可控硅稳流装置在整流系统中的应用

可控硅稳流装置在整流系统中的应用

2009-11-8 16:13:00 来源：

摘要：简要叙述整流装置稳流的重要性及自动稳流装置在整流系统中的应用。介绍了自动稳流装置的结构、性能、计算机控制技术和负反馈闭环控制系统。

关键词：整流；自动稳流；整流变压器；晶闸管整流柜；数字触发调节负反馈

1 自动稳流系统简介

自20世纪9O年代以来．随着大功率晶闸管整流装置的推广应用和引进离子膜电解装置的相继投产，为直流输出电流作自动调节的自动稳流装置也逐渐成熟。在氯碱生产中，由于直流电流、高压电网的波动、电解槽数目的增减等都直接影响电解槽的稳定运行。

直流电流的不稳定输出也影响到电流效率的变化．造成电解产品的单耗加大。而晶闸管自动稳流装置将很好地解决这一问题，它能稳流输出直流电流并且同计算机自动控制技

术一起达到精确的稳流效果。

目前，以大功率整流设备输出电流作为调节对象的自动稳流系统有3种方式，一种为安培．时式自动稳流系统，另一种为比例式自动稳流系统，还有一种是计算机自动稳流系统。安培．时式自动稳流系统是可获得较高精度的长时间内平均电流值的调节系统，这种调节系统的响应速度慢、惯性大，不适宜在电化学工业整流所内应用。比例式自动稳流系统是反应瞬时电流值变化的调节系统，惯性小、响应速度快．这种调节系统的性能比较适合电化学过程。另外．新型的计算机自动稳流系统是利用计算机自动控制原理来稳流的。闭环负反馈通过CPU内部逻辑运算来达到精确控制输出电流。

2 可控硅稳流装置的结构

2．1可控硅稳流装置的组成

可控硅稳流系统由整流变压器、可控硅整流装置、极化电源、计算机双通道控制柜等组成。在吴华宇航化工有限公司工程建设过程中．电解槽要求分期、分批投入运行，投入生产的电解槽数量不同，就要求整流机组输出的电流、电压也不同。使用可控硅直降式整流机组时，由于一开始运行的电解槽数量要求的直流电压低，可控硅整流机组处于深控状态。这时，可控硅的控制角盯很大，整流机组产生的谐波电流大，电网电压波形严重畸变，功率因数很低，可控硅整流机组震动严重，这是可控硅整流装置使用的主要风险。而采用有载调压整流变压器和可控硅整流装置结合的整流机组，可控硅整流装置实现了单机组的直流电流控制，使电流调节为连续无级调节。只要将整流变压器的调压开关调到合适的档位，使整流机组的交流电压降低，可控硅整流机组工作在控制角盯接近零的状态。这时整流机组的工作情况与二极管整流机组的工作情况基本相同，这样

就可以避免使用可控硅带来的风险。

2.2整流变压器

整流变压器采用ZHSFPZ一13600／35型27级有载调压变压器，结构为1台变压器带2台整流柜，整流变压器均采用自耦中性点调压接线方式。阀侧（二次）绕组为两组正反角接的方式。网侧额定电压为35kV，阀侧直流电压为430V，阻抗电压=8％，等效脉波p=6，2台整流变压器网侧为 7．5°、22．5°互差15°的电角度，组成单机组12脉波，2套机组构成等效24相整流，从而有效地抑制了23次以下的谐波，改变了系统电源质量。

整流所现安装4台整流变压器带8台整流机组。为了避免晶闸管整流使功率因数降低，采用有载调压粗调，控制触发角作为细调相结合的调压方式，当导通角小于升档设定值

时上位机提示进行升档，避免因导通角自动联动，有载调压开关频繁换档而降低开关的

寿命。

2．3整流柜

整流柜采用KHS一13500A／430V型，二期采用KHs_18000A／430V型，直流额定电流分别为13．5kA和18kA。为三相桥式同相逆并联接线方式，柜内汇流整流电路的整流器件和保护元件分别采用KP3000A／1600V型晶闸管和RSG_6D-500V／3600A型快熔，每桥臂采用3只晶闸管并联，整流柜电流与电压裕度均大于3，同臂均流系数>10．9，工业水强迫循环冷却。晶闸管整流装置的效率较高，约为97％，晶闸管一个重要的特点是输入电流有谐波，这是由于触发角产生无功，因此需要进行谐波及无功补偿。该整流框优点为高效率、高可靠性、负载电流控制好，成本低，技术成熟。缺点为产生无功、产生电流

谐波、需要使用滤波器电流有纹波。

2．4双通道计算机控制柜

采用RICS一5D型号双通道计算机控制柜，控制系统采用计算机控制，主要由双通道计算机触发及稳流系统、PLC监控与综合保护系统构成。通过网络实现在上位机上操作和监控，与DCS系统互联。自动稳流精度优于±0．5％。移相范围0～150。，采用沉冗技术，当运行通道发生故障时自动切换到热备用通道，切换过程无电流扰动，可以不停电更换故障通道，更换过程无电流扰动，数控操作器和数字调节触发器及双通道热备用控制器用简洁可靠的微型网络互联，自动检测数控操作器的加入、退出、故障。

整流柜的稳流调节控制器触发采用单片机数字双通道系统，其中的数字控制和数字触发2个通道互为热备用。2个通道都能够独立运行并具备自动诊断功能，可根据运行情况方便地进行无扰动切换。继电保护控制核心采用S7—200型PLC可编程控制器。CPU功能强大、节点容量大、扩展数量多、单柜机组PLC就地安装控制，就地实现各项控制和保护，使保护有效可靠，在传送给上位机，实现就地／远方控制。

2．5极化电源

在整流柜主电路掉电或电解槽停车检修期间，及时投入极化电源可以有效地保护电解槽采用可控硅脉冲封锁控制，响应速度快，同时可以在电解槽增减单元变化后调节分接装置减少极化系统装置的谐波危害。形成对离子膜电解槽的正、负2个电极及离子膜进行保护，防止离子膜电解槽正、负2个电极被腐蚀。

3 稳流工作原理及应用

3．1稳流电流的给定

（1）就地给定。在整流控制柜上手动设定所需的运行电流，一般用于调试阶段。

（2）OP一05操作器给定。点动、连续升／降、快速升／降。

（3）上位机／DCS操作给定在主控室上位机上点动、连续升／降、直接输人数值。在正常运行时，操作人员可在主控室灵活控制各整流器的运行电流。彼此不受约束。

实践证明，设置上述3种给定，操作灵活、快速，在需要切换某台机组时系列电流无明显波动，在计算机控制机组投入切换的过程中，各机组的输出电流值自动平均分配。

可靠地保护了电解生产的需要。

3．2计算机闭环反馈系统

为了使自动稳流系统稳定可靠，运行信号的采集采用双回路形式，既有直流反馈，又有交流反馈，同时使用带有屏蔽功能的双绞线来传输信号，形成1个可靠的闭环系统。交流反馈信号取自整流变压器的阀侧电流互感器。直流信号取自直流母排上的直流互感器。直流互感器采用ZY型直流互感器，其应用霍尔感应原理制成，具有精度高，损耗低，