離子膜整流裝置因直流傳感器故障而發(fā)生異常現(xiàn)象的判斷和處理

1、第 5 頁 共 5 頁離子膜燒堿整流裝置直流傳感器異?，F(xiàn)象的判斷和處理陳躍充 姚 劍（浙江巨化股份有限公司, 浙江衢州 324004）【摘要】：隨著電力電子器件制造技術(shù)的發(fā)展，晶閘管整流裝置已日益成為氯堿化工主流的電解整流裝置。由于化工電解對整流柜直流電流輸出穩(wěn)定性的要求，作為晶閘管整流裝置重要組成部件的直流傳感器，其工作正常與否，直接關(guān)系直流電流的穩(wěn)定輸出，甚至關(guān)系到整流裝置電解設(shè)備的安全。本文通過介紹本單位晶閘管整流裝置在運行中因直流傳感器故障而發(fā)生的事故，來說明此類故障的判斷和處理?！娟P(guān)鍵詞】：晶閘管整流裝置 直流傳感器 直流電流 直流電壓 控制角我廠離子膜燒堿整流裝置采用三相橋式同相逆

2、并聯(lián)整流線路，由一臺整流變帶二臺整流柜方式運行，每臺整流柜各帶一只電解槽，整流元件為晶閘管。晶閘管觸發(fā)控制系統(tǒng)采用全數(shù)字式雙機在線熱互備系統(tǒng)?？刂品绞椒质謩樱ㄩ_環(huán)運行）和自動（閉環(huán)運行）兩種，手動方式一般只在檢修調(diào)試時使用，正常運行均采用自動穩(wěn)流的運行方式。自動穩(wěn)流由直流傳感器、反饋電路和帶阻尼的PI調(diào)節(jié)控制電路所組成。反饋電路為單一的直流反饋模式。工作原理簡述如下（附圖一）：整流系統(tǒng)圖5(附圖一).dwg三相交流電壓經(jīng)整流變壓器降壓后加至三相橋式整流電路晶閘管的兩端，此時，按工藝要求，通過升降電流按鈕向控制器輸入一定的給定量，控制器按給定值大小輸出六相均衡分配的同步脈沖觸發(fā)信號，分別加至六個

3、橋臂晶閘管的觸發(fā)極。同步脈沖觸發(fā)信號的移相范圍為0°120°，可最大范圍地調(diào)節(jié)直流電流。當(dāng)系統(tǒng)為自動運行時，直流傳感器所測得的直流電流信號經(jīng)反饋電路送入控制器并與直流電流給定值進行比較。若比較值為正值（即反饋值大于給定值），則PI調(diào)節(jié)電路經(jīng)運算后自動地提高一定量的控制角，使得直流輸出電壓和電流降低，直至反饋值與給定值平衡。反之，若比較值為負值（即反饋值小于給定值），則調(diào)節(jié)電路自動地降低一定量的控制角，使直流電流上升，直至反饋值與給定值平衡。自動穩(wěn)流系統(tǒng)就是在這種負反饋控制模式下，達到直流電流穩(wěn)定輸出的目的。從以上所述原理可以看出，直流傳感器在整流裝置中占有非常重要的地位，其

4、能否正常穩(wěn)定的工作直接關(guān)系到整流裝置和電解槽的安全運行。本文就我廠整流裝置因直流傳感器故障而發(fā)生的兩起典型情況進行分析，本廠的直流傳感器采用美國萊姆公司的霍爾零磁通直流大電流傳感器，由測量頭和測量單元兩部分組成（附圖二）。直流傳感器（附圖二）.dwg測量頭的四邊各有一個斷口，內(nèi)置霍爾器件，另每邊各有一組獨立的反饋線圈。當(dāng)母排電流在測量頭的測量口中流過時，便在測量頭產(chǎn)生磁場，在此磁場的作用下霍爾器件產(chǎn)生一個霍爾電壓，此電壓經(jīng)測量單元內(nèi)的通道放大電路放大后，供給反饋線圈，反饋線圈所產(chǎn)生的反饋磁場與母排電流在測量頭感應(yīng)的磁場大小相等，方向相反。霍爾器件產(chǎn)生的電壓輸出與母線電流磁場和與之方向相反的反饋

5、磁場的差值成正比。四組霍爾元件、反饋線圈、放大電路各自構(gòu)成獨立的通道，所有通道電流通過各自線圈后，匯合在一起成為與母線電流成比例變化的輸出電流（1/5000）。該電流通過電阻或分流器轉(zhuǎn)換成電壓，用于表計顯示和控制。故障一：正常運行時，整流裝置直流電流9000A、直流電壓348V、交流電流50A、導(dǎo)通控制角14°，系統(tǒng)為自動運行方式。故障發(fā)生時直流電流表顯示仍為9000A，而直流電壓突升到356V，交流電流升至59A，控制角降至6°。故障分析：從故障現(xiàn)象看，直流電壓、交流電流均比正常運行時有較大的上升，而這兩個數(shù)據(jù)分別采自直流母排電壓信號變送器和交流互感器，兩個采樣點同時發(fā)生

6、故障的可能性較小。因此，故障發(fā)生時的直流電流已比正常值有較大的上升。而直流電流表計仍顯示正常時的9000A，說明直流傳感器或測量回路出現(xiàn)了故障。對直流傳感器進行檢查后發(fā)現(xiàn)，傳感器的四個通道反饋值分別為9.75V、9.12V、10.11V、0.16V，明顯有一個通道無信號輸出。此故障照成傳感器總的輸出信號下降約1/4左右，這個降低了的信號反饋至控制器，必小于給定值，于是PI調(diào)節(jié)電路自動地降低控制角，提高直流電壓和直流電流的輸出，直至傳感器另三個測量通道匯合在一起的反饋信號與給定值達到平衡。如此，直流電流表計所顯示的電流值雖與正常時沒有變化，但其實為傳感器三個通道所測得的值，實際的電流值約比顯示值

7、高出約1/4左右。此情況下，因直流電流測量值仍為故障前的給定電流值，所以，盡管實際直流電流有較大的升高，甚至達到過流整定值，但直流過流保護并不會動作。故障處理：出現(xiàn)以上情況，崗位人員切不可只根據(jù)直流電流指示未變化而作出錯誤的判斷。應(yīng)綜合分析各種電量數(shù)據(jù)，尤其直流電流、直流電壓、交流電流及控制角的變化情況，進行正確的判斷。另外還可以通過與相同運行參數(shù)的其它整流柜進行對比的方法以及工藝指標(biāo)變化的情況，來判斷整流柜運行正常與否。在明確直流電流與表計顯示值有較大差值后，應(yīng)迅速配合工藝進行降電流操作，必要時根據(jù)工藝要求進行緊急停槽檢查。此時因直流電流表已無法顯示正確的電流值，因此，不能以其作為升降電流的

8、標(biāo)準(zhǔn)。而應(yīng)以對應(yīng)電流時的直流電壓作為參照，或?qū)⒔涣饔泄β拾聪率竭M行轉(zhuǎn)換后，作為直流電流的參照值。 V：直流電壓；P：交流有功功率；：整流效率（取0.970.98）。（以上兩種方法會因電解槽阻抗變化和整流效率變化而與實際直流電流有一定的誤差，只能作為直流傳感器損壞后的應(yīng)急之用）。待直流電流降到正常范圍后。再對直流傳感器進行進一步的檢查或更換（在線更換直流傳感器，整流控制系統(tǒng)須置于開環(huán)狀態(tài)）。故障二：正常運行時，整流裝置直流電流9300A、直流電壓350V、交流電流52A、控制角14°，系統(tǒng)為自動運行方式。故障發(fā)生時直流電流表顯示為5001000A，波動較大。直流電壓達到370V，交流

9、電流為70A，控制角為0°。故障分析：此故障交流電流和直流電壓上升幅度更大，而直流電流表計顯示則大幅下降。從交流電流和直流電壓數(shù)值來看，此時的直流電流應(yīng)遠大于9300A的正常運行值。而直流電流表計的錯誤顯示及直流電流異常升高，很可能還是直流傳感器的故障造成。從事后對直流傳感器的檢查結(jié)果來看，故障時，直流傳感器的通道放大板短路，造成傳感器無法正常的輸出信號（僅為一個很小且不隨負荷變化的假信號）。這個信號反饋至控制器，使得PI調(diào)節(jié)電路自動的降低控制角，因為此時直流傳感器的輸出信號始終為一很小值，不會隨直流電流變化，所以，不管PI調(diào)節(jié)電路如何調(diào)整，反饋值始終小于給定值，于是控制角會一直降到

10、0°鉗位值。此時的實際直流電流為整流變壓器在該檔位所能輸出的最大值。故障處理：從以上分析可知，當(dāng)出現(xiàn)此類故障時，直流電流為整流變壓器在該檔位所能輸出的最大值。因此具有很大的危害性，若不能及時處理，將直接危害電解槽的安全，甚至造成爆炸事故。判斷此類故障與故障一的方法類似，必須綜合地分析直流電流、直流電壓、交流電流及控制角的變化情況，作出正確的判斷。而不能只根據(jù)某一個電氣量的變化進行分析判斷。當(dāng)確定故障時的實際直流電流后，應(yīng)迅速地配合工藝進行降電流或停車的操作。（此類故障是無法在閉環(huán)狀態(tài)下進行降電流的。必須將系統(tǒng)轉(zhuǎn)為開環(huán)，方可進行降電流操作）。在整流裝置的實際運行中，常利用升降整流變的檔

11、位來調(diào)整控制角（即用升檔來升高控制角，反之降低控制角），以獲得較高的功率因數(shù)。在發(fā)生上述故障時，都會出現(xiàn)控制角降低的現(xiàn)象。若崗位人員據(jù)此錯誤地進行了升檔的操作，則會加劇故障的嚴重程度。以故障二為例，升檔會使得實際的直流電流更高，危害更大。改進措施：由于直流傳感器發(fā)生故障時，會造成較大的危害，僅靠上述操作人員準(zhǔn)確判斷和操作尚不足以保證整流裝置的安全，還應(yīng)對裝置本身采取一定的保護措施，以提高設(shè)備的本質(zhì)安全。以下為幾種改進措施：方法一：在整流裝置的日常運行中，應(yīng)盡可能的將變壓器運行在較低的檔位，使得控制角接近全開通。這樣不僅能獲得較高的功率因數(shù)，而且當(dāng)發(fā)生直流傳感器故障時，直流電流也不會上升太多。此方法的缺點是當(dāng)電網(wǎng)電壓向下波動較多時，因控制角已接近全開通，穩(wěn)流系統(tǒng)調(diào)整余量可能不夠，會使得直流電壓降低，電流下降，影響直流電流的穩(wěn)定輸出。另外，在直流傳感器發(fā)生故障時，直流電流仍有一定量的上升，故此方法只能降低故障的危害性，并不能徹底消除故障所帶來的影響。方法二：采用交直流雙路反饋的穩(wěn)流工作方式。正常時采用直流反饋進行穩(wěn)流控制，當(dāng)直流反饋故障時自動無擾地切換至交流反饋。該穩(wěn)流控制系統(tǒng)必須具備交直流反饋監(jiān)視及自動切換的功能，能準(zhǔn)確的判斷反饋信號的異常情況，并快速地、無擾動地進行反饋信號的切換，以保證直流電流的穩(wěn)定輸出。方法三：當(dāng)發(fā)生直流傳感器故障時，整流控制由閉環(huán)運行，自動切換至開環(huán)運行。該