寬和高。互幾何均距的計(jì)算比較復(fù)雜，不在羅列。通過(guò)計(jì)算不難判斷，同相逆并聯(lián)整流接線系統(tǒng)中對(duì)導(dǎo)排電感影響最大的是導(dǎo)排長(zhǎng)度L,導(dǎo)排之間的互幾何均距D對(duì)電感的影響比較小，當(dāng)幾何均距達(dá)到80cm之

12、后，互感就可以忽略不計(jì)。5 支路臂的電流估算支路電流等于17.6KA/62.9KA，支路元件數(shù)，一般選擇3英寸元件，安全系數(shù)為3.5倍，每只管子的平均電流i=2.9*3.5/3=3.38KA,所以選擇三只3.5KA/3000V的晶閘管。選擇三只晶閘管并列運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)晶閘管損壞時(shí)，另兩個(gè)晶閘管正常并列，不影響整流系統(tǒng)的工作。此時(shí)需要考慮均流系數(shù)。均流系數(shù)等于（各元件電流之和/并聯(lián)元件數(shù)）/并聯(lián)元件的最大電流，公式為：K=Ii/n/Imax一般可以按照均流系數(shù)K0.9考慮，如果均流系數(shù)小于0.6時(shí)應(yīng)該及時(shí)更換晶閘管，避免一個(gè)晶閘管損壞后，另兩個(gè)晶閘管過(guò)流損壞，造成整流系統(tǒng)的停車事故。6 整流柜的原

13、理6.1整流柜電氣參數(shù)介紹整流柜型號(hào)為：KHS-17.6KA/630V。整流柜為戶內(nèi)安裝型式，防護(hù)等級(jí)IP40。單柜直流額定輸出：630V，17.6KA。 整流機(jī)組數(shù)：3組。 單機(jī)組脈波數(shù)：6脈波。 等效脈波數(shù)：18脈波。 整流柜電流儲(chǔ)備系數(shù)3；整流柜電壓儲(chǔ)備系數(shù)4。 整流柜均流系數(shù)0.95。冷卻方式：主回路冷卻方式為純水-水冷卻。 保護(hù)齊全，具有可靠的內(nèi)部和外部過(guò)電壓吸收裝置及可指示損壞快熔位置的快熔損壞檢測(cè)電路。 進(jìn)出線方式：閥側(cè)后進(jìn)線，直流柜頂部出線。直流電流調(diào)節(jié)范圍：0-100%Idn； 快熔：采用高分?jǐn)?、熱穩(wěn)定性好、低電阻的快速熔斷器。6.2整流柜的保護(hù)整流柜的保護(hù)比較齊全，主要包括

14、：操作過(guò)電壓保護(hù)、換向過(guò)電壓保護(hù)、硅元件故障保護(hù)、橋臂過(guò)熱保護(hù)、純水壓力保護(hù)、水溫保護(hù)等。7 整理控制柜原理簡(jiǎn)述7.1整理柜功能介紹采用九江九整整流器有限公司研制生產(chǎn)的產(chǎn)品，型號(hào)是：KZX10?？刂乒竦年P(guān)鍵是JM810晶閘管數(shù)字穩(wěn)流控制器，自動(dòng)化監(jiān)控核心是機(jī)組PLC。采用完全獨(dú)立的全數(shù)字化的雙通道系統(tǒng)構(gòu)成冗余熱備用設(shè)計(jì)，只需要一個(gè)JM810數(shù)字控制器就能確保穩(wěn)流系統(tǒng)的可靠工作。所有控制轉(zhuǎn)換均可由PLC進(jìn)行控制，并可通過(guò)通訊接口由上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。PLC可與中控室DCS接口，采用繼電器隔離，增強(qiáng)抗干擾能力。機(jī)組與上位計(jì)算機(jī)通訊采用光纖以太網(wǎng)方式。各種保護(hù)齊全，如過(guò)載、過(guò)流、電流反饋丟失保護(hù)、水

15、溫過(guò)高、水壓過(guò)低、元件壞、母線溫度過(guò)高、互感器電流反饋丟失等。7.2同步脈沖的重要性整流控制系統(tǒng)中在每個(gè)換流時(shí)刻，保證晶閘管導(dǎo)通的是兩個(gè)必要條件，一是陽(yáng)極與陰極之間必須有正向電壓，二是必須保證控制極與陰極加上正向觸發(fā)脈沖。而觸發(fā)脈沖是以同步信號(hào)為根據(jù)發(fā)出的，所以獲取穩(wěn)定而精確的同步信號(hào)，對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生準(zhǔn)確的觸發(fā)脈沖至關(guān)重要。經(jīng)高壓電網(wǎng)電壓互感器PT取得的同步電壓到每臺(tái)整流控制柜的控制系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)移相變壓器使同步電壓與晶閘管交流輸入電壓的相位一致。由于我公司外網(wǎng)的供電線路比較長(zhǎng)且分散，電力系統(tǒng)中的電壓質(zhì)量不好，尤其是系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地事故時(shí)，很容易造成同步電壓的相位不一致，使得晶閘管在換流時(shí)刻不能正確得到觸發(fā)脈沖，整流系統(tǒng)輸出電流出現(xiàn)很大波動(dòng)，造成停機(jī)事故發(fā)生。所以我公司正逐步對(duì)整流系統(tǒng)同步電壓的回路進(jìn)行改造，由變壓器閥側(cè)直接取得，避免由于整流系統(tǒng)由于同步信號(hào)的不正常引起的停車事故。7.3觸發(fā)脈沖的要求對(duì)于一套整理回路，假定共六個(gè)晶閘管工作，每個(gè)時(shí)刻有2個(gè)晶閘管導(dǎo)通，組成對(duì)電解槽供電的系統(tǒng)。其中一個(gè)晶閘管是共陰極