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閥側移相12脈波同相逆并聯整流電源
蔣守軍
摘要: 介紹單鐵心閥側移相12脈波同相逆并聯晶閘管整流器主電路原理、控制電路原理、結構上的特點,以及此裝置在工業現場的運行情況。
Abstract:
Key words :

1引言

在大功率、高電壓、強電流的電化學用整流電源中,整流電路" title="整流電路">整流電路多采用同相逆并聯結構,由于逆并臂電流方向相反,其產生的磁場相互抵消,從而減少了磁場對電路工作的影響,同時可提高每臂的電流均衡度。而這種整流變壓器多采用網側移相" title="移相">移相。為此,對于同相逆并聯12相整流電路的整流變壓器需要兩個鐵心方可組成。這種變壓器體積較大、噸位較高、接線較復雜,相應成本也較高,但對整流器結構布局要求較低。

為保證江蘇索普集團電解改造項目的順利實施,西安中電變壓整流器廠研制了KHS-20000A/800V晶閘管整流器,與現場原有的兩臺KHS-8000A/600V并列進行,輸出直流540V、32kA。本電源整流變壓器采用閥側移相,由一個鐵心組成同相逆并聯12相整流電路為國內首創,體積小、重量輕、成本低。

2原理與結構設計

2.1主電路

主電路采用四組三相橋同相逆并聯電路,單柜輸出12脈波直流電。整流變壓器通過二次延邊△移相±15°,系統原理如圖1所示。

整流器件和保護元件分別采用KP2500-26的晶閘管和RSM-3200A/800V快熔,四組全控三相橋,每臂并聯數為3,共72只晶閘管和72只快熔。器件電流裕度為3.6倍。

2.2結構設計

(1)四組橋全部安裝在一個整流柜內,交直流母線采用同相逆并聯和軸對稱結構形式。同一橋臂的并聯晶閘管均經過精心篩選,并采用獨特的預壓緊技術和完善的檢測方法,以保證均流系數的技術指標和柜體的穩定運行。

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圖1整流電源系統原理圖

(2)同一進線水冷交流母線上部和下部各安裝了3只正、負半波導通的晶閘管,整個整流柜只用了12根閥側進線水冷交流母線,大大縮短了母線長度,減小了損耗。

(3)直流母線分兩組由柜兩側分別引出,在遠離柜體處匯流后連接至總母線。

(4)晶閘管水冷散熱體進出口管徑增大至14,冷卻水流量可達17L/min,既增大了散熱量,也便于更換。

(5)安裝快熔的水冷母線采用一次擠壓成型的異型單孔母線,冷卻可靠并且效果有所提高。直流正負極冷卻水路分別匯流,以減少電腐蝕。

3控制保護系統

3.1觸發系統

觸發控制系統" title="控制系統">控制系統框圖見圖2。

整個觸發系統" title="觸發系統">觸發系統是針對電網及直流輸出均為模擬量的實際情況,在吸收了國內外技術基礎上開發出來的,具有線路簡單、性能可靠、外接線少等特點。

系統主要采用了TC-13型晶閘管控制觸發板,很好地滿足了晶閘管觸發控制的要求,主要由電源、調節器、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環節組成,其核心部件為輸出六路調制脈沖的787集成觸發芯片。具有功耗小、輸出功率大、輸入阻抗高、抗干擾能力強、移相范圍寬、外接元件少、穩定性高等特點??蓪ο到y進行穩壓、穩流" title="穩流">穩流、正負反饋控制,以及電流過載封脈沖等控制功能。控制極端子外接方式避免了過去插件式造成的種種弊端。

針對本裝置特點,控制系統采用了雙觸發電路,即兩塊TC-13觸發控制板分別控制兩套整流電路,各自獨立閉環的自動穩流方式,解決了直流側電流的不平衡和振動問題,保證了兩套系統的電流平衡,避免了相互牽制。

3.2保護系統

在換相保護電路參數的設計上充分考慮到單鐵心單柜12脈波因素帶來的不利影響。

本裝置有一套完整的保護系統" title="保護系統">保護系統,設置了7種保護:電源缺相、水壓下降、水溫過高、母線溫度高、過電壓、電流過載、元器件損壞。裝置的過電壓保護采用壓敏電阻、阻容以及電容保護。

4結語

在電解氯堿化工生產中,由于生產的連續性,要求電源常年不間斷運行。整流電源的高可靠性、高穩定度、高效率是衡量其技術性能的重要指標。

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圖2觸發控制系統原理圖

本設備經安裝、調試后,于1999年11月順利投入運行至今,總體情況良好。

此套整流裝置具有自身損耗較低、運行狀態良好、體積與占地面積較小等優點。為化工廠改造節省了資金與空間,經濟效益顯著。

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