浅析整流柜均流系数提高方法

2013-08-15孙英郑伟

电气开关 2013年2期

孙英，郑伟

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限公司，内蒙古霍林郭勒 029200）

1 引言

随着铝电解工业的迅速发展，其使用的大电流整流器的容量也越来越大。铝电解行业多用使用母线自撑式三相桥同相逆并联式整流柜，整流柜直流侧单桥臂并流运行多个硅整流元件。整流元件是靠螺丝紧固件进行固定，整流柜长期的震动等原因，会导致多个并列运行的硅元件电流分配不均匀，同时又受各桥臂磁场互感，直接影响整流柜的安全运行、损耗和供电出力。

整流柜的均流系数计算公式为:

其中，K=（∑Ii/n）/Imax；

K—同一桥臂二极管均流系数；

∑Ii—同一桥臂并联支路二极管总电流值；

Imax—同一桥臂单二极管最大电流值；

n—同一桥并联支路二极管个数。

2 影响均流系数的因素

（1）硅整流元件伏安特性的分散性，当多个硅元件并联工作时，正向压降必须接近，但由于硅元件正向伏安特性的不同，将使元件分担的电流出现差异，而且正向特性一致性越不好，并联元件的分担电流差异也就越大，即元件的均流系数越低。可见，并联元件的正向特性一致性是影响元件均流系数的主要因素。

（2）磁场影响，整流桥臂内流过单方向脉动电流，即使在感性负载下，虽然电流的平顶部分电流和磁通的变化率为零，将不显示磁场对电流的影响，但在换相期间电流和磁通的变化率都不为零，磁通是变化的。变化的磁通必将在其交链回路产生电势，这一电势的方向与外加电势或者相反，或者相同，从而影响元件间的电流分布。在一个整流桥臂内，电流上升的换相期较电流衰减的换相期起主导作用，它使各并联元件电流的平均值及有效值呈现出两头大，中间小的马鞍律分布。在互相邻近的整流桥臂间，由于采用了同相逆并联电路，大大改善了整流桥臂间的磁场分布的影响，使得磁场对桥臂间的均流的影响可以忽略。

（3）整流臂汇流母线、快速熔断器内阻的影响，在整流臂电流不变化期间，磁通不变化，此时电流主要按各支路电阻及汇流母线的内阻进行分配。如果假定各支路内电阻相等，交、直流母线截面上下一样。虽然每一支路从交流进到直流出的路径完全对称，但由于交流侧依次分流，直流侧依次汇流，形成各支路到直流出线的母线压降相对值呈倒马鞍律分布。由于整流臂从进到出沿任意支路总压降都应相等，那么母线压降小的支路，必然有较大的元件压降，即必然流过较大的正向电流。因此在整流臂电流不变化期间，由于母线压降相对值的倒马鞍律分布，使得各支路电流分布也呈现出马鞍律，与磁场的影响相叠加，使马鞍律分布更加显著。

3 提高均流系数的方法

通常提高均流系数的方法在整流器设计时已作充分考虑如元件、快熔的选配、采用同相逆并联线路、合理缩短整流臂尺寸、适当改变整流臂进出线位置、采用均流电抗器等措施。在实际运行过程中，简便可行和有效的办法是元件选配，元件与桥臂接触压力适当调整，桥臂或支路内电阻调整，在并联支路上套几个磁性圆环。但由于影响均流的各种因素相互作用，关系错综复杂，均流系数的提高难很大，效果不明显。通过7年来的经验总结，结合影响均流系数的主要原因进行了多次针对性的调整，取得了一些经验和方法，具体如下:

（1）测量正常运行电流下的整流变二次相电压系统一次侧的电压不平衡、调压变压器和整流变压器的阻抗不平衡、单个饱和电抗器励磁特性的不同最终都反映在整流变压器二次电压的差异。因此，整流变的二次电压也是元件选配的重要依据。

（2）各相整流臂间元件选配根据变压器二次实测交流电压，将电压高的桥臂选取管压降较大的元件，将电压低的桥臂选取管压降较小的元件。原则上，相对差值以一个整流柜（或一个整流机组）为单位进行选配，再按单臂并联元件的电流特性进行定位分选。

（3）单个整流臂并联元件的选配，按照整流臂上电流的分布呈现马鞍形向底部一端倾斜的规律，选择元件正向压降的分布与电流分布相似，以达到整流臂上元件分担电流的相对均匀和提高元件间的均流系数的目的。