一种新型的整流元件均流在线测试方法

赵 虎,刘 涛,陈 丽,胡 彬

(河南神火煤电股份有限公司,河南 永城 476600)

0 前 言

在电解冶炼行业中,普遍采用二极管或可控硅等整流元器件作为变流装置来实现整流输出的目的.随着国家对高能耗行业的调控,越来越多的电解冶炼企业开始通过提高直流输出的电压、增大直流电流的输出,来达到节能减排的目的.

二极管和可控硅是当今主流整流元器件,因此他们的耐压及电流随着电解冶炼市场的需求也得到了极大的提高.单只整流管电流已达到5 kA以上、耐压也在5 kV以上.随着生产规模的扩大,部分电解铝企业整流系列的额定电压达到1 kV以上,系列电流在400 kA以上.大型的整流系列普遍单台整流机组为12相脉冲整流,于是整个系列就构成4×12相、48脉冲或6×12相、72脉冲等整流系列.

在电解生产中,整流柜每相桥臂上并联的整流元器件运行性能的好坏至关重要.均流条件较差的整流柜在运行中如不被发现或发现不及时,将可能造成元器件爆炸、甚至整流柜爆炸等严重后果.

1 整流柜均流测试方法及优缺点

在电解行业中,传统的整流元件测试方法主要有以下几种:

(1)用万用表测量每只快速熔断器两端的电压降,通过测算电压降来推测整流元器件的均流情况.

优点:投资省.

缺点:①操作不方便;②随着整流系统电压的升高,这种测量方法存在严重隐患,易发生因误操作而造成整流柜爆炸事故,人员安全性得不到保障;③由于电流实时波动,万用表测量读取的数据误差大;

(2)在整流柜内安装在线均流测试仪.

优点:①能够实现对整流柜内整流元件出力情况进行实时监测;②操作人员人身安全得到了有效保证.

缺点:①投资大.一台整流柜就需投资3～5万元,整个系列则需30～50万元；②测量头易损坏.由于整流柜震动较大,夹在整流元件与快速熔断器间的测量传感头极易损坏;③一只测量传感头损坏,会引起整个整流柜的均流统计值发生错误而不能正常监控,而更换测量传感头就必须停电才能更换,况且布线较多,存在引发整流柜短路爆炸的隐患.

到目前为止,上述问题还没有得到很好的解决.为此,一些电解铝企业在安装投运不久,就因为在线均流测试仪存在以上问题,而最终将在线均流测试仪装置予以拆除.

2 整流元件红外线测温均流系数计算法

由于传统的整流元件测试方法均存在一定的缺陷,于是,一种新型的整流元件在线测试方法,即整流元件红外线测温均流系数计算法应运而生.本方法简单易行、较为实用,即:通过利用红外线测温仪对整流元器件定时进行温度测量,然后将每个整流元器件测量数据记录下来并进行换算.主要工作内容如下:

(1)用红外线测温仪对每个整流元件进行测温,并根据记录的数据,分别计算出每个桥臂整流元件的温度平均值,通过整流柜均流系数公式推算,得出整流柜桥臂的元件温度系数;

(2)与原传统测量快速熔断器两端的毫伏压降计算得来的均流系数相比,经实践推出，当温度系数K低于0.8时,要进行元件均流的调整,即并联元件温度相差20 ℃时,就要引起注意,进行重点监测;

(3)温度测试法样表见表1(见下页).

表1为4#机组A柜整流柜元件温度测量记录表.计算公式为：

K=ΣC/n/Cm

(1)

式中:ΣC为同一相桥臂并联元件温度之和;n为并联元件数;Cm为元件最大温度.

(4)快熔两端电压降测试法样表见表2(见下页).表2为4#机组A柜整流柜元件均流测量记录表.计算公式为：

K=ΣV/n/Vm

(2)

式中:ΣV为同一相桥臂并联元件快熔毫伏压降之和;n为并联元件数;Vm为最大毫伏压降.

(5)传统整流元件压降测试法与温度测试换算的对比:

通过表1与表2的综合对比,快熔两端电压降较大的整流元器件温度也相应偏高,可推断出整流元器件温度与整流元器件出力一致,即元件输出电流大,则温度相应偏高.

通过表1的计算,可较为直观地看到每个元件臂均流情况,以及整个整流柜的均流情况,并由此作为整流柜安全运行的一个重要监控参数.这一措施的采用,不仅能够可靠地保证操作人员的人身安全,同时又能避免整流柜爆炸事故的发生.

表1 整流柜元件温度测量记录Tab.1 Records of the temperature measurement of the rectifier cabinet components

表2 整流柜元件均流测量记录Tab.2 Records of current balance measurement of the rectifier cabinet components

3 结 论

整流元件红外线测温均流系数计算法,不仅使用成本低,而且测量数据准确.某公司通过采用此方法,加强对整流柜元件均流情况的检测,并定期进行调整,使均流系数统一直保持在0.90以上，值得同行一试.

参考文献:

[1] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2] 赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,1995.