35kA/500V非同相逆并联整流单元浅析

1 大功率晶闸管整流电源系统
1.1 整流电源技术要求
系统电流 60 kA；
系统电压 500V；
稳流精度0．1％；
整流效率>98％。

l.2 整流系统配置
针对上述技术要求，经过充分调研论证，确定整流系统由2台35 kV直降非同相逆并联整流变压器(江西变压器厂生产)、2台额定输出为35kA／500 V晶闸管整流装置以及一套计算机控制系统(南瑞生产)组成。

系统共有2套整流机组，每组由1台移相自耦调压变压器(27级有载凋压)输出供2台整流变压器(Y／△、△／△)，三者共油箱，组成12脉波整流，该2套机组与原有的12脉波整流机组共同组成36脉波整流输出，以提高功率因数，降低谐波电流。整流电源系统结构图如图1所示。

2 30kA／5OOV晶闸管整流装置的特点
2.1 整流装置主体
1)整流电路由于采用轴对式整流桥臂联结结构，其母线布局简单、清晰，桥臂母线整流器件采用共阴、共阳布置。按三相桥6脉波整流布置，共用6根整流桥臂，水路也为6支回路。正面进行整流设备的维护，维护量也相对减少。
2)整流柜交流进线在整流柜背面A、B、C三相分上下排列，12根母排按1A+、lA一，1B+、lB一，lC+、1C一；2A+、2A一，2B+、2B一，2C+、2C一布置。结构上的特殊设计，使得整流变压器至整流柜的交流连接铜排大大缩短，既节省了一次投资费用，又降低了整流设备的损耗，提高了整流效率。另外，交流阀侧进线通过轴对称设计，合理的交流进线布置可有效地改善沿长度方向的磁场分布，提高支路器件之间的电流均衡度，降低引线电抗和磁场损耗。
3)整流柜为框架结构，正面为铝合金推拉门，具有足够的机械强度，通过透明玻璃，可监视内部，便于维护和检修。整流柜进线铜排与变压器出线对应，整流柜、控制柜、操作台为户内式结构。
4)整流装置器件臂之间由于绝缘距离在800mm以上，并采用独有的绝缘自支撑结构，无须考虑其间的绝缘。
5)整流柜体发热部分采用隔磁材料，以避免涡流引起发热的情况。
6)对整流装置采取了整体加固措施，柜壳用弯板和型材焊接成整体结构，其机械强度优于拼装结构，使本装置的噪音和振动较有明显的降低。

2.2 自动稳流控制系统
2.2．1 数字调节触发控制系统
1)系统采用运算处理、状态显示、远程控制、全双工通讯、信息交换、数字调节器(PID，无振荡无超调，响应时间O.02s)、数字触发器、数字移相控制、自动限位与综合保护于一体，系统采用两个16位单片计算机80C196KC，8位单片机89C5l一个及若干个超大规模逻辑可编程集成电路，输出6路带调制的触发脉冲，性能可靠，抗干扰能力强，运行稳定，调节维护方便。精心设计的控制软件、调节器软件、触发器软件保证了系统的可靠运转，其完善的通讯功能有机地实现了智能化、自动化管理。
2)控制器可设置系统最大电流，避免整流装置过负荷运行。
3)系统设置软启动功能，由上位机或人机界面预设定直流输出电流值，启动后输出电流缓慢线性变化至所需值。
4)系统具有掉电自恢复及回零保护功能：当PT丢失l路或PT全失2s时间内，控制系统脉冲可保持掉电前状态，不影响整流器工作；当高压系统缺相时(规定时间内不恢复)，给定信号自动回零，避免高压重合闸时产生冲击电流。
5)给定电位由计算机或人机界面数字设定，并光电隔离以增强系统的抗干扰能力。
6)通过数字精确跟踪控制板的脉冲角位置(有显示)，自动调整有载开关调档。
7)调节器PI参数，初始定相角和最大限幅角等参数可现场整定、储存，主电路与控制电路相位可直接通过控制器界面或PC机确定。
8)每台数字触发系统上各设置RS一485通讯接口，采用通讯网的方式向中央微机控制系统传递信息。

2.2.2 显示
包括直流电流、直流电压、控制角及调节触发器各种状态显示，整流柜故障显示。

3 PC上位机自动化控制系统
1)计算机控制系统，配置了完善的整流自动化监控管理软件，负责对整个系统的监控和操作，包括完成对35 kV开关、整流变压器、整流装置、纯水冷却器等模拟量、开关量的检测，显示、记录及打印状态参数，并对整流设备进行升降电流及升降档位的操作。计算机实时显示的数据有网侧交流电压、交流电流、交流有功功率和功率因数，阀侧交流电压、直流电压、直流电流、直流电流给定、整流控制角、整流变压器油温，纯水冷却器的水压及水温，整流柜进水压力及出水温度等。
2)实时显示的状态信息有高压断路器分合状态、过电流报警状态、欠水压报警、反馈掉线保护、触发脉冲丢失或同步信号缺相保护、母线过热、母线绝缘及电解槽接地保护等。记录48 h内的历史资料，即直流电压Ud、直流电流，Id、直流功率Pd、直流电能Pd h；交流网侧电压U、U2、交流网侧输入电流，Il、交流网侧有功功率P1、交流网侧有功电能kWh和交流位移因数cosψ。24h内的历史曲线包括直流电流、直流电压、整流控制角变化的历史曲线，交流电压U1、U2、交流电流和位移因数变化的历史曲线，水压、水温、油温变化的历史曲线等。打印各种数据、曲线、报表、操作和事故记录。

4 调试和投运
机组并联直接带电解槽投运调试，整流器负荷均衡24h运行，一台整流器25 kA，其它负荷均衡24 h运行。经现场测试，整流装置晶闸管的均流系数均为0．98以上，电流稳流精度达到0 1％。投运后，运行正常，工作可靠，达到技术要求。

5 结语
本整流器稳流精度、均流系数、噪音等指标均达到或接近20世纪90年代国际水平，整流装置设计合理、技术先进、结构新颖，工作可靠，产品工艺水平同进日产品相当，其价格仅为国外引进的同类产品的l／7，完全能够取代进口的同类产品，是大型电解电源理想的更新换代设备。