淺析整流柜均流系數提高方法

孫英，鄭偉

（內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限公司，內蒙古霍林郭勒 029200）

1 引言

隨著鋁電解工業的迅速發展，其使用的大電流整流器的容量也越來越大。鋁電解行業多用使用母線自撐式三相橋同相逆并聯式整流柜，整流柜直流側單橋臂并流運行多個硅整流元件。整流元件是靠螺絲緊固件進行固定，整流柜長期的震動等原因，會導致多個并列運行的硅元件電流分配不均勻，同時又受各橋臂磁場互感，直接影響整流柜的安全運行、損耗和供電出力。

整流柜的均流系數計算公式為:

其中，K=（∑Ii/n）/Imax；

K—同一橋臂二極管均流系數；

∑Ii—同一橋臂并聯支路二極管總電流值；

Imax—同一橋臂單二極管最大電流值；

n—同一橋并聯支路二極管個數。

2 影響均流系數的因素

（1）硅整流元件伏安特性的分散性，當多個硅元件并聯工作時，正向壓降必須接近，但由于硅元件正向伏安特性的不同，將使元件分擔的電流出現差異，而且正向特性一致性越不好，并聯元件的分擔電流差異也就越大，即元件的均流系數越低。可見，并聯元件的正向特性一致性是影響元件均流系數的主要因素。

（2）磁場影響，整流橋臂內流過單方向脈動電流，即使在感性負載下，雖然電流的平頂部分電流和磁通的變化率為零，將不顯示磁場對電流的影響，但在換相期間電流和磁通的變化率都不為零，磁通是變化的。變化的磁通必將在其交鏈回路產生電勢，這一電勢的方向與外加電勢或者相反，或者相同，從而影響元件間的電流分布。在一個整流橋臂內，電流上升的換相期較電流衰減的換相期起主導作用，它使各并聯元件電流的平均值及有效值呈現出兩頭大，中間小的馬鞍律分布。在互相鄰近的整流橋臂間，由于采用了同相逆并聯電路，大大改善了整流橋臂間的磁場分布的影響，使得磁場對橋臂間的均流的影響可以忽略。

（3）整流臂匯流母線、快速熔斷器內阻的影響，在整流臂電流不變化期間，磁通不變化，此時電流主要按各支路電阻及匯流母線的內阻進行分配。如果假定各支路內電阻相等，交、直流母線截面上下一樣。雖然每一支路從交流進到直流出的路徑完全對稱，但由于交流側依次分流，直流側依次匯流，形成各支路到直流出線的母線壓降相對值呈倒馬鞍律分布。由于整流臂從進到出沿任意支路總壓降都應相等，那么母線壓降小的支路，必然有較大的元件壓降，即必然流過較大的正向電流。因此在整流臂電流不變化期間，由于母線壓降相對值的倒馬鞍律分布，使得各支路電流分布也呈現出馬鞍律，與磁場的影響相疊加，使馬鞍律分布更加顯著。

3 提高均流系數的方法

通常提高均流系數的方法在整流器設計時已作充分考慮如元件、快熔的選配、采用同相逆并聯線路、合理縮短整流臂尺寸、適當改變整流臂進出線位置、采用均流電抗器等措施。在實際運行過程中，簡便可行和有效的辦法是元件選配，元件與橋臂接觸壓力適當調整，橋臂或支路內電阻調整，在并聯支路上套幾個磁性圓環。但由于影響均流的各種因素相互作用，關系錯綜復雜，均流系數的提高難很大，效果不明顯。通過7年來的經驗總結，結合影響均流系數的主要原因進行了多次針對性的調整，取得了一些經驗和方法，具體如下:

（1）測量正常運行電流下的整流變二次相電壓系統一次側的電壓不平衡、調壓變壓器和整流變壓器的阻抗不平衡、單個飽和電抗器勵磁特性的不同最終都反映在整流變壓器二次電壓的差異。因此，整流變的二次電壓也是元件選配的重要依據。

（2）各相整流臂間元件選配根據變壓器二次實測交流電壓，將電壓高的橋臂選取管壓降較大的元件，將電壓低的橋臂選取管壓降較小的元件。原則上，相對差值以一個整流柜（或一個整流機組）為單位進行選配，再按單臂并聯元件的電流特性進行定位分選。

（3）單個整流臂并聯元件的選配，按照整流臂上電流的分布呈現馬鞍形向底部一端傾斜的規律，選擇元件正向壓降的分布與電流分布相似，以達到整流臂上元件分擔電流的相對均勻和提高元件間的均流系數的目的。

4 調整原則

（1）本著“只緊不松”的原則，即對分流大的元件不做調整，對分流小的元件增大壓緊程度進行改善。若處理后仍達不到要求，做停電更換元件處理。

（2）對于單臂上元件均流系數不符合要求的，更換分流較全臂平均值懸殊，電流最大和最小的元件。將電流很大的支路換上壓降較原正向壓降稍大些的元件。電流小的支路換上壓降較原正向壓降稍小些的元件。

（3）若單臂元件按正向壓降馬鞍形排列仍不能調整好，可以通過調整各支路內阻如更換合適阻值的快熔、減小支路接觸電阻等使均流系數合乎要求。

（4）對各相均流系數不符合要求的，要對臂平均值較各相平均值懸殊最大的大電流的橋臂和小電流的橋臂進行換元件處理，使各相的平均值相接近。

4 結論

通過具體的調整方法的實施，整流柜橋臂間均流系數一般可達到0.94～0.97，元件間均流系數可達到0.80以上，從而保證了整流柜的安全運行、低損耗和額定供電出力。

［1］陳改琴.整流柜均流系數測算方法的改進［J］.有色冶金節能，2010，01.

［2］莫正康.電力電子應用技術［M］.機械工業出版社，2004，2.