水电解制氢装置使用说明书-整流系统

水电解制氢装置使用说明书
整流系统
CNDQ-10／3.2
用户：神华神东电力公司店塔电厂
项目：神华神东电力公司店塔电厂制氢站
中国船舶重工集团公司第七一八研究所
2011年4月
目录1 主要技术指标
1.1 概述
1.2 本装置适用工作条件
1.3 主要参数
2 结构和工作原理
2.1 结构
2.2 主回路工作原理
2.3 触发回路工作原理
3 安装和调试
3.1 安装和接线
3.2 调试
4 操作规范
4.1 整流柜开机前的准备工作
4.2 开机运行
4.3 稳压稳流切换操作
4.4 关机操作
4.5 紧急停车
5 故障检查
6 设备的保养与维护
7 安全防护措施
8 附录
1 主要技术指标
1.1 用途
CNDQ-10型水电解制氢装置整流柜主要用于电化学工业作为水电解制氢设备的可调直流电源，也可用于一般工业用途要求稳压稳流的可调直流电源。

1.2 本装置适用于下列工作条件
1)海拔高度不超过2000米;
2)环境空气温度不超过+40℃，不低于+5℃；
3)环境空气相对湿度不超过90%；
4)运行地点无导电尘埃，无易爆炸气体；
5)运行地点没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸汽；
6)无剧烈振动和冲击，垂直倾斜度不超过5度；
7)户内使用。

1.3 主要参数
1)交流输入电压(V)： 380；
2)交流输入电流(A)： 120；
3)直流输出电压(V) ：62；
4)直流输出电流(A) ：1000；
5)直流调压范围：50-100%；
6)自动稳压范围：50-100%；
7)自动稳流范围：10-100%；
8)直流电压稳定精度：1%；
9)直流电流稳定精度：1%；
10)整流线路：三相桥式全控；
11)效率：大于92%；
12)功率因素可控硅全开通时可达0.9，在可控硅导通角减少时，功率因素降低；
13)负荷种类：I级，100%额定直流电流连续；
14)装置外形尺寸：长1000mm宽800mm高2200mm；
15)装置的负荷能力
2 结构和工作原理
2.1 结构
可控硅整流装置的主回路，控制回路和触发回路均装在一个柜子内，交流进线在柜子下部，直流输出铜排在柜子下部。

可控硅冷却采用水冷方式，柜体下部对外有进出水管。

2.2 主回路工作原理
可控柜整流装置电气原理图见<整流柜用户图册>
可控硅整流装置采用三相桥式全控整流电路。

为使可控硅器件能长期可靠地运行，必须采取适当的保护措施。

在交流侧接有压敏电阻保护，以抑制浪涌电压。

为防止可控硅过流损坏采用了器件串联快熔法保护可控硅。

为防止关断过电压每只可控硅均接有阻容保护。

2.3 触发回路工作原理
BSC6M-1三相可控硅触发板是一种新型多功能控制触发板。

主要由电源，调节器，移相控制，脉冲形成，脉冲放大及脉冲变压器组成。

并具有漏脉冲自动补偿，故障检测，综合逻辑控制等功能。

其核心部件采用高性能，高密度，大规模逻辑器件，使其内部电路除调节器外，从脉冲的移相，定宽，调制都实现数字化，触发器部分不需任何调整，而且可靠性高，脉冲对称度高，抗干扰能力强，反应速度快。

该触发板调试很方便，大多数参数的设定由电路内部自动设定，需要调整的电位器最大电压值和最大电流值，具有极强的通用性和互换性。

BSC6M-1控制触发板以数字电路为基础对整个系统输入的反馈信号先进行隔离放大，
并与给定信号比较后将其误差信号进行模数转换成数字信号，输入到逻辑处理单元和其它控制信号一起进行逻辑控制和实时计算，最终发出触发脉冲。

触发电路原理框图如下图：
该触发电路设有最大电压和最大电流设定电位器，当稳压时调RP1/V电位器可以设定输出电压最大值，当稳流时调RP2/C电位器可设定最大输出电流值，顺时针方向都是增大。

过电流保护值为最大输出电流设定值的1.5倍，由内部自动设定。

除了触发控制板设有过电流保护外，整流柜还设有外部关断，缺相故障，缺冷却水，触发板故障，快熔熔断等故障保护。

当整流柜控制电路的外部关断，缺冷却水，触发板故障，快熔熔断等故障保护起作用时，整流柜内电铃同时报警。

触发控制板上和整流柜面板上也有光报警。

3 安装和调试
3.1 安装和接线
按土建设计部门的施工图纸进行土建施工和电气安装。

严格按照<整流柜图册>中整流柜外部连接图进行线路连接。

整流柜经过长途运输及般运，在使用前应检查外表是否有损坏，再打开前后门检查内部元件及引线是否有损坏及脱落，紧固件是否松动，并检查接插件接触的良好性。

在确认无损时，方可通电使用。

低压主回路，交直流母线，控制线都应联接牢固可靠。

整流柜的外壳应接上不小于4mm2
的地线
3.2 调试
安装接线经检查无误后方可进行调试，尤其要确保主电路相序和控制电源的相位。

先进行小负载调试：断开接到电解槽的直流母线，接上一个小负载(2000W左右电炉) ，接通整流柜电源和冷却水，调整冷却水压力为0.25MPa，将电接点压力表的下限指针调到0.15～0.20MPa。

如果冷却水回水有压力，上述数据还必须加上回水压力数值。

将工作方式切换到稳压，将手动给定电位器旋到最小，按“主电源开”按钮，“主电源”指示灯亮，整流变压器电源接通。

按“触发启动”按钮，“触发电源”指示灯亮，此时缓慢旋动给定电位器直流输出应能达到额定值。

由于整流柜受控于制氢控制柜，小负载调试之前必须启动制氢设备。

模拟各种故障状态并检查故障指示灯和动作情况，若以上操作都正常就可接入电解槽作为整流器的实际负载，调试输出调节特性，并观察各相电压的平衡程度及稳压稳流范围。

调节触发板上的电位器RP2/C，就能限制输出电流，并使过电流值为限制电流的1.5倍。

4 操作规范
1.输出电压
2.外部关断
3.触发故障
4.复位
5.缺冷却水
6.快熔断
7.输出电流8.主电源开9.主电源
10.主电源关11.稳压-稳流12.手动给定
13.自动-手动14.触发启动15.触发电源
16.触发停止
4.1 整流柜开机前的准备工作
检查负载情况：有无短路漏电之处。

4.2 开机运行
在电解槽工艺自控的准备工作全部就序后，方可带负载开机运行。

运行中应经常与工
艺自控人员联络，按他们要求的电压电流操作。

如果制氢工艺设备和控制柜未正常启动，
整流柜不能投入运行。

由用户接通整流变压器电源，主电源指示灯亮。

打开整流柜前门，合上断路器开关，接通整流柜的控制电源开关。

先选择工作方式：将“稳压—稳流”开关切换到左边到是稳压档，切换到右边是稳流档。

稳压档常用于电解槽常温开机或作为备用的工作方式，稳流档作为设备稳定后的正常运行方式，有手动和自动两种工作状态，手动工作时必须人工按“触发启动”按钮，调“手动给定”电位器调整输出电流。

自动工作时不需人工操作，整流柜根据控制柜的要求自动开机、停机，并能自动调节整流柜的电流输出。

由于水电解制氢设备的产氢量与电流成正比，稳流方式能使制氢设备产量稳定，可根据用气量调节电流的给定值。

整流柜手动运行时，把手动给定电位器逆时针旋到底，按“触发启动”按钮，“触发电源”指示灯亮。

若此时有报警声按复位按钮，若不能复位，则观察故障指示灯，排除相应故障。

缓慢旋动给定电位器，使电压或电流达到所需值。

4.3 稳压/稳流切换操作
只有在手动运行时才需要进行稳压/稳流切换操作，自动工作方式不能进行切换，自动运行只能采用稳流方式运行。

稳压/稳流切换时把手动给定电位器逆时针旋到底，按“触发停止”按钮，将“稳压-稳流”开关切换到所需方式(制氢设备主要采用稳流运行)。

严禁没有把给定电位器旋到最小就进行切换或按“触发启动”按钮。

4.4 关机操作
4.41 手动运行时，把“手动给定”电位器逆时针旋到底，按“触发停止”按钮，再切断整流柜输入电源。

若短时间停车，可不切断；
4.42 自动运行时，整流柜受控于控制柜自动停机，但需要人工切断整流柜电源，若短时间停车，也可不切断。

4.5 紧急停车
若出现事故或比较紧急情况，迅速按动“主电源关”按钮切断变压器电源或者切断整流柜总电源。

其余按正常关机操作。

5 故障检查
整流装置试车完毕，即可进入正式生产阶段。

但要保证设备长期可靠地运行，还要进行经常的认真的维护和保养。

实践证明，必要的维护保养对及时消除隐患，预防设备事故，确保安全生产是十分重要的。

整流柜出现故障停止输出电流，但整流柜一直是处于带电状态，如果处于自动运行状态，必须让制氢设备停机，才能处理故障。

如果处于手动运行状态，应将“手动给定”电位器逆时针调回零再处理故障。

快熔断：打开整流柜检查出是哪一路快熔断(快熔上有指示)，发现损坏必须停电更换，同时要检查相应的可控硅及有关元件；
外部关断：这是由控制柜引入的联锁信号，与整流装置自身无关，在检查控制柜以后，确认故障已消除，按“复位”按钮消除联锁，重新运行；
触发故障：直流输出短路时出现过电流，或者交流电源输入时相序接错，触发板都有故障触点输出，整流柜面板上“触发故障”红色指示灯亮，查明原因后，消除故障，按“复位”按钮消除联锁，重新运行；
缺冷却水：冷却水压力低于设定值，应坚持冷却水系统是否正常，待冷却水压力恢复正常后，按“复位”按钮消除联锁，重新投入运行。

出现故障后，一定要弄清楚故障原因，待消除故障以后，也可以先切断整流柜电源，然后重新送电，按正常开机程序投入运行。

6 设备保养与维护
整流柜正常运行时需要定期进行保养与维护，要善于观察整流柜的工作状态是否正常，下列方法可以判断整流柜的工作状态是否正常：
6.1测温度：整流柜正常运行时，三相输入电线、整流变压器三相线圈、所有铜排、每个可控硅元件以及每个快速熔断器都会正常发热。

如果某一项温度偏低则其通过的电流小或无电流，如果偏高则通过的电流太大，属过负荷运行，这两种情况都要检查整流柜个元件的工作情况；
6.2测量快速熔断器两端的直流压降：整流柜正常大电流运行时，每一个快速熔断器的两端都有直流电压降，电流大则压降大，电流小则压降小。

用数字万用表的DC200mV档测量每一个快速熔断器两端的电压，然后比较数据。

正常运行时，每一个快速熔断器两端的
电压大致是相同的，如果某一个熔断器的电压为零，则该熔断器没有工作电流通过，说明与该熔断器相连的可控硅未正常工作；
6.3测整流变压器的输入电流：正常运行时，整流变压器的三相输入电流基本相同，若偏差较大，则可能有可控硅未工作；
6.4测可控硅门极电阻：整流柜完全停电以后才能测量可控硅门极电阻。

正常的电阻为5～30Ω并且各个可控硅的门极电阻大致是一致的。

若门极电阻为零或很大，则可控硅可能门极已损坏，整流柜工作时，按6.2条的方法判断；
6.5测触发板输出触发脉冲的直流电压：拔下所有的触发脉冲接线插头，使整流柜正常启动，然后测量每一路触发脉冲的直流电压，如果一致则触发板工作正常；
6.6对照图纸检查各个同步变压器的输出电压是否正常，如果某一个不正常，则不能保证所有的可控硅工作正常。

7 安全防护措施
7.1整流柜是由众多电器元件组成的，使用的是三相四线电源，通电运行时必须加强安全防护，以免人身受到伤害；
7.2整流柜内很多元器件(主要是整流变压器、可控硅、快速熔断器和铜排)是裸露的，整流柜运行时应避免接触所有电器元器件，以免发生触电事故；
7.3整流柜操作及运行时必须关上柜门，以免不小心跌倒时触碰到柜内元器件；
7.4测试、检查和维修整流柜时至少有两人以上在现场，如果不慎发生触电时，陪同人员要及立即切断整流柜总电源，及时实施救援；
7.5如果整流柜发生短路、电路打弧以及冒烟起火等现象，操作维护人员应立即撤离现场，切断整流柜总电源，确认现场安全后才能进入现场处理事故。

8.附录
冷却水在不同环境温度与相对湿度时的
无露运行的最低温度。