電解整流裝置的應用分析

1、電解整流裝置應用分析摘要：隨著氯堿公司燒堿生產(chǎn)規(guī)模的擴大，電解工序增加三臺整理裝置，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)定運行，對于氯堿行業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)至關重要，以下對我公司的整流裝置的工作原理及特點進行較為詳細的闡述。關鍵詞：整流變、同相逆并聯(lián)、三相橋式全控整流電路、接線圖、晶閘管導通情況表、整流柜的特點、控制柜的特點。Analysis ofelectrolyticrectifierChlor Alkali CompanySun Changwen(Tangshan SanyoualkaliCo. Ltd. HebeiTangshan )Abstract:with the

2、 expansionof caustic soda productionof chlor alkalicompanyscale,electrolyticprocess increasethreefinishing device,is used inJiujiang ninewholerectifierlimitedproduction of a new generation ofproducts.Stable operationof the rectifier system,stablevitalforchlor alkali industryproduction,working princi

3、ple and characteristics ofrectifying devicebelowto my companysdetail.Keywords:rectifier transformer,cophase counter parallel connection,three-phasefull bridge controlled rectifier circuit,wiring diagram,the thyristorrectifier cabinettable,the characteristics,the characteristics ofcontrolcabinet.1 電解

4、整流系統(tǒng)介紹1.1 整流變的特點我公司燒堿40/50（二期）電解變采用主調(diào)共油箱，由一臺自耦調(diào)壓變壓器調(diào)壓，帶1臺整流變壓器，組成單機組6脈波，一次接線方式：曲折星形移相接線，3臺機組18脈波，與原有運行的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：AC35kV10%，50Hz1%。有載開關調(diào)壓范圍65105%。調(diào)壓方式：有載調(diào)壓變壓器晶閘管細調(diào)，有載開關：27級，能手動-自動升降調(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（一臺整流變壓器帶一臺整流柜）。整流方式：晶閘管三相全控橋式整

5、流同相逆并聯(lián)。2 同相逆并聯(lián)的原理及接線方式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的技術，基本原理是將整流變二次側(cè)每一對同相序，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極并聯(lián)起來。其特點是由于兩個繞組極性相反，交流母排部分及橋式整流橋臂流過的電流在任何瞬間總是大小相等,方向互差180度，由電磁感應原理知道，相鄰平行導體中的互感應磁場抵消，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稱性，提高整流晶閘管的

6、均流度，提高整流系統(tǒng)的功率因數(shù)，無需補償電容。2.2 同相逆并聯(lián)的接線方式接線原理如圖(一)所示,(圖中對整流變壓器的初級線圈未畫出，初級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整流系統(tǒng):一個是由a1、b1、c1三個變壓器次級線圈出線端及晶閘管V1、V2、V5、V6、V9、V10所組成的整流單元；另一個是由a2、b2、c2三個變壓器次級線圈出線端及整流管V3、V4、V7、V8、V11、V12所組成的整流單元。這兩個單元在交流側(cè)是相互獨立的,而且要求互相絕緣,整流后才得它們的正負極分別并接起并接起來供負載，

7、整理輸出電流是兩個單元電流之和。 圖一3 三相橋式全控整流電路的原理及晶閘管導通情況詳述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載假設=0時候的波形如下圖二、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線部分，也是線電壓在正半周的包絡線。圖中只畫出兩個晶閘管的電流和電壓的波形圖，其他晶閘管依據(jù)導通原理，同樣可以得到它們的波形圖，此處省略。 圖二圖三3.2 晶閘管導通情況表 表一 三相橋式全控整流電路電阻負載=0時晶閘管工作情況第一組線圈回路中晶閘管導通情況時段共陰極組中導通的晶閘管V1V1V5V5V9V9共陽極組中導通的晶閘管V6V10V10V2V

8、2V6整流輸出電壓Ud1Ua1b1Ua1c1Ub1c1Ub1a1Uc1a1Uc1b1第二組線圈回路中晶閘管導通情況時段共陰極組中導通的晶閘管V7V11V11V3V3V7共陽極組中導通的晶閘管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 晶閘管導通原理圖二中至共6個晶閘管導通的時段，每個時段電角度是60，這六個時段反應出交流電一個周波內(nèi)的整流

9、工作情況。由晶閘管導通情況看出，如果控制晶閘管的觸發(fā)角保證在每個換流時刻，發(fā)觸發(fā)脈沖，也就是觸發(fā)角=0，則每個晶閘管最大導通角120。實際上整流裝置工作時，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。結合圖一、圖二、表一分析晶閘管在時段的導通情況：圖一中箭頭所指為i1、i2的電流走向，此時由于Ua1b1在正半周，i1經(jīng)過a1線圈A臂V1電解槽正負極V6F臂b1a1線圈，同一時段Ub2a2也在正半周，i2經(jīng)過b2G臂V7電解槽正負極V4D臂a2線圈。證明在時段，在變壓器次級線圈、橋臂及晶閘管中流過大小相等，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，電感等于本相的自感加減

10、本相與其它導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：導排長度 單位：cmD:自幾何均距 D=0.224(a+b) 單位：cm,其中a,b分別為導排的寬和高?；缀尉嗟挠嬎惚容^復雜，不在羅列。通過計算不難判斷，同相逆并聯(lián)整流接線系統(tǒng)中對導排電感影響最大的是導排長度L,導排之間的互幾何均距D對電感的影響比較小，當幾何均距達到80cm之后，互感就可以忽略不計

11、。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行，當一個晶閘管損壞時，另兩個晶閘管正常并列，不影響整流系統(tǒng)的工作。此時需要考慮均流系數(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時應該及時更換晶閘管，避免一個晶閘管損壞后，另兩個晶閘管過流損壞，造成整流系統(tǒng)的停車事故。6 整流柜的原理6.1整流柜電氣參數(shù)

12、介紹整流柜型號為：KHS-17.6KA/630V。整流柜為戶內(nèi)安裝型式，防護等級IP40。單柜直流額定輸出：630V，17.6KA。 整流機組數(shù)：3組。 單機組脈波數(shù)：6脈波。 等效脈波數(shù)：18脈波。 整流柜電流儲備系數(shù)3；整流柜電壓儲備系數(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。 保護齊全，具有可靠的內(nèi)部和外部過電壓吸收裝置及可指示損壞快熔位置的快熔損壞檢測電路。 進出線方式：閥側(cè)后進線，直流柜頂部出線。直流電流調(diào)節(jié)范圍：0-100%Idn； 快熔：采用高分斷、熱穩(wěn)定性好、低電阻的快速熔斷器。6.2整流柜的保護整流柜的保護比較齊全，主要包括：操作過電壓保護、換向

13、過電壓保護、硅元件故障保護、橋臂過熱保護、純水壓力保護、水溫保護等。7 整理控制柜原理簡述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，型號是：KZX10?？刂乒竦年P鍵是JM810晶閘管數(shù)字穩(wěn)流控制器，自動化監(jiān)控核心是機組PLC。采用完全獨立的全數(shù)字化的雙通道系統(tǒng)構成冗余熱備用設計，只需要一個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進行控制，并可通過通訊接口由上位計算機進行監(jiān)控。PLC可與中控室DCS接口，采用繼電器隔離，增強抗干擾能力。機組與上位計算機通訊采用光纖以太網(wǎng)方式。各種保護齊全，如過載、過流、電流反饋丟失保護、水溫過高、水壓過低、元件

14、壞、母線溫度過高、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)中在每個換流時刻，保證晶閘管導通的是兩個必要條件，一是陽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)脈沖是以同步信號為根據(jù)發(fā)出的，所以獲取穩(wěn)定而精確的同步信號，對于系統(tǒng)產(chǎn)生準確的觸發(fā)脈沖至關重要。經(jīng)高壓電網(wǎng)電壓互感器PT取得的同步電壓到每臺整流控制柜的控制系統(tǒng)必須經(jīng)過一個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，很容易造成同步電壓的相位不一致，使得晶閘管在換流時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，造成停機事故發(fā)生。所以我公司正逐步對整流系統(tǒng)同步電壓的回路進行改造，由變壓器閥側(cè)直接取得，避免由于整流系統(tǒng)由于同步信號的不正常引起的停車事故。7.3觸發(fā)脈沖的要求對于一套整理回路，假定共六個晶閘管工作，每個時刻有2個晶閘管導通，組成對電解槽供電的系統(tǒng)。其中一個晶閘管是共陰極，另一個就是共陽極，且不在同一個