離子膜整流裝置的選擇要求

宋德順

（煙臺(tái)萬(wàn)華氯堿有限公司，山東煙臺(tái)264002）

離子膜整流裝置的選擇要求

宋德順

（煙臺(tái)萬(wàn)華氯堿有限公司，山東煙臺(tái)264002）

介紹了煙臺(tái)萬(wàn)華氯堿有限責(zé)任公司離子膜燒堿項(xiàng)目整流裝置的選擇要求及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：整流變壓器；可控硅整流柜；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

2009年，煙臺(tái)萬(wàn)華氯堿有限責(zé)任公司在新增了4.4萬(wàn)t/a離子膜燒堿項(xiàng)目以后，總產(chǎn)能已達(dá)15萬(wàn)t/a。同時(shí)，離子膜燒堿裝置對(duì)供電及整流裝置的安全、可靠、穩(wěn)定和連續(xù)運(yùn)行提出了越來(lái)越高的要求，合理選擇整流裝置關(guān)系到系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

該公司選用日本旭化成的電解槽，用國(guó)產(chǎn)整流裝置來(lái)配套向離子膜電解槽供直流電?，F(xiàn)有一座110 kV變電站，進(jìn)線采用雙回路，經(jīng)主變降壓以后由35 kV六氟化硫開(kāi)關(guān)柜送往各整流變壓器、動(dòng)力變壓器和35 kV高壓補(bǔ)償電容器，110 kV六氟化硫斷路器是阿爾斯通公司制造的，35 kV六氟化硫斷路器是ABB公司制造的。變電站的繼電保護(hù)與測(cè)控裝置采用南瑞繼保電氣有限公司的RCS-9000系列微機(jī)保護(hù)與測(cè)控裝置，由RCS-9698A總控單元與后臺(tái)機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作、檢測(cè)與控制。

1 整流變壓器

該公司現(xiàn)有整流變壓器5臺(tái)，其中，2臺(tái)采用一拖一的形式（1臺(tái)整流變壓器帶1臺(tái)可控硅整流柜），3臺(tái)采用一拖二的形式（1臺(tái)整流變壓器帶2臺(tái)可控硅整流柜）。

2臺(tái)一拖一整流變壓器型號(hào)是ZHSSPT-6800/35，閥側(cè)額定電壓336.5 V，閥側(cè)額定電流2 754×2×2 A；2臺(tái)一拖二整流變壓器型號(hào)是ZHSSPT-17000/35，閥側(cè)額定電流3 305×8 A，閥側(cè)額定電壓369.4 V，額定直流電流為16 200×2 A；1臺(tái)一拖二整流變壓器型號(hào)是ZHSSPT-18700/35，閥側(cè)額定電流3 672×8A，閥側(cè)額定電壓367.5 V，額定直流電流為18000×2 A。整流方式為三相橋式，整流變壓器調(diào)變移相角分別為±7.5°、±22.5°、±15°、0°、30°。

2 對(duì)整流變壓器選擇的要求

（1）單機(jī)組整流脈波數(shù)P=24。（2）整流方式為三相橋式同相逆并聯(lián)、可控硅整流。（3）一次側(cè)輸入為35 kV，有載開(kāi)關(guān)粗調(diào)，可控硅細(xì)調(diào)。1臺(tái)變壓器配1臺(tái)有載開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)型號(hào)CVⅢ-350△/60-14271W，電動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)選用SHM-1智能型。（4）采用27檔有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)，調(diào)壓范圍為65%～105%。（5）整流變壓器采用網(wǎng)側(cè)頂部進(jìn)線，出線方式為側(cè)面出線。（6）油箱為半鐘罩式，調(diào)變和整變裝于同一油箱。（7）短路阻抗為8%。（8）效率≥99.2%。（9）整流變壓器一次側(cè)每相加測(cè)量、保護(hù)、反饋用CT各1只，精度為0.5/5P20，電流比為100/5 A。（10）變壓器溫度表帶遠(yuǎn)傳接口（4～20mA輸出信號(hào)）。（11）有載開(kāi)關(guān)設(shè)有就地及遠(yuǎn)程控制，帶遠(yuǎn)傳檔位指示、控制儀，并帶微機(jī)接口（BCD碼）。（12）變壓器采用戶外型防霧閃套管。（13）變壓器油采用25#，油枕采用隔膜式并帶有指針式油位表（油枕也可選用金屬波紋密封式）。（14）整流變壓器的冷卻采用強(qiáng)油水冷，型號(hào)為L(zhǎng)YS；（15）對(duì)于多臺(tái)整流變壓器移相角，應(yīng)盡量避免同相重疊，以利于抑制諧波，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。在運(yùn)行中要注意油和水的壓差，油的壓力高于水的壓力0.03MPa以上，防止冷卻器內(nèi)漏，串入變壓器油內(nèi)。在整流變壓器使用現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境允許的條件下，且在變壓器運(yùn)行溫度不超過(guò)規(guī)定時(shí)，要盡量選用油浸自冷或強(qiáng)油風(fēng)冷，不采用水冷卻，以有效地防止內(nèi)漏發(fā)生時(shí)冷卻水串入變壓器而產(chǎn)生的危險(xiǎn)，也可降低運(yùn)行成本和維修費(fèi)用。

3 可控硅整流柜及控制柜

3.1 可控硅整流柜

離子膜可控硅整流柜共8臺(tái)，控制柜8臺(tái)，型號(hào)KHS，每只橋臂有2只可控硅并聯(lián)，每臺(tái)控制柜內(nèi)選用西門子PLCS7-200監(jiān)控系統(tǒng)。整流柜單柜12脈波，同相逆并聯(lián)、雙柜構(gòu)成等效24脈波。調(diào)壓方式為±13級(jí)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)和晶閘管的相控調(diào)壓相結(jié)合，相控調(diào)壓范圍為0～100%Ud。整流器的電流儲(chǔ)備系數(shù)≥3.8，整流器的電壓儲(chǔ)備系數(shù)≥4.0。主回路冷卻方式為水—水冷卻。

3.2 就地控制柜的技術(shù)要求

由雙通道全數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制系統(tǒng)、PLC監(jiān)視系統(tǒng)、觸摸屏及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊接口組成。雙通道全數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制系統(tǒng)采用雙通道全數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制回路，一路運(yùn)行，另一路熱備用。由雙通道熱備用控制監(jiān)測(cè)兩路通道，工作通道發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換至備用通道運(yùn)行。其主要功能為：手動(dòng)、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換；近控、遠(yuǎn)控?zé)o擾動(dòng)切換；兩路控制通道無(wú)擾動(dòng)切換；失同步保護(hù)，交流反饋、直流反饋熱備用；電流反饋消失保護(hù)；電流線性軟啟動(dòng)；回零保護(hù)；脈沖缺相保護(hù)；控制角實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)控制角小于5°時(shí)，報(bào)警，并可以自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)檔位，升電壓；當(dāng)控制角大于25°時(shí)，報(bào)警，并可以自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)檔位，降電壓；直流電流過(guò)載、過(guò)流保護(hù)；控制參數(shù)為數(shù)字設(shè)定和存儲(chǔ)（無(wú)電位器和撥碼開(kāi)關(guān)）；可不停電更換數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器，更換雙通道備用控制器。

3.3 性能指標(biāo)要求

穩(wěn)流精度為±0.5%；觸發(fā)脈沖不對(duì)稱度小于0.5°；工作通道發(fā)生故障自動(dòng)切換到備用通道時(shí)，電流瞬時(shí)波動(dòng)值不大于±10%Id；平均自然功率因數(shù)≥0.91，效率≥99.6%。

3.4 PLC監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整流器及輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)

檢測(cè)內(nèi)容包括：直流電流；整流變內(nèi)附CT變換后的直流電流；直流電壓；純水溫度、水壓；整流變壓器油溫；網(wǎng)側(cè)電壓（UAB、UBC、UCA），網(wǎng)側(cè)電流（IA、IB、IC），網(wǎng)側(cè)有功功率，網(wǎng)側(cè)無(wú)功功率；同步電源選擇整流變壓器的閥側(cè)電源。

3.5 PLC對(duì)整流器及輔機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)的檢測(cè)

檢測(cè)內(nèi)容包括：調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位，高壓斷路器的狀態(tài)；純水冷卻器水泵的狀態(tài)；整流變壓器、油水冷卻器的狀態(tài)；直流刀開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；每只快熔的工作狀態(tài)；每只橋臂溫度繼電器的狀態(tài)。

3.6 PLC對(duì)整流器及輔機(jī)系統(tǒng)故障的檢測(cè)

（1）檢測(cè)來(lái)自整流柜內(nèi)的水溫高，水壓低，過(guò)電壓、整流臂過(guò)熱，單快熔熔斷，多快熔熔斷等信號(hào)，并進(jìn)行故障保護(hù)與報(bào)警。

（2）檢測(cè)來(lái)自整流變的輕瓦斯、重瓦斯、油溫高，壓力釋放閥動(dòng)作，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)輕瓦斯、重瓦斯等信號(hào)，并進(jìn)行故障保護(hù)與報(bào)警。

（3）檢測(cè)來(lái)自純水冷卻器的故障信號(hào)，并進(jìn)行故障保護(hù)與報(bào)警。

（4）檢測(cè)來(lái)自油水冷卻器的故障信號(hào)，并進(jìn)行故障保護(hù)與報(bào)警。

（5）檢測(cè)來(lái)自工藝系統(tǒng)的故障信號(hào)和連鎖信號(hào)，并進(jìn)行故障保護(hù)與報(bào)警。

3.7 PLC對(duì)整流器及輔機(jī)系統(tǒng)的控制

高壓斷路器的分合閘；直流刀開(kāi)關(guān)的分合閘；有載開(kāi)關(guān)升檔、降檔及調(diào)檔急停。

3.8 對(duì)觸摸屏的要求

采用HITECH公司的144.78mm觸摸屏。觸摸屏與雙通道全數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制系統(tǒng)之間采用RS485通訊。通過(guò)觸摸屏直接數(shù)字給定電流。上位計(jì)算機(jī)、近控觸摸屏均可進(jìn)行遠(yuǎn)控/近控給定操作，無(wú)須切換?？稍谟|摸屏上進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)環(huán)/直流穩(wěn)流/交流穩(wěn)流，不停機(jī)切換，切換過(guò)程電流無(wú)波動(dòng)。可在觸摸屏上進(jìn)行不停機(jī)切換A/B通道，切換過(guò)程電流無(wú)波動(dòng)?？稍谟|摸屏上進(jìn)行所有系統(tǒng)參數(shù)的在線修改，達(dá)到即改即用的效果。更換備用通道后，可通過(guò)觸摸屏的“參數(shù)拷貝”選項(xiàng)，直接將工作通道的參數(shù)拷貝到備用通道。

3.9 觸摸屏顯示界面的實(shí)時(shí)顯示

觸摸屏顯示界面的實(shí)時(shí)顯示包括：顯示控制角、電流給定值、直流電壓、直流電流、交流反饋信號(hào)、直流反饋信號(hào)；顯示手動(dòng)開(kāi)環(huán)/直流穩(wěn)流/交流穩(wěn)流工作方式、A/B通道工作狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示整變油溫、有載開(kāi)關(guān)的檔位；實(shí)時(shí)顯示純水水溫、純水水壓、水溫、水壓；實(shí)時(shí)顯示每只快熔的工作狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示每只橋臂溫度及繼電器的狀態(tài)；實(shí)時(shí)故障報(bào)警顯示；歷史故障報(bào)警顯示；電流、電壓趨勢(shì)圖；實(shí)時(shí)顯示直流功率、直流電度、直流電流小時(shí)累積和直流電壓小時(shí)累積等數(shù)據(jù)。

3.10 觸摸屏計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊接口

每臺(tái)就地控制柜配有2只RS485通訊口，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊總線與上位PC機(jī)組成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

3.11 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

（1）計(jì)算機(jī)控制操作功能包括：升/降直流電流；高壓斷路器的分合閘控制；直流刀開(kāi)關(guān)的分合閘控制；有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)升/降檔，調(diào)壓開(kāi)關(guān)急?？刂?；A/B通道切換；手動(dòng)開(kāi)環(huán)/直流穩(wěn)流/交流穩(wěn)流工作方式切換。

（2）主接線圖顯示內(nèi)容包括：高壓斷路器的分合閘狀態(tài)；直流刀開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)；整變油溫、有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位；高壓母線電壓（UAB、UBC、UCA）；整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流（IA、IB、IC）有功功率、功率因數(shù)；控制角、電流給定值、直流電壓、直流電流、交流反饋信號(hào)、直流反饋信號(hào)。純水水溫、水壓；付水水溫、水壓。

（3）計(jì)算機(jī)具備控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。

（4）實(shí)時(shí)顯示每只快熔的工作狀態(tài)。

（5）實(shí)時(shí)顯示每只橋臂溫度繼電器的狀態(tài)。

（6）實(shí)時(shí)故障報(bào)警。

（7）歷史故障報(bào)警。

（8）歷史數(shù)據(jù)。

（9）歷史曲線。

（10）狀態(tài)記錄。

（11）事件記錄。

（12）打印各種數(shù)據(jù)、曲線、報(bào)表、操作和事故記錄。

除在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具備的控制功能外，主控室操作臺(tái)上應(yīng)裝設(shè)緊急停車開(kāi)關(guān)。在選用同步電源時(shí)，應(yīng)選用整流變壓器閥側(cè)電源，而避免選擇母線PT作為同步電源，因PT高壓保險(xiǎn)和低壓保險(xiǎn)熔斷和外線電壓下降時(shí)，PT二次電壓也下降，同步信號(hào)將消失，威脅到整流機(jī)組的安全運(yùn)行。對(duì)于整流柜配套的純水冷卻裝置，一拖二的整流柜可以選用1臺(tái)純水冷卻裝置帶2臺(tái)整流柜，這樣，既減少投資成本，又減少冷卻裝置的泄漏點(diǎn)。

4 計(jì)算機(jī)

每2臺(tái)可控硅整流柜設(shè)有2臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，其中，一臺(tái)裝在110 kV變電站值班室，值班人員可同時(shí)監(jiān)控110 kV變電站供電運(yùn)行情況以及離子膜整流裝置的運(yùn)行情況，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)裝于離子膜DCS主控室，供DCS主控室操作人員監(jiān)控，這樣就實(shí)現(xiàn)了110 kV變電站值班室、離子膜DCS主控室、現(xiàn)場(chǎng)就地控制柜觸摸屏3處監(jiān)控操作。計(jì)算機(jī)顯示器控制畫(huà)面還有高壓開(kāi)關(guān)、油水冷卻器、純水冷卻器、直流刀開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)顯示以及各種運(yùn)行參數(shù)。直流刀開(kāi)關(guān)與高壓開(kāi)關(guān)實(shí)行連鎖保護(hù)，高壓開(kāi)關(guān)在合閘位置時(shí)，直流刀開(kāi)關(guān)分不開(kāi)。

每臺(tái)整流變壓器和每臺(tái)可控硅整流柜、控制柜的報(bào)警信號(hào)、連鎖跳閘故障等在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示，縮小了查找范圍，有利于值班操作人員和維修人員及時(shí)判斷并排除故障。

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