飽和電抗器穩(wěn)流系統(tǒng)的應(yīng)用

1、飽和電抗器穩(wěn)流系統(tǒng)的應(yīng)用從上世紀(jì)80年月中期開(kāi)頭，國(guó)內(nèi)一些鋁廠先后從富士，abb，siemens，alsthom等公司引進(jìn)了電解鋁工業(yè)用整流設(shè)備，這不僅使我國(guó)電解鋁工業(yè)得到了快速進(jìn)展，而且也促進(jìn)了我國(guó)電化學(xué)整流設(shè)備技術(shù)水平的提高，同時(shí)也給國(guó)內(nèi)電解鋁用整流設(shè)備創(chuàng)造行業(yè)帶來(lái)了巨大商機(jī)。經(jīng)過(guò)近二十年的運(yùn)行，目前該類(lèi)設(shè)備大部分處于超齡服役，于是將進(jìn)口整流設(shè)備加以改造的主意便提上了議事日程。鑒于各廠的狀況，有些廠家將全套整流設(shè)備(包括、整流裝置)所有更換為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，有些則保留了變壓器而將整流裝置加以改造。對(duì)于后者，因?yàn)樽儔浩鞯某鼍€形式打算了整流裝置的結(jié)構(gòu)，因此，改造后的整流設(shè)備也只能實(shí)行本來(lái)的結(jié)構(gòu)。同時(shí)

2、因?yàn)轱柡碗娍蛊骼@組結(jié)構(gòu)的差別，使得與之配套的控制系統(tǒng)也不同于國(guó)產(chǎn)飽和電抗器的控制方式。1 電路簡(jiǎn)介以中鋁公司青海分公司九號(hào)機(jī)組改造為例，由四套整流機(jī)組構(gòu)成4×56 ka、1150 v的電解系列，其整流機(jī)組(包括變壓器、整流裝置及其控制系統(tǒng))為siemens ag公司生產(chǎn)(見(jiàn)圖1)。因?yàn)樵谝M(jìn)時(shí)預(yù)留了一臺(tái)變壓器，向來(lái)處于閑置狀態(tài)，青鋁公司為了整流設(shè)備運(yùn)行的相對(duì)牢靠性，于2003年打算由我所為該變壓器配置了一套整流裝置。該裝置自投運(yùn)以來(lái)，因?yàn)樵儔浩鳛榉峭嗄娌⒙?lián)結(jié)構(gòu)，致使整流主柜浮現(xiàn)不少發(fā)熱點(diǎn)。雖幾經(jīng)整改，但效果仍然不及同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)抱負(fù)。在對(duì)控制系統(tǒng)的改造中，浮現(xiàn)了穩(wěn)流控制輸出接口與

3、siemens飽和電抗器端口無(wú)法匹配的狀況。由圖1可見(jiàn)，整流變壓器為yy聯(lián)接，其中y聯(lián)接組對(duì)應(yīng)圖l(b)中所示整流橋。二次測(cè)y和兩繞組每個(gè)整流臂分離設(shè)有一套互感器作為電流測(cè)量庇護(hù)之用，并未提供更多的互感器輸出接口，因此控制電路無(wú)法獲得溝通電流取樣(siemens整流裝置兩組橋的電流取樣，分離由整流機(jī)組內(nèi)各整流橋臂上的電流互感器得到)。y、兩組整流橋所對(duì)應(yīng)的飽和電抗器分離由一對(duì)輸出端子控制即(2a，2b)及(3a，3b)，見(jiàn)圖1(a)，這與國(guó)內(nèi)飽和電抗器的繞制方式有著顯然的區(qū)分。通常國(guó)內(nèi)飽和電抗器控制繞組是根據(jù)三套設(shè)計(jì)：其中一套用干榨制回路一套用于偏移回路，另外一套作為備用。這三套繞組在結(jié)構(gòu)和匝

4、數(shù)上徹低相同，可以互換用法；與國(guó)外飽和電抗器繞組最大區(qū)分是直流阻抗較低(通常小于01)。siemens生產(chǎn)的飽和電抗器繞組的直流阻抗較高，約為1n，差別十分大。因?yàn)樵儔浩鞯臏贤娏骰ジ衅鞯木売桑瑹o(wú)法自立取得y、兩組整流橋溝通輸入電流的大小，只能從整流機(jī)組總直流互感器取得輸出直流電流的大小。由上述可知，因無(wú)法單獨(dú)獵取y、兩組整流橋的交、直電流而只能取得兩組整流橋總直流電流，因此要實(shí)現(xiàn)對(duì)該整流機(jī)組的穩(wěn)流控制，只能將y組飽和電抗器繞組與組飽和電抗器繞組串接起來(lái)同時(shí)舉行控制。控制電路2所示。國(guó)內(nèi)設(shè)備的控制方式(見(jiàn)圖3)與進(jìn)口設(shè)備控制方式的區(qū)分在于：國(guó)內(nèi)設(shè)備采納兩個(gè)自立電路即控制回路和偏移回路。這兩個(gè)

5、控制回路分離對(duì)應(yīng)一組整流橋(a橋或b橋)中的兩個(gè)飽和電抗器繞組，這兩套繞組可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，它們之間沒(méi)有挺直電銜接。電流取樣通常有兩種方式：一種是通過(guò)溝通電流互感器取樣，整流變換后得到。一種是通過(guò)本橋輸出側(cè)直流電流互感器取得，二者互為備用。而將要改造的整流機(jī)組是采納單一電流取樣(總直流電流)，單一飽和電抗器繞組控制(將y橋與橋飽抗繞組串聯(lián)起來(lái))。同時(shí)為了增強(qiáng)飽和電抗器的調(diào)壓深度，需要在飽和電抗器繞組中施加一個(gè)反向電流，使得飽和電抗器磁化曲線處于負(fù)向低點(diǎn)，擴(kuò)大調(diào)整范圍。因此，在電路設(shè)計(jì)中須將整流橋與可控整流橋反向并聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在同一繞組內(nèi)正反向電流的同時(shí)輸出。為了克服因?yàn)榉聪虿⒙?lián)引起的環(huán)流，必需在各

6、自的回路中增強(qiáng)適當(dāng)?shù)淖杩梗M量削減兩種電流的互相影響。同時(shí)因?yàn)榭刂苹芈返闹绷髯杩馆^大，為了獲得足夠的控制電流，控制電源變壓器的等級(jí)也顯然不同于國(guó)內(nèi)配套設(shè)備。2 性能特點(diǎn)因?yàn)轱柡碗娍蛊骺刂苹芈返闹绷髯杩故执?，在參考了siemens原設(shè)備的相關(guān)參數(shù)后，將飽和電抗器的正向激磁電流與反向激磁電流的最大輸出值分離控制在9a和6a左右。為了便利調(diào)整正、反向激磁電流的大小，在電路上特地設(shè)置了兩臺(tái)三相調(diào)壓器，分離調(diào)節(jié)正、反向激磁電流，避開(kāi)了因?yàn)榛芈纷杩沟钠顚?dǎo)致正、反向激磁電流的大小難以精確整定的現(xiàn)象。這一優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際用法中也得到了充分的體現(xiàn)。在調(diào)試過(guò)程中按照電解槽效應(yīng)大小逐次調(diào)節(jié)正、反向激磁電流的大小，使之達(dá)到最佳的運(yùn)行點(diǎn)。終于將正向激磁電流整定為45a(無(wú)陽(yáng)極效應(yīng)時(shí))，反向激磁電流整定為5a。通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，飽和電抗器的調(diào)壓深度可以達(dá)到60v，基本滿足廣電解生產(chǎn)的要求。3 結(jié)語(yǔ)在相關(guān)資料不全面，數(shù)據(jù)不具體的狀況下，舉行了系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)穩(wěn)流，運(yùn)行效果良好。但是，該套控制系統(tǒng)仍然存在著一些缺陷：其一，未能實(shí)現(xiàn)y、兩繞組自立電流取樣，致使無(wú)法對(duì)兩組整流橋自立