一種新型的整流元件均流在線測試方法

趙 虎,劉 濤,陳 麗,胡 彬

(河南神火煤電股份有限公司,河南 永城 476600)

0 前 言

在電解冶煉行業中,普遍采用二極管或可控硅等整流元器件作為變流裝置來實現整流輸出的目的.隨著國家對高能耗行業的調控,越來越多的電解冶煉企業開始通過提高直流輸出的電壓、增大直流電流的輸出,來達到節能減排的目的.

二極管和可控硅是當今主流整流元器件,因此他們的耐壓及電流隨著電解冶煉市場的需求也得到了極大的提高.單只整流管電流已達到5 kA以上、耐壓也在5 kV以上.隨著生產規模的擴大,部分電解鋁企業整流系列的額定電壓達到1 kV以上,系列電流在400 kA以上.大型的整流系列普遍單臺整流機組為12相脈沖整流,于是整個系列就構成4×12相、48脈沖或6×12相、72脈沖等整流系列.

在電解生產中,整流柜每相橋臂上并聯的整流元器件運行性能的好壞至關重要.均流條件較差的整流柜在運行中如不被發現或發現不及時,將可能造成元器件爆炸、甚至整流柜爆炸等嚴重后果.

1 整流柜均流測試方法及優缺點

在電解行業中,傳統的整流元件測試方法主要有以下幾種:

(1)用萬用表測量每只快速熔斷器兩端的電壓降,通過測算電壓降來推測整流元器件的均流情況.

優點:投資省.

缺點:①操作不方便;②隨著整流系統電壓的升高,這種測量方法存在嚴重隱患,易發生因誤操作而造成整流柜爆炸事故,人員安全性得不到保障;③由于電流實時波動,萬用表測量讀取的數據誤差大;

(2)在整流柜內安裝在線均流測試儀.

優點:①能夠實現對整流柜內整流元件出力情況進行實時監測;②操作人員人身安全得到了有效保證.

缺點:①投資大.一臺整流柜就需投資3～5萬元,整個系列則需30～50萬元；②測量頭易損壞.由于整流柜震動較大,夾在整流元件與快速熔斷器間的測量傳感頭極易損壞;③一只測量傳感頭損壞,會引起整個整流柜的均流統計值發生錯誤而不能正常監控,而更換測量傳感頭就必須停電才能更換,況且布線較多,存在引發整流柜短路爆炸的隱患.

到目前為止,上述問題還沒有得到很好的解決.為此,一些電解鋁企業在安裝投運不久,就因為在線均流測試儀存在以上問題,而最終將在線均流測試儀裝置予以拆除.

2 整流元件紅外線測溫均流系數計算法

由于傳統的整流元件測試方法均存在一定的缺陷,于是,一種新型的整流元件在線測試方法,即整流元件紅外線測溫均流系數計算法應運而生.本方法簡單易行、較為實用,即:通過利用紅外線測溫儀對整流元器件定時進行溫度測量,然后將每個整流元器件測量數據記錄下來并進行換算.主要工作內容如下:

(1)用紅外線測溫儀對每個整流元件進行測溫,并根據記錄的數據,分別計算出每個橋臂整流元件的溫度平均值,通過整流柜均流系數公式推算,得出整流柜橋臂的元件溫度系數;

(2)與原傳統測量快速熔斷器兩端的毫伏壓降計算得來的均流系數相比,經實踐推出，當溫度系數K低于0.8時,要進行元件均流的調整,即并聯元件溫度相差20 ℃時,就要引起注意,進行重點監測;

(3)溫度測試法樣表見表1(見下頁).

表1為4#機組A柜整流柜元件溫度測量記錄表.計算公式為：

K=ΣC/n/Cm

(1)

式中:ΣC為同一相橋臂并聯元件溫度之和;n為并聯元件數;Cm為元件最大溫度.

(4)快熔兩端電壓降測試法樣表見表2(見下頁).表2為4#機組A柜整流柜元件均流測量記錄表.計算公式為：

K=ΣV/n/Vm

(2)

式中:ΣV為同一相橋臂并聯元件快熔毫伏壓降之和;n為并聯元件數;Vm為最大毫伏壓降.

(5)傳統整流元件壓降測試法與溫度測試換算的對比:

通過表1與表2的綜合對比,快熔兩端電壓降較大的整流元器件溫度也相應偏高,可推斷出整流元器件溫度與整流元器件出力一致,即元件輸出電流大,則溫度相應偏高.

通過表1的計算,可較為直觀地看到每個元件臂均流情況,以及整個整流柜的均流情況,并由此作為整流柜安全運行的一個重要監控參數.這一措施的采用,不僅能夠可靠地保證操作人員的人身安全,同時又能避免整流柜爆炸事故的發生.

表1 整流柜元件溫度測量記錄Tab.1 Records of the temperature measurement of the rectifier cabinet components

表2 整流柜元件均流測量記錄Tab.2 Records of current balance measurement of the rectifier cabinet components

3 結 論

整流元件紅外線測溫均流系數計算法,不僅使用成本低,而且測量數據準確.某公司通過采用此方法,加強對整流柜元件均流情況的檢測,并定期進行調整,使均流系數統一直保持在0.90以上，值得同行一試.

參考文獻:

[1] 王兆安,黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社,2000.

[2] 趙良炳.現代電力電子技術基礎[M].北京:清華大學出版社,1995.