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阀侧移相12脉波同相逆并联整流电源
蒋守军
摘要: 介绍单铁心阀侧移相12脉波同相逆并联晶闸管整流器主电路原理、控制电路原理、结构上的特点,以及此装置在工业现场的运行情况。
Abstract:
Key words :

1引言

在大功率、高电压、强电流的电化学用整流电源中,整流电路" title="整流电路">整流电路多采用同相逆并联结构,由于逆并臂电流方向相反,其产生的磁场相互抵消,从而减少了磁场对电路工作的影响,同时可提高每臂的电流均衡度。而这种整流变压器多采用网侧移相" title="移相">移相。为此,对于同相逆并联12相整流电路的整流变压器需要两个铁心方可组成。这种变压器体积较大、吨位较高、接线较复杂,相应成本也较高,但对整流器结构布局要求较低。

为保证江苏索普集团电解改造项目的顺利实施,西安中电变压整流器厂研制了KHS-20000A/800V晶闸管整流器,与现场原有的两台KHS-8000A/600V并列进行,输出直流540V、32kA。本电源整流变压器采用阀侧移相,由一个铁心组成同相逆并联12相整流电路为国内首创,体积小、重量轻、成本低。

2原理与结构设计

2.1主电路

主电路采用四组三相桥同相逆并联电路,单柜输出12脉波直流电。整流变压器通过二次延边△移相±15°,系统原理如图1所示。

整流器件和保护元件分别采用KP2500-26的晶闸管和RSM-3200A/800V快熔,四组全控三相桥,每臂并联数为3,共72只晶闸管和72只快熔。器件电流裕度为3.6倍。

2.2结构设计

(1)四组桥全部安装在一个整流柜内,交直流母线采用同相逆并联和轴对称结构形式。同一桥臂的并联晶闸管均经过精心筛选,并采用独特的预压紧技术和完善的检测方法,以保证均流系数的技术指标和柜体的稳定运行。

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图1整流电源系统原理图

(2)同一进线水冷交流母线上部和下部各安装了3只正、负半波导通的晶闸管,整个整流柜只用了12根阀侧进线水冷交流母线,大大缩短了母线长度,减小了损耗。

(3)直流母线分两组由柜两侧分别引出,在远离柜体处汇流后连接至总母线。

(4)晶闸管水冷散热体进出口管径增大至14,冷却水流量可达17L/min,既增大了散热量,也便于更换。

(5)安装快熔的水冷母线采用一次挤压成型的异型单孔母线,冷却可靠并且效果有所提高。直流正负极冷却水路分别汇流,以减少电腐蚀。

3控制保护系统

3.1触发系统

触发控制系统" title="控制系统">控制系统框图见图2。

整个触发系统" title="触发系统">触发系统是针对电网及直流输出均为模拟量的实际情况,在吸收了国内外技术基础上开发出来的,具有线路简单、性能可靠、外接线少等特点。

系统主要采用了TC-13型晶闸管控制触发板,很好地满足了晶闸管触发控制的要求,主要由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成,其核心部件为输出六路调制脉冲的787集成触发芯片。具有功耗小、输出功率大、输入阻抗高、抗干扰能力强、移相范围宽、外接元件少、稳定性高等特点。可对系统进行稳压、稳流" title="稳流">稳流、正负反馈控制,以及电流过载封脉冲等控制功能。控制极端子外接方式避免了过去插件式造成的种种弊端。

针对本装置特点,控制系统采用了双触发电路,即两块TC-13触发控制板分别控制两套整流电路,各自独立闭环的自动稳流方式,解决了直流侧电流的不平衡和振动问题,保证了两套系统的电流平衡,避免了相互牵制。

3.2保护系统

在换相保护电路参数的设计上充分考虑到单铁心单柜12脉波因素带来的不利影响。

本装置有一套完整的保护系统" title="保护系统">保护系统,设置了7种保护:电源缺相、水压下降、水温过高、母线温度高、过电压、电流过载、元器件损坏。装置的过电压保护采用压敏电阻、阻容以及电容保护。

4结语

在电解氯碱化工生产中,由于生产的连续性,要求电源常年不间断运行。整流电源的高可靠性、高稳定度、高效率是衡量其技术性能的重要指标。

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图2触发控制系统原理图

本设备经安装、调试后,于1999年11月顺利投入运行至今,总体情况良好。

此套整流装置具有自身损耗较低、运行状态良好、体积与占地面积较小等优点。为化工厂改造节省了资金与空间,经济效益显著。