离子膜整流装置的选择要求

宋德顺

（烟台万华氯碱有限公司，山东烟台264002）

离子膜整流装置的选择要求

宋德顺

（烟台万华氯碱有限公司，山东烟台264002）

介绍了烟台万华氯碱有限责任公司离子膜烧碱项目整流装置的选择要求及注意事项。关键词：整流变压器；可控硅整流柜；计算机控制系统

2009年，烟台万华氯碱有限责任公司在新增了4.4万t/a离子膜烧碱项目以后，总产能已达15万t/a。同时，离子膜烧碱装置对供电及整流装置的安全、可靠、稳定和连续运行提出了越来越高的要求，合理选择整流装置关系到系统后续运行的安全与稳定。

该公司选用日本旭化成的电解槽，用国产整流装置来配套向离子膜电解槽供直流电。现有一座110 kV变电站，进线采用双回路，经主变降压以后由35 kV六氟化硫开关柜送往各整流变压器、动力变压器和35 kV高压补偿电容器，110 kV六氟化硫断路器是阿尔斯通公司制造的，35 kV六氟化硫断路器是ABB公司制造的。变电站的继电保护与测控装置采用南瑞继保电气有限公司的RCS-9000系列微机保护与测控装置，由RCS-9698A总控单元与后台机相连，实现计算机操作、检测与控制。

1 整流变压器

该公司现有整流变压器5台，其中，2台采用一拖一的形式（1台整流变压器带1台可控硅整流柜），3台采用一拖二的形式（1台整流变压器带2台可控硅整流柜）。

2台一拖一整流变压器型号是ZHSSPT-6800/35，阀侧额定电压336.5 V，阀侧额定电流2 754×2×2 A；2台一拖二整流变压器型号是ZHSSPT-17000/35，阀侧额定电流3 305×8 A，阀侧额定电压369.4 V，额定直流电流为16 200×2 A；1台一拖二整流变压器型号是ZHSSPT-18700/35，阀侧额定电流3 672×8A，阀侧额定电压367.5 V，额定直流电流为18000×2 A。整流方式为三相桥式，整流变压器调变移相角分别为±7.5°、±22.5°、±15°、0°、30°。

2 对整流变压器选择的要求

（1）单机组整流脉波数P=24。（2）整流方式为三相桥式同相逆并联、可控硅整流。（3）一次侧输入为35 kV，有载开关粗调，可控硅细调。1台变压器配1台有载开关，开关型号CVⅢ-350△/60-14271W，电动机控制机构选用SHM-1智能型。（4）采用27档有载调压开关，调压范围为65%～105%。（5）整流变压器采用网侧顶部进线，出线方式为侧面出线。（6）油箱为半钟罩式，调变和整变装于同一油箱。（7）短路阻抗为8%。（8）效率≥99.2%。（9）整流变压器一次侧每相加测量、保护、反馈用CT各1只，精度为0.5/5P20，电流比为100/5 A。（10）变压器温度表带远传接口（4～20mA输出信号）。（11）有载开关设有就地及远程控制，带远传档位指示、控制仪，并带微机接口（BCD码）。（12）变压器采用户外型防雾闪套管。（13）变压器油采用25#，油枕采用隔膜式并带有指针式油位表（油枕也可选用金属波纹密封式）。（14）整流变压器的冷却采用强油水冷，型号为LYS；（15）对于多台整流变压器移相角，应尽量避免同相重叠，以利于抑制谐波，提高系统功率因数。在运行中要注意油和水的压差，油的压力高于水的压力0.03MPa以上，防止冷却器内漏，串入变压器油内。在整流变压器使用现场和环境允许的条件下，且在变压器运行温度不超过规定时，要尽量选用油浸自冷或强油风冷，不采用水冷却，以有效地防止内漏发生时冷却水串入变压器而产生的危险，也可降低运行成本和维修费用。

3 可控硅整流柜及控制柜

3.1 可控硅整流柜

离子膜可控硅整流柜共8台，控制柜8台，型号KHS，每只桥臂有2只可控硅并联，每台控制柜内选用西门子PLCS7-200监控系统。整流柜单柜12脉波，同相逆并联、双柜构成等效24脉波。调压方式为±13级有载调压开关和晶闸管的相控调压相结合，相控调压范围为0～100%Ud。整流器的电流储备系数≥3.8，整流器的电压储备系数≥4.0。主回路冷却方式为水—水冷却。

3.2 就地控制柜的技术要求

由双通道全数字调节触发控制系统、PLC监视系统、触摸屏及计算机网络通讯接口组成。双通道全数字调节触发控制系统采用双通道全数字调节触发控制回路，一路运行，另一路热备用。由双通道热备用控制监测两路通道，工作通道发生故障时，自动切换至备用通道运行。其主要功能为：手动、自动无扰动切换；近控、远控无扰动切换；两路控制通道无扰动切换；失同步保护，交流反馈、直流反馈热备用；电流反馈消失保护；电流线性软启动；回零保护；脉冲缺相保护；控制角实时显示，当控制角小于5°时，报警，并可以自动/手动调档位，升电压；当控制角大于25°时，报警，并可以自动/手动调档位，降电压；直流电流过载、过流保护；控制参数为数字设定和存储（无电位器和拨码开关）；可不停电更换数字调节触发控制器，更换双通道备用控制器。

3.3 性能指标要求

稳流精度为±0.5%；触发脉冲不对称度小于0.5°；工作通道发生故障自动切换到备用通道时，电流瞬时波动值不大于±10%Id；平均自然功率因数≥0.91，效率≥99.6%。

3.4 PLC监控系统对整流器及辅机系统运行参数的检测

检测内容包括：直流电流；整流变内附CT变换后的直流电流；直流电压；纯水温度、水压；整流变压器油温；网侧电压（UAB、UBC、UCA），网侧电流（IA、IB、IC），网侧有功功率，网侧无功功率；同步电源选择整流变压器的阀侧电源。

3.5 PLC对整流器及辅机系统状态的检测

检测内容包括：调压开关档位，高压断路器的状态；纯水冷却器水泵的状态；整流变压器、油水冷却器的状态；直流刀开关的状态；每只快熔的工作状态；每只桥臂温度继电器的状态。

3.6 PLC对整流器及辅机系统故障的检测

（1）检测来自整流柜内的水温高，水压低，过电压、整流臂过热，单快熔熔断，多快熔熔断等信号，并进行故障保护与报警。

（2）检测来自整流变的轻瓦斯、重瓦斯、油温高，压力释放阀动作，有载调压开关轻瓦斯、重瓦斯等信号，并进行故障保护与报警。

（3）检测来自纯水冷却器的故障信号，并进行故障保护与报警。

（4）检测来自油水冷却器的故障信号，并进行故障保护与报警。

（5）检测来自工艺系统的故障信号和连锁信号，并进行故障保护与报警。

3.7 PLC对整流器及辅机系统的控制

高压断路器的分合闸；直流刀开关的分合闸；有载开关升档、降档及调档急停。

3.8 对触摸屏的要求

采用HITECH公司的144.78mm触摸屏。触摸屏与双通道全数字调节触发控制系统之间采用RS485通讯。通过触摸屏直接数字给定电流。上位计算机、近控触摸屏均可进行远控/近控给定操作，无须切换。可在触摸屏上进行手动开环/直流稳流/交流稳流，不停机切换，切换过程电流无波动。可在触摸屏上进行不停机切换A/B通道，切换过程电流无波动。可在触摸屏上进行所有系统参数的在线修改，达到即改即用的效果。更换备用通道后，可通过触摸屏的“参数拷贝”选项，直接将工作通道的参数拷贝到备用通道。

3.9 触摸屏显示界面的实时显示

触摸屏显示界面的实时显示包括：显示控制角、电流给定值、直流电压、直流电流、交流反馈信号、直流反馈信号；显示手动开环/直流稳流/交流稳流工作方式、A/B通道工作状态；实时显示整变油温、有载开关的档位；实时显示纯水水温、纯水水压、水温、水压；实时显示每只快熔的工作状态；实时显示每只桥臂温度及继电器的状态；实时故障报警显示；历史故障报警显示；电流、电压趋势图；实时显示直流功率、直流电度、直流电流小时累积和直流电压小时累积等数据。

3.10 触摸屏计算机网络通讯接口

每台就地控制柜配有2只RS485通讯口，可通过现场通讯总线与上位PC机组成计算机监控系统。

3.11 计算机监控系统的组成

（1）计算机控制操作功能包括：升/降直流电流；高压断路器的分合闸控制；直流刀开关的分合闸控制；有载调压开关升/降档，调压开关急停控制；A/B通道切换；手动开环/直流稳流/交流稳流工作方式切换。

（2）主接线图显示内容包括：高压断路器的分合闸状态；直流刀开关的分合闸状态；整变油温、有载调压开关档位；高压母线电压（UAB、UBC、UCA）；整流变压器网侧电流（IA、IB、IC）有功功率、功率因数；控制角、电流给定值、直流电压、直流电流、交流反馈信号、直流反馈信号。纯水水温、水压；付水水温、水压。

（3）计算机具备控制系统参数设置。

（4）实时显示每只快熔的工作状态。

（5）实时显示每只桥臂温度继电器的状态。

（6）实时故障报警。

（7）历史故障报警。

（8）历史数据。

（9）历史曲线。

（10）状态记录。

（11）事件记录。

（12）打印各种数据、曲线、报表、操作和事故记录。

除在计算机系统具备的控制功能外，主控室操作台上应装设紧急停车开关。在选用同步电源时，应选用整流变压器阀侧电源，而避免选择母线PT作为同步电源，因PT高压保险和低压保险熔断和外线电压下降时，PT二次电压也下降，同步信号将消失，威胁到整流机组的安全运行。对于整流柜配套的纯水冷却装置，一拖二的整流柜可以选用1台纯水冷却装置带2台整流柜，这样，既减少投资成本，又减少冷却装置的泄漏点。

4 计算机

每2台可控硅整流柜设有2台计算机控制，其中，一台装在110 kV变电站值班室，值班人员可同时监控110 kV变电站供电运行情况以及离子膜整流装置的运行情况，另一台计算机装于离子膜DCS主控室，供DCS主控室操作人员监控，这样就实现了110 kV变电站值班室、离子膜DCS主控室、现场就地控制柜触摸屏3处监控操作。计算机显示器控制画面还有高压开关、油水冷却器、纯水冷却器、直流刀开关的运行状态显示以及各种运行参数。直流刀开关与高压开关实行连锁保护，高压开关在合闸位置时，直流刀开关分不开。

每台整流变压器和每台可控硅整流柜、控制柜的报警信号、连锁跳闸故障等在计算机显示屏上显示，缩小了查找范围，有利于值班操作人员和维修人员及时判断并排除故障。

Selection requirementsof ionicmembrane electrolyzer rectifying equipment

SONGDe-shun
(YantaiWanhua Chlor-AlkaliCo.,Ltd.,Yantai264002,China)

Matter needing attention and selection requirementsof the ionicmembrane caustic soda rectifying equipmentwere introduced.

rectifying transformer;silicon-controlled rectifier;computer controlsystem

book=1,ebook=106

TM461

B

1009－1785(2010)07－0001-03

2009-08-25