《炭素世界》：石墨化炉变压器的运行经验小结

石墨化炉变压器的运行经验小结

前    言

目前在石墨化生产工艺中最主要的运行设备无外乎是整流变压器了，石墨化生产运行中，能保证整流变压器的安全运行成为保证正常生产的核心问题，近几年来，也时不时传出变压器运行中出现问题的案例，今天，我们就我公司在变压器运行过程中的一些问题提出来和大家分享，也希望大家能多交流，希望通过互动交流使石墨化行业能有所进步。

一、变压器的安装方式目前在我国运行的石墨化系统中有移运式变压器和固定式变压器两种，串接石墨化炉中采用移运式变压器的安装方式较多，而艾奇逊石墨化炉的运行中又偏重于采用固定式变压器的安装方式。偶然的情况中也可以看到某些生产厂家采用移动式变压器的安装方式。两种方式的安装从原理上说均可以达到石墨化生产的目得，但是，从管理上来说，移动式变压器的安装方式在生产管理上稍麻烦一些，而固定式变压器的生产中又显得更方便一些。左图可以看出来移动式变压器安装的外形图无论哪种安装方式进行生产，最关键的还是要对整流变压器进行实时的维护才能达到正常运行生产的目的。

二、整流变压器的运行

在电力的传输与配送中，电力变压器是能量交换、传输的枢纽，在生产实际中各行各业都离不开它。而在石墨化生产中，由电力的输入到调压变压器再到整流变压器直至输入到石墨化炉的一系列过程中保障电气设备的安全运行避免各种事故是最重要的保障。碳素生产尤其是石墨化整流变压器的安全运行更是最重要的一环，变压器的事故不仅影响生产继续进行还会造成巨大经济损失。所以石墨化炉变压器的运行维护十分重要，及早发现及时处理可避免事故的发生并将风险降至最低。

整流变压器相线出排后整流二极管的冷却

这个命题似乎和变压器运行无关，其实不然，这可能是变压器安全运中最重要的一环，只有硅整流管（二极管）的正常运行才能保证整流变压器的安全。我们更多的知道硅材料具有单向导通的性能，但是这却不是我们今天讨论的范围，我们想说的是硅片材料随着温度的升高它的导热性能会急剧的下降，下表列出了温度和硅片导热数据。

在石墨化生产实践中，硅整流管的温度应低于45，上表中的数据便可以分析出我们要保证硅整流管在安全温度下才能使整流变压器正常工作，当温度越高硅片越不易将热量导出，而这种现像正是破坏整流变压器的主要原因，可以想象一下，温度升高—破坏了硅整流管   --随着变压器的直接导通（相当于短路）     会将变压器内部击穿。

右图为计算机中的硅片热场分析和二极管冷却原理是一样的，区别在于石墨化炉用二极来整流，而机算机用硅片来做芯片罢了综上所述，各个厂家均采用水冷硅整流管的方式来保护整流变压器，目前生产上使用的方法有两种。                                     *自助冷却方式冷却硅整流管方式。                 *水-水冷却设备进行强制冷却方式

   第一种自冷助冷却方式介绍---冷却水原理图（右图）图中看出来，冷却水采用自流的方式对硅整流管进行冷却，采用这种方式冷却优点是安全可靠，高位水箱中能保持3-5分钟的安全水位供应，如果有何任一方的电气设备或供水设备出现故障时高位水箱供水，给操作工人一个缓冲的时间用以处理事故。                         原理图和实际图片也反映了这一点，工作人员可以通过巡视，直观的看到水系统的循环情况。                        

                                     左图中显示水-水冷却器的外形图

     从水流观察窗中看到水流循环的情况是较理想的操作方法，这种办法看来较为原始一些，但是，我们不知何时会出现突发情况，比如说水泵中有小颗粒物随着水流到达二极管中，堵塞二极管的冷却水道会出现二极管发热烧坏现象，但是，从观察窗中可以看出来水流是否正常等现象，用以提醒操作人员，是否需要进行检查。                  第一种自助冷却的方式也有其缺点，水箱的设置在室外，尤其是东北地区易使水箱外管道结冰，同时这种方式占地也较大，如果说一定要采用这种方法其首要考虑的问题是区域的适应性和操作的安全性哦。

上图中显示了大功率二极管的外形图

第二种方法是水-水冷却设备进行强制冷却。这种方法在近年来石墨化硅整流管的冷却上使用较多，其优点是安装方便，占地较小。缺点是万一动力电源发生故障会直接导致硅整流管的损坏，再次导致变压器的损坏，。近年以来石墨化炉的整流器趋向使用小整流管装配成整流柜，所以，对整流变压器的损坏也有一定的降底，从实用的理念上来说，不失为另一种合理的选择。             

而整流柜的使用也不再对整流管的出水口进行视觉监控，也是各有利弊的事情哦。             当然了，至于技术上的深入探讨，这不在本文的范围内也就不多说了。

三、石墨化整流系统磁场效应

石墨化炉在运行过程中形成磁场这是众所周知的，我们也知道形成磁场直接的原因是能量的转换，有能量才可能形成磁场。如果有消耗磁场的物件，可以想见，磁场有了消耗的地方它便会源源不断的供给，直到形成一种能量供给的平衡。

以上分析可以说明，无论在设计石墨化炉过程中，还是生产过程中都要注意将铁件远离石墨化形成磁场的周边，比如说，在建炉过程中是否可以将炉底部的钢筋去掉，在生产过程中尽量减少将铁器物放置于变压器的附近。举一个特例说明，如果我们将铁器搭接在变压器出线铝排之上（单相出排上放置）很快铝排上部搭接部分的角钢便会发红，这一点说明磁场在消耗能量。

再举一例说明，如果我们将一铁钉放置于正在运行的变压器附近，则铁订会自动竖立起来，这也再一次说明磁场在作用。                              从左图中看出来，由于磁场效应的存在，铁钉也竖起来了。下图中也能看出来小铲子也自动粘在炉子的铁件上了。                      如此说来，这些现象对整流变压器的运行有哪些启示呢？整流变压器启动前要仔细检查周边是否有铁钉、铁丝等物件存在，如果有铁钉存在，在整流变压器启动后一段时间内随着磁场的增大，小铁钉会竖起来和运行中的变压器接通，直接后果是变压器接地了，马上需要进行停电检查，有意思的事情是，当你再次检查时铁钉时小铁钉却倒下了，它并没有接地啊？从这里看出来由磁场衍生出来的问题变大了。再举一例说明，当我们手上戴着金光灿灿的机械表步入石墨化车间时便要注意了，你的手表越好越易被变压器的磁场磁化哦，当你每天上班迟到时才发现表慢了，究其原因才知道磁场对你的手表产生作用了。

                     变压器磁场是一个随着功率的增大而变化的量，笔者没有进行精确的计算，我想，其实这也无需要进行定量的计算，我们需要的是定性的分析，知道他的徵结在哪里，会在哪里出现问题，能提前预防也就是了。        至于磁场对人体的损害有多大，这个问题笔者没有进行过研究，是否今后能有人做一下这方面的深入探讨，这便是学者们的事情了，这里不便再言了。

四、石墨化炉变压器的日常巡视及维护（有些问题专指串接炉移动变压器而言）

石墨化炉变压器包括了调压变压器、整流变压器、整流柜（整流二极管或可控硅）、冷却风机、铝排以及液压系统。

1、检查变压器运行时声音是否正常，声音均匀并伴有“嗡嗡”代表正常，这是交变磁通引起铁芯的振动而发出的声音，若发出的声音不均匀则需要停电检查。检查变压器出排位置是否有漏油现象，若有漏油地方则需尽快找出漏油点并处理好，以及清理油污防止失火。

2、巡视冷却风机运转方向、声音是否正常，有没有异响，若有则应停机检查。冷却油泵的接线端子有没有电弧烧蚀痕迹，是否漏油。

3、检查二极管冷却水观察窗出水口水量大小，二极管进水口与出水口是否有漏水现象，如果有漏水现象应及时停电紧固。查看压敏电阻有没有断线损坏，若有则及时更换。

4、铝排的检查：检查与铜排连接处的螺栓是否有松动以及铝排与变压器移动小车是否有接地的地方，应经常清扫预防积尘引起短路接地故障。

5、炉头液压油缸以及液压管路的检查，检查油缸与炉头铜板绝缘程度，要经常清理油灰，防止因绝缘损坏而引起接地故障。查看液压管路接口处是否有漏油现象及时发现及时处理。注意查看液压站液压油位及时补充液压油。

6、使用移动变压器时，停电后要及时对变压器进行清理吹灰，清理前先挂接地线进行放电（防止触电事故）。瓦斯继电器内充满油，有气体时要及时放气处理，变压器油液位计在规定的温度线内，查看呼吸器内硅胶是否变色失效。

7、各项指标均检查合格后，收拾工具清理卫生，摘除接地线准备下一炉送电。

变压器距离石墨化炉近，要做好防护工作

结论：本文叙述了石墨化炉整流变压器和常规的电力变压器运行维护的区别，我们不仅应了解各种变压器的使用的通用法则，更要了解石墨化整流变压器在运行过程中的不同点，这也许是能保证石墨化生产正常的简要法则吧。