整流裝置安全、穩定、經濟運行的技術管理措施

李春江，劉 偉，馮新建，李功凱

（新疆天業集團天能化工公司，新疆 石河子832000）

隨著電力電子技術不斷發展及控制技術不斷完善， 離子膜燒堿整流裝置無論是硬件還是軟件的運行狀況都趨于理想。盡管如此，在氯堿行業日益激烈競爭情況下，使整流裝置安全、穩定、經濟運行，仍為關企業列為頭等大事。 新疆天業集團天能化工公司5 臺整流變壓器總負荷7 萬kW，約占公司總負荷的60%以上，因此，整流裝置的安全、穩定、經濟運行直接影響企業的經濟效益。

1 整流裝置主要技術參數

（1）整流變壓器容量為26 160 kVA。

（2）整流器單機直流額定輸出電流為17 kA；直流輸出額定電壓為660 V。

（3）整流相數為6 脈波/臺整流器。

（4）整流方式為三相全控橋整流，同相逆并聯布置。

（5）控制方式為ELE9000 數字式調節器，雙工控機通道＋模擬通道熱備用方式。

（6）調壓方式為1 臺整流變帶2 臺整流柜，有載分接開關粗調，晶閘管相控細調。 具有零啟動功能，并可連續平滑調節至額定電流。

（7）整流柜采用智能化方案。在每個整流柜內安裝1 套智能控制系統，該系統包括智能檢測單元、通訊接口、傳感器、以及相應的輸入輸出接口電路等，實現了整流柜的操作、控制、狀態監視、信息傳遞、信息顯示等方面的智能化。

2 整流裝置安全、穩定運行的技術管理措施

基于以上先進的硬件、軟件條件，外界環境因素和日常巡檢、定期維護工作成為影響整流裝置安全、穩定的主要因素。在現有工況下，主要制定了以下技術管理措施，實現了整流裝置的安全、穩定運行。

（1）加強日常巡檢管理。

主要對整流變壓器及冷卻風機、 整流柜、 控制柜、刀開關、純水冷卻器等裝置的運行狀態、實時數據、表計顯示巡查和記錄。制定各裝置運行參數的表格，做到巡檢有依據、有記錄，方便以后不定期抽查和定期統計，同時，為對整流裝置運行狀況分析提供依據。

（2）定期對影響整流裝置安全運行的因素進行測查，主要包括以下幾方面。

a.對易老化、磨損的元件進行檢查、更換。

b.對整流器冷卻水水樣定期抽查。 按照整流器工作電壓為660 V，要求水質滿足高純級G 要求（水質電阻率≥1 000 kΩ，電導率≤1 μs/cm），因此，規定每2 個月抽查水樣1 次， 防止對整流冷卻水路造成電化學腐蝕，適時更換水質過濾樹脂。

c.定期檢測整流各橋臂上快熔通斷情況。

d.定期對裝置器件進行清潔。 功率整流柜中的空氣循環會使硅組件表面易積聚灰塵，由于空氣流通，也使其他電路中積聚灰塵。 整流回路中存在高電壓和大電流，灰塵附著電器及導電體表面增加了電壓閃絡導致器件損壞，定期維護，以降低危險。

e.定期檢查水路各接口是否有滲漏和破損現象，以免造成系統短路。

f.定期對電解槽接地進行檢測。 主要檢查電槽基座和陰陽極液進出口總管接地是否良好， 所測接地電阻應小于4 Ω。

g.定期對整流裝置設備進行試驗。 主要包括直流刀開關的分合、整流器開停機操作、整流變及由載開關輕（重）瓦斯信號、裝置內開關狀態信號，以及工藝DCS 連鎖等。

（3）整流裝置的元器件主要為電力電子元器件，高溫、水分、灰塵是電子元器件的主要殺手，因此，做好衛生清理、通風降溫等工作很有必要。 整流運行人員定期清理整流裝置的環境，定期檢查設備的通風狀況，結合天氣變化適時調整，保證裝置溫度在40 ℃以下并保持適宜濕度。

3 整流裝置經濟運行的技術管理措施

功率因數是整流裝置的主要技術經濟指標，諧波和整流器的相控角是影響功率因數的主要因素。

整流裝置屬非正弦波形，具有很大的畸變，出現諧波分量，在污染電網的同時，使整流裝置功率因數降低。 該公司在前期整流變壓器選型時，采用具有一定移相角的調變整流變壓器， 增加了脈波數，使得從負載側傳來的諧波相互抵消一部分，尤其是3 次、5 次、7 次、9 次、11 次諧波，另外功率整流柜內各橋臂的阻容吸收了一部分諧波。如此，在沒有加裝任何濾波裝置的情況下， 基本將諧波對功率因數的影響降低到了最小。

由于相控角增大，在輸出電流不變的條件下，將使整流裝置輸出直流功率降低， 輸入的交流有功功率亦隨之減少，但是，無功功率、畸變功率將隨之增加，視在功率將增大，所以功率因數必將降低。

以上2 方面對整流裝置功率因數均有所影響。由于沒有加裝諧波裝置， 對整流裝置的經濟運行措施主要體現在對三相全控橋式整流的相控角上，通過變壓器調壓開關粗調和晶閘管控制角微調的手段來提高整流裝置的功率因數。

由于電網孤網運行或電網負荷變動較大， 電網電壓變化，造成電槽槽電壓變化，使得整流器控制角變化，影響整流裝置的功率因數。 因此，為保證整流裝置的功率因數在理想范圍內， 主要采用調節整流變壓器調壓開關檔位的方式來實現。 在全數字監控機上預設控制角為10°～20°， 控制角小于10°時，電網波動容易造成晶閘管全導通，不利于控制；控制角增大， 會造成功率因數降低。 因此， 當控制角小于10°或大于20°時，系統提示需要有載開關調檔，調整檔位后，控制角控制在理想范圍內，改善了裝置的運行技術性能，減少了諧波含量，提高了功率因數。

假設功率因數從0.80 提高到0.95， 計算節電情況。

整流額定輸出為17 000 A/660 V， 變壓器采用一拖二形式，二槽的實際輸出均為14 000 A/570 V，假設1 年運行8 500 h，整流變壓器每年節電為：

2△×△PK×[1-2（COSa/COSb）]×h

=2（570×14 000/660×17 000）×300×[1-2（0.8/0.95）]×8 500

=0.506×300×0.291×8 500

=375 295（kW·h）

式中：△—負荷率， 即實際輸出與額定輸出之比；△PK—整流變壓器短路損耗，該變壓器容量為26 160 kVA，△PK 取300 kW；COSa —原功率因數；COSb—現功率因數；h—平均每年運行小時數。

通過計算得知， 通過調節功率因數的經濟技術措施，實現了節能效果。

4 結語

該公司整流裝置自2010 年10 月投產以來，始終努力實施對加強整流裝置的安全、穩定、經濟運行方面的工作， 制定相應的技術管理制度， 并認真落實，開車至今整流裝置安全平穩運行，使功率因數在無外界補償的情況下控制在0.92～0.96。