论整流柜均流及均流监测必要性

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1、论整流柜均流及均流监测必要性卢玉良进年来，国内电解工业在电解槽单槽电流不断增加，系列电压越来越高的要求下，对整流器的单机容量要求愈来愈高。为了获得大电流输出的要求，设备制造厂家均采用了提高整流单元件容量、增加并联支路数等技术措施，整流器均流度便显得日渐重要。一、均流与损耗对整流设备而言，整流器的均流度是国内外有关专家极为关注的一个课题。据悉，国外几大公司如ABB、西门子等都对均流测试非常重视，他们在上世纪80年代初就通过大量的研究实验，得到了基本一致的综合经验数据：即整流器桥臂内均流系数每升（降）1个百分点,整流器损耗减少（或增加）约1个百分点。因此,在国际电工委员会I

2、EC146.1-1～1-3（1991）《半导体变流器》和国家标准GB/T3859.1～3-93《半导体变流器》及DB/T8740-1998《电化学用整流器》中,都把整流器的均流度列为变流设备的重要技术指标之一。假设某用户整流柜的额定损耗保证值≤70KW，元件间的均流系数为0.9；若均流系数降为0.78，按降1个百分点其损耗增加1个百分点估算其损耗增加量：每个柜损耗增加量：70KW×（0.9－0.78）×1=5.79KW一个柜年损耗增加：5.79KW×8760h=5.072万度十二个柜年损耗增加：12×5.072万度=60.864万度一年增加电费（按0.3元/度计）：60

3、.864万度×0.3元/度=18.2592万元。以上仅为均流度降低所带来的损耗，如果考虑热损耗等因素损耗将更大。因为整流器均流性能好坏，主要取决于各整流支路总电阻和支路间互感。支路总电阻等于元件内阻、快熔内阻及支路内所有接触电阻之和。实际运行中，支路总电阻受温度影响及支路内所有连接面接触压力的变化而不断增大，电阻增大损耗增加。一般来说，各支路总电阻变化不可能一致，这样将导致整流器的均流状况越来越差，变差的均流状况致使整流器内磁场分布越来越不均匀，从而引起漏磁场局部集中现象加重，造成整流器内涡流损耗和杂散损耗增加。二、均流与安全均流的劣化并不直接烧毁元件，但元件的电流越大

4、，其结温越高，高温区运行的元件其反向耐压较常温状态时大大减低，容易导致元件电压击穿，引起设备事故；当整流柜内某只整流管电流（平均电流）减小时，其他整流管电流会增加以弥补输出电流的减小。在二极管整流系统中，整流管电流的峰值增加量是平均电流增加量的3倍；在可控硅整流系统中，整流管电流的峰值增加量至少是平均电流增加量的3倍，导通角小时甚至可以达到4～5倍。过高的峰值电流引起发热量急剧增加，使得可控硅的结温迅速升高引起击穿电压下降，可控硅还可能因触发电流过大，以至触发电路不能正确触发，从而产生间歇现象；整流系统中一只整流管的损坏或间歇，必将引起其他整流管的工作电流增加，从而形成

5、恶性循环。运行中的整流器需要经常测试均流并加以调整，使之具有良好的均流性能。常规检测方法是测量快熔两端的毫伏数来计算元件的均流系数，这种方法既麻烦又不准确。因为整流器内元件的并联支路有几十甚至上百个，从检测第一个元件到检测最后一个元件的过程中，各支路的电流值都不是同一运行状态下的瞬时值，没有比较值是不准确的。快熔压降不仅与电流有关，本身的内阻随温度的变化也在变化，所以“压降法”中利用压降与电流对应曲线查找出来的支路电流与实际支路电流误差很大。特别是这种方法对人身和设备都潜在着很大的危险性。因为现在的大功率整流设备交直流电压都在几百乃至上千伏，曾经有多家铝厂因不停电检测均

6、流发生过人身伤害事故和交直流短路造成设备损坏事故。有用户称他们平常测试是在停电状态下逐个进行的，但该作法存在两个弊端：一是需要一台大电流发生器设备，工作量大且不经济；二是少一台机组运行时，损耗增加，整流效率降低；谐波含量增加，电能质量降低；电流波动加大，稳流功能降低。例如某用户四个机组同时运行时（靠近经济运行点运行）的总损耗约为三个机组同时运行时总损耗的85%。四台整流变移相角，两两正负对称，机组运行产生的高次谐波有相互抑制作用，少一台运行时，整流所等效相数也减少，其谐波含量增加了。另外整流器内保护元件的快熔损坏时，有一个微动开关发出信号。每一个柜子有一个快熔信号系统，

7、一个熔断发出报警信号，两个熔断发出跳闸信号。由于微动开关因质量问题经常误动发出信号，所以经常需要运行维护人员带电检查，然后停电处理。这也是一个令人头痛的不安全因素。为了解决以上问题，我公司推出了均流自动检测装置，可以自动监测每臂元件间均流系数、臂间均流系数、均流异常报警、硅元件电流波形记录、系列电流累加、远程通讯等功能。快速熔断器装置的报警器的动作时间是100ms，均流检测的报警检测时间是1ms，动作时间是10ms，较好地解决了关于元件运行状况在线实时监测的问题。三、设计方案简介一、下位机系统的设计本方案的下位机部分以arm9（S3C24