整流變壓器知識(shí)

1、僅供個(gè)人參考For personal use only in study and research; not for commercial use整流變的相關(guān)知識(shí)整流變壓器的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 按整流電路形式分類1）三相橋式整流變壓器結(jié)構(gòu)2）雙反星形帶平衡電抗器的整流變壓器結(jié)構(gòu)3）雙反星形三相五柱式整流變壓器結(jié)構(gòu)2. 按調(diào)壓方式分類1）無勵(lì)磁調(diào)壓整流變壓器結(jié)構(gòu)2）有載調(diào)壓整流變壓器結(jié)構(gòu)。這其中又有：a）單器身變磁通調(diào)壓結(jié)構(gòu)b）調(diào)變加主變結(jié)構(gòu)c）串變調(diào)壓結(jié)構(gòu)3. 按器身安裝方式分類1）器身連箱蓋結(jié)構(gòu)2）鐘罩式結(jié)構(gòu)。這其中又分成：a）鐘罩式b）半鐘罩式c）三節(jié)鐘罩式4. 按冷卻方式分類可分為自冷，風(fēng)

2、冷、強(qiáng)油水冷或風(fēng)冷以及強(qiáng)油導(dǎo)向冷 卻。此外，變壓器還可分為主調(diào)共箱式和主調(diào)分箱式以及內(nèi)附飽和電抗器、 平衡電抗器和外附飽和電抗器、平衡電抗器等結(jié)構(gòu)?？偠灾覐S生產(chǎn)的整流變壓器種類繁多，可根據(jù)用戶的各種要求進(jìn) 行設(shè)計(jì)制造各結(jié)構(gòu)型式的變壓器。二、變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鐵心采用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片。在較大型變壓器中， 為了降低空載損耗， 鐵心片采用全斜接縫。鐵心整體結(jié)構(gòu)采用引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)。網(wǎng)側(cè)線圈多采用連續(xù)式結(jié)構(gòu)，調(diào)壓線圈多采用層式結(jié)構(gòu)，而閥側(cè)線圈一 般均為雙餅式結(jié)構(gòu)。由于利用了電子計(jì)算機(jī)計(jì)算電場(chǎng)和線圈的沖擊特性，使得線 圈結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的電氣特性和耐沖擊強(qiáng)度。對(duì)于較大型變壓器， 油箱采用了折扳式結(jié)構(gòu)，不

3、僅美化了外形，而且 大大提高了油箱的機(jī)械強(qiáng)度。閥側(cè)出線既有箱頂出線，又有箱壁出線，方便了與整流裝置的連線。變壓器閥側(cè)出線端子采用環(huán)氧澆注成形低壓導(dǎo)電桿 ，使得變壓器外形美 觀緊湊。變壓器裝有各種溫度計(jì)、瓦斯繼電器、釋壓器、互感器等保護(hù)裝置，對(duì) 于高電壓產(chǎn)品采用隔膜式儲(chǔ)油柜以保證變壓器的安全可靠運(yùn)行。鋁行業(yè)大容量整流電源保護(hù)綜述大容量整流電源通常由變壓器、整流柜及用于整流柜、變壓器冷卻的 泵、風(fēng)機(jī)等輔機(jī)部分組成。大容量整流電源在冶金行業(yè)，特別在鋁電解行業(yè)具有 舉足輕重的地位，其正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系列的安全穩(wěn)定，一個(gè)年產(chǎn) 15 萬噸的電解系列，停電 5 個(gè)小時(shí)其損失可達(dá)幾千萬元，因此，要采

4、取一切可 能的措施保證整流電源的正常運(yùn)行，完善、可靠的保護(hù)設(shè)置可以及早發(fā)現(xiàn)機(jī)組異 常情況，及時(shí)切除故障，防止事故擴(kuò)大，對(duì)保證系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義，下 面對(duì)大容量整流電源所需設(shè)置的保護(hù)作具體介紹：電壓保護(hù)1. 采用氧化鋅壓敏電阻、快熔組成過壓吸收回路，吸收電網(wǎng)過電壓、 操作過電壓以及雷電過電壓，由快熔所帶的微動(dòng)開關(guān)發(fā)出故障信號(hào)。2. 對(duì)于元件采用阻容吸收，吸收換相過電壓。當(dāng)整流元件一元件損壞時(shí)，將導(dǎo)致快熔熔斷，安裝在快熔上的微動(dòng)開關(guān) 動(dòng)作，發(fā)出一元件壞信號(hào)，當(dāng)同一橋臂兩元件壞時(shí)，跳閘接點(diǎn)閉合，斷開整流機(jī) 組高壓側(cè)斷路器。一元件壞、兩元件壞往往采用 PT 單元進(jìn)行檢測(cè)，在實(shí)際使用 過程中，由于

5、震動(dòng)等原因，PT單元容易誤發(fā)信號(hào)，這是由于 PT單元所使用電壓 較低，所采用接點(diǎn)又為常閉點(diǎn)，由于震動(dòng)造成的接觸不良往往使回路電壓升高， 造成誤動(dòng)作。應(yīng)適當(dāng)提高 PT單元電壓，并采用鍍金接點(diǎn)微動(dòng)開關(guān)，并且微動(dòng)開 關(guān)的壓力應(yīng)能防止震動(dòng)造成的接觸不良。超溫保護(hù)1. 橋臂超溫保護(hù)整流橋臂一般采用水冷，水中的氣體積聚在橋臂內(nèi)，橋臂通水孔堵塞， 循環(huán)水水溫過高等，均會(huì)造成母線超溫，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)使元件結(jié)溫過高而 損壞，在每個(gè)橋臂上設(shè)置一個(gè)測(cè)溫元件，橋臂溫度在6065C時(shí)動(dòng)作，發(fā)出跳閘信號(hào)。2. 循環(huán)水水溫高保護(hù)在循環(huán)水的總進(jìn)、出口水管處各設(shè)置一個(gè)熱電阻，經(jīng)溫度變送器單元變 換為420mA言號(hào)后送入PL

6、C當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，由主控室上位機(jī)發(fā) 出報(bào)警信號(hào)。在每個(gè)整流柜的進(jìn)、出口水管處各設(shè)置一個(gè)電接點(diǎn)溫度表，當(dāng)溫度 達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，報(bào)警接電接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3. 直流刀閘溫度高保護(hù)直流刀閘通過電流可達(dá)幾十 KA,容易發(fā)熱，每個(gè)直流刀閘上需安裝一 個(gè)測(cè)溫元件。在直流刀閘溫度達(dá)到 6065 C時(shí)報(bào)警。PLC失電保護(hù)由于整流柜內(nèi)保護(hù)信號(hào)，冷卻水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和故障信號(hào)，穩(wěn)流系統(tǒng) 的控制等均通過PLC實(shí)現(xiàn)，因此PLC失電或故障時(shí)，應(yīng)跳開機(jī)組高壓斷路器。機(jī) 組輔助電源失電時(shí)，冷卻系統(tǒng)停止運(yùn)行，此時(shí)也應(yīng)跳開機(jī)組斷路器。實(shí)現(xiàn)此種保 護(hù)的一個(gè)方法是編程使PLC的一個(gè)輸出接點(diǎn)上電即閉合，使用此節(jié)點(diǎn)去啟

7、動(dòng)一個(gè) 中間繼電器，再使用中間繼電器常閉點(diǎn)作為跳閘信號(hào)輸入。但采用中間繼電器常 閉點(diǎn)作為跳閘接點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)電壓突然降低時(shí)，容易誤動(dòng)作，引起電解系列全停電 事故，因此此接點(diǎn)要先送入 SEL等微機(jī)保護(hù)裝置，或啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng) 2S延 時(shí)，若2S內(nèi)故障未恢復(fù)，貝U跳開機(jī)組斷路器。水壓失常保護(hù)由于整流器一般采用水冷方式 ，水壓低或斷流將造成元件結(jié)溫升高而損 壞，因此要設(shè)置水壓失常保護(hù)，水壓失常保護(hù)應(yīng)能檢測(cè)到水管脫落故障。整流柜 內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)一般設(shè)置兩臺(tái)水泵，兩臺(tái)水泵一用一備，一臺(tái)泵故障時(shí)，另一臺(tái)泵 能自動(dòng)投入運(yùn)行，當(dāng)兩臺(tái)水泵均停止運(yùn)行時(shí)，屬于一種故障狀態(tài)，需延時(shí)跳閘。變壓器采用強(qiáng)油循環(huán)冷卻方式。一般規(guī)

8、定至少有 13 組油風(fēng)冷卻器投 入運(yùn)行，若油風(fēng)冷全停，變壓器散熱條件惡化，油停止循環(huán)，會(huì)使變壓器溫度升 高，并可能造成變壓器局部溫度過高而引發(fā)事故，因此油風(fēng)冷全停時(shí)，首先應(yīng)發(fā) 出信號(hào)，并根據(jù)變壓器可以承受的溫升情況，延時(shí)跳閘。瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，保護(hù)變壓器內(nèi)部繞組相間短路和匝間、 層間短路，重瓦斯啟動(dòng)出口繼電器跳閘，輕瓦斯報(bào)警。有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯保護(hù)動(dòng) 作于跳閘。壓力釋放保護(hù)在油箱內(nèi)壓力異常升高時(shí)動(dòng)作，可作用于信號(hào)。1. 變壓器單獨(dú)設(shè)置接地，并檢測(cè)接地電流，當(dāng)接地電流達(dá)到定值時(shí)跳 閘。2. 設(shè)置整流柜絕緣監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)整流柜外殼接地或絕緣降低時(shí)，發(fā)出 信號(hào)。對(duì)于自撐式結(jié)構(gòu)的整流柜，

9、由于沒有外殼，因此不設(shè)柜殼絕緣監(jiān)視裝置。3. 設(shè)置直流母線監(jiān)視裝置，當(dāng)直流母線接地時(shí)報(bào)警，并可根據(jù)絕緣監(jiān) 視電壓，計(jì)算出接地的大致位置。逆流保護(hù)當(dāng)整流元件故障，發(fā)生直流短路或整流柜內(nèi)直流正負(fù)母線之間短路時(shí)， 其它正常機(jī)組會(huì)向故障點(diǎn)饋送電流，此時(shí)機(jī)組直流母線中會(huì)流過相反方向的電 流，逆流保護(hù)即是檢測(cè)相反方向的電流，在每個(gè)整流柜直流出線母線上安裝一個(gè) 逆流檢測(cè)裝置，當(dāng)檢測(cè)到有相反方向電流流過時(shí)，節(jié)點(diǎn)閉合，并通過快速型中間 繼電器跳開所有整流機(jī)組斷路器，防止事故擴(kuò)大。為了加快跳閘速度，也可要求 逆流保護(hù)裝置輸出多個(gè)跳閘節(jié)點(diǎn)，直接接入各機(jī)組的跳閘回路，以最快的速度使 各斷路器跳閘，把損失降低到最小的程

10、度。機(jī)組連鎖跳閘整流電源的配置采用N 1方式，因此跳開一臺(tái)機(jī)組時(shí)，剩余 N臺(tái)機(jī)組仍可正常運(yùn)行，但兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的機(jī)組跳閘后，將造成剩余機(jī)組過流，因此設(shè) 置機(jī)組連鎖跳閘保護(hù)，在兩臺(tái)以上機(jī)組跳開時(shí)，向正在運(yùn)行的其它機(jī)組發(fā)出跳閘 指令。機(jī)組退出總調(diào)保護(hù)當(dāng)某機(jī)組檢修或處于故障狀態(tài)時(shí)，本機(jī)組退出總調(diào)，在進(jìn)行總升、總降 有載調(diào)壓開關(guān)時(shí)，本機(jī)組有載調(diào)壓開關(guān)退出。機(jī)組控制、偏移回路故障保護(hù)在機(jī)組控制繞組和偏移繞組的共同作用下 ，飽和電抗器工作于不同的工 作點(diǎn)，從而起到調(diào)節(jié)電流的作用，當(dāng)機(jī)組控制或偏移回路故障時(shí)，如控制或偏移 回路快熔熔斷、接觸器跳開等，整流機(jī)組的穩(wěn)流系統(tǒng)將失去作用，造成機(jī)組電流 失控，因此出現(xiàn)

11、故障時(shí)要報(bào)警，以便退出機(jī)組，進(jìn)行有計(jì)劃的檢修。機(jī)組反饋掉線保護(hù)機(jī)組的穩(wěn)流系統(tǒng)正常工作時(shí) ，取本整流柜直流電流互感器輸出電壓信號(hào) 經(jīng)隔離變送器變換為420mA信號(hào)作為反饋信號(hào)，一旦反饋信號(hào)丟失，必然造成 機(jī)組過流，因此應(yīng)取兩路信號(hào)作為反饋信號(hào)，第二組反饋信號(hào)可取自整流變壓器 一次繞組電流互感器輸出電流，并經(jīng)電流變送器變換為420mA信號(hào)作為反饋信 號(hào)，在編PLC程序時(shí)，將此反饋信號(hào)適當(dāng)縮小，在直流反饋信號(hào)正常時(shí)，采用直 流反饋信號(hào)，當(dāng)直流反饋信號(hào)消失時(shí)，交流反饋信號(hào)自動(dòng)投入，防止機(jī)組過流， 并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)進(jìn)行檢修。機(jī)組水質(zhì)低保護(hù)當(dāng)整流機(jī)組水質(zhì)低時(shí)，整流器水路部分的水嘴將受到嚴(yán)重腐蝕，縮短水

12、 嘴的使用壽命，引起水路滲漏，甚至引起水管脫落，發(fā)生事故。因此，水阻至少 要達(dá)到200KQ以上，對(duì)于高電壓、大電流的整流器水阻宜保持在 2MQ左右。當(dāng) 低于要求的水阻時(shí)應(yīng)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)?；」獗Ｗo(hù)隨著近年來整流系統(tǒng)事故的增多，為了防止直流正、負(fù)母線之間或者 交、直流母線之間短路等惡性事故的發(fā)生，越來越多的整流系統(tǒng)采用了弧光保護(hù) 裝置，所謂弧光保護(hù)即是感光元件（光纖或探頭）將接收到的光信號(hào)傳導(dǎo)到光信 號(hào)處理單元，當(dāng)接收到的光信號(hào)超過設(shè)定強(qiáng)度后，裝置即輸出跳閘信號(hào)，由于采 用了快速器件，從產(chǎn)生弧光到裝置動(dòng)作、跳閘節(jié)點(diǎn)閉合，其總時(shí)間可以做到不超 過 1 毫秒，這么快的反應(yīng)速度，在以電流、電壓作為輸入信

13、號(hào)的繼電保護(hù)裝置中 是不可能達(dá)到的，從這方面說弧光保護(hù)在快速性上，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。至于 跳閘方式的選擇，即跳本機(jī)組或是跳系列，可以是否裝有逆流保護(hù)來確定，如未 裝逆流保護(hù) ，為防止其它健全機(jī)組向故障機(jī)組供電 ，應(yīng)跳系列；如裝有逆流保護(hù)， 則可考慮只跳本機(jī)組，以減少不必要的跳閘，減少電解系列不必要的全停電。由 于弧光保護(hù)接收的是光信號(hào)，因此要進(jìn)行光源的管理，并采取防止外界強(qiáng)光進(jìn)入 的措施。離極保護(hù)正常生產(chǎn)過程中，電解槽陽極與陰極脫開或連接母線開路即稱為離極， 離極將造成斷口間強(qiáng)烈弧光，引起著火、爆炸，引發(fā)重大人身或設(shè)備事故，雖然 電解槽槽控機(jī)一般均設(shè)置多重保護(hù)，防止陽極持續(xù)提升，一般不會(huì)因?yàn)?/p>

14、槽控機(jī)失 控造成離極，但在電解槽漏槽、冒槽，母線接觸不良，陽極碳?jí)K全部脫落以及不 正確的手動(dòng)持續(xù)提升陽極等情況下，仍存在離極的可能性，因此整流所應(yīng)設(shè)置離 極保護(hù)，以電流和電壓變化作為判據(jù)，當(dāng)電流下降至額定值的75，電壓升高到規(guī)定值時(shí)，即判斷為離極，跳開所有機(jī)組斷路器。電流保護(hù)由于整流變壓器閥側(cè)繞組為多繞組，大電流，很難對(duì)變壓器內(nèi)部故障實(shí) 現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，其電流保護(hù)一般設(shè)置瞬動(dòng)過流保護(hù)、帶時(shí)限過流保護(hù)或延時(shí)投入瞬 動(dòng)過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。除以上交流電流保護(hù)，還有取自直流電流互感器直流 信號(hào)的直流過流保護(hù)和取自第三繞組電流互感器電流信號(hào)的過流保護(hù)。1. 瞬動(dòng)過流保護(hù)瞬動(dòng)過流保護(hù)電流信號(hào)取自 110KV

15、 配電裝置整流機(jī)組間隔電流互感 器，其動(dòng)作電流不同于一般的電力變壓器電流速斷保護(hù)定值計(jì)算方法，其動(dòng)作值 遠(yuǎn)小于額定狀態(tài)下變壓器二次側(cè)短路時(shí)的短路電流 ，通常情況下瞬動(dòng)電流的整定 值按照躲開變壓器的勵(lì)磁涌流，取變壓器額定電流的1.53倍整定即可。2. 帶時(shí)限過流保護(hù)或延時(shí)投入瞬動(dòng)過流保護(hù)此保護(hù)的電流信號(hào)需取自調(diào)壓變壓器的二次側(cè)即整流變壓器的一次側(cè)，電流互感器安裝在變壓器的油箱內(nèi)，通常有兩組，即一個(gè)整流變一組。其整 定值取整流變壓器額定電流的 1.1 1.5 倍整定。隨著近年系統(tǒng)容量的增大和變 壓器容量的大幅度增加，整流柜內(nèi)部短路或整流變壓器閥側(cè)短路時(shí)，巨大的短路 電流往往造成爆炸、火災(zāi)、母線嚴(yán)重

16、變形、變壓器繞組損壞等嚴(yán)重故障，因此要 求保護(hù)有足夠的靈敏度和快速性。由于變壓器采用有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)壓，并且規(guī)定 有載調(diào)壓開關(guān)在最低檔位時(shí)才允許變壓器投入 ，變壓器投入時(shí)的整流變壓器一次 側(cè)電流較小，變壓器投入時(shí)一般達(dá)不到此套保護(hù)的啟動(dòng)值，可將延時(shí)取消，同樣 設(shè)置為瞬動(dòng)過流保護(hù)。如果使用中發(fā)現(xiàn)不能躲過啟動(dòng)時(shí)的勵(lì)磁涌流，則需設(shè)定一 個(gè) 0.30.5S 的時(shí)限，在高壓斷路器合閘 0.30.5S 后，將此保護(hù)投入，仍為瞬 時(shí)動(dòng)作。通過以上措施，保證短路發(fā)生時(shí)快速、可靠地切除故障。3. 過負(fù)荷保護(hù)避免變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于過負(fù)荷狀態(tài)下 ，過負(fù)荷保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或 機(jī)組斷路器跳閘4. 直流過流保護(hù)整流柜單柜

17、直流電流信號(hào)送入機(jī)組 PLC在PLC中設(shè)定直流電流超過1.2 倍直流額定電流時(shí)報(bào)警，設(shè)定直流電流超過 1.5 倍直流額定電流時(shí)跳閘。5. 第三繞組過流保護(hù)由于整流變壓器較多采用飽和電抗器調(diào)壓 ，整個(gè)整流變電系統(tǒng)功率因數(shù) 較低，諧波量較大，因此常常采用在變壓器第三繞組進(jìn)行電源無功補(bǔ)償及諧波治 理的方法，由于濾波裝置斷路器距離變壓器一般均有 20 米左右，變壓器與濾波 裝置斷路器之間即是濾波裝置斷路器保護(hù)死區(qū)，第三繞組容量相對(duì)較小，在保護(hù) 死區(qū)中存在短路故障時(shí)，變壓器保護(hù)定值不能快速啟動(dòng)，極易造成變壓器嚴(yán)重故 障，擴(kuò)大事故，甚至造成變壓器返廠檢修，因此濾波裝置電流速斷保護(hù)應(yīng)按能可 靠保護(hù)第三繞組出線短路的原則整定 ，并應(yīng)無延時(shí)跳開變壓器一次側(cè)高壓斷路器 和濾波裝置斷路器。大容量整流電源的保護(hù)是保證整流機(jī)組正常運(yùn)行的重要措施 ，需要在實(shí) 際使用過程中，根據(jù)實(shí)際使用的效果，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，不斷完善、發(fā)展， 使保護(hù)真正具有可靠性、快速性、靈敏性、選擇性的基本要求，切實(shí)起到保護(hù)整 流電源的作用，使安全、平穩(wěn)供電得到有效保證。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f