一种新型的整流元件均流在线测试的方法

一种新型的整流元件均流在线测试方法

赵虎

摘要:本文介绍的整流元件红外线测温均流系数计算法是一种新型的整流元件均流测试方法，与传统的测量快速熔断器两端电压降相比具有较高的安全性及可靠性，与在线均流测试仪相比具有成本低及稳定性高等特点。能可靠的保证操作人员及设备的安全稳定运行。

关键词:整流元件;红外线测温均流系数计算法;均流测试; 0 前 言

在电解冶炼行业中，普遍采用二极管及可控硅等整流元器件作为变流设备，来实现整流输出目的。随着国家对高能耗行业的调控，越来越多的企业开始提高直流输出的电压，增大直流电流的输出，来达到节能减排的目的。二极管及可控硅等整流元器件的耐压及电流也得到了极大的提高，单只整流管电流突破了5000A以上，耐压也在5000V以上。

随着生产规模的扩大化，部分电解铝企业整流系列的额定电压达到1000V以上，系列电流在400KA以上。大型的整流系列普遍单台整流机组为12相脉冲整流，整个系列就构成4*12相48脉冲或6*12相72脉冲等整流系列，而整流柜每相桥臂上并联的整流元器件运行性能的好坏在电解生产中至关重要，均流条件较差的整流柜如发现不及时将可能造成元件爆炸甚至整流柜爆炸的严重后果。

1 整流柜均流测试方法及优缺点

在电解行业中，传统的整流元件测试方法主要有以下几种:

(1)用万用表测量每只快速熔断器两端的电压降，通过测算电压降来推测整流元器件的均流情况。

优点:投资低

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缺点:

?操作不方便;?随着整流系统电压的升高，这种测量方法存在着严重的隐患，人员安全性得不到保障;?由于电流时时波动，万用表测量读取的数据误差大;

(2)在整流柜内安装在线均流测试仪

优点:?能够实现对整流柜内整流元件出力情况进行时时监测;

?人员人身安全得到了保证。

缺点:?投资高，一台整流柜就需投资3-5万元，整个系列则需30,50万元;?测量头易损坏。由于整流柜震动较大，夹在整流元件与快速熔断器间的测量传感头极易损坏;?一只测量传感头损坏则整个柜子的均流情况就统计错误，不能正常监控。而更换测量传感头就必须停电才能更换。况且布线较多，存在引发整流柜短路爆炸的隐患。

到目前，上述问题也没有得到很好的解决。有的电解铝企业在安装投运不久，就因为在线均流测试仪存在以上问题，而最终将在线均流测试仪装置进行了拆除。

2 整流元件红外线测温均流系数计算法

由于传统的整流元件测试方法均存在一定的缺陷，于是，一种新型的整流元件在线测试方法，即整流元件红外线测温均流系数计算法应用而生。本方法则简单易行，较为实用。即:通过利用红外线测温仪对整流元器件定时进行温度测量，然后将每个整流元器件测量数据记录下来并进行换算。主要工作内容如下:

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?用红外线测温仪对每个整流元件进行测温，并根据记录的数据，分别计算出每个桥臂整流元件的温度平均值，通过整流柜均流系数公式推算，得出整流柜桥臂的元件温度系数;

?与原传统测量快速熔断器两端的毫伏压降计算得来的均流系数相比，经实践推出，当温度系数K低于0.8时，要进行元件均流的调整，即并联元件温度相差20?时，就要引起注意，进行重点监测;

?温度测试法样表见表1。

表1为4#机组A柜整流柜元件温度测量记录表。计算公式为:

K= ?C/n/Cm ? 式中:?C为同一相桥臂并联元件温度之和;n为并联元件数;

Cm为元件最大温度

?快熔两端电压降测试法样表见表2。表2为4#机组A柜整流柜元件均流测量记录表。计算公式为:

K= ?V/n/Vm ? 式中:?V为同一相桥臂并联元件快熔毫伏压降之和;n为并联元件数;Vm为最大毫伏压降。

?传统整流元件压降测试法与温度测试换算的对比:

通过表1与表2的综合对比，快熔两端电压降较大的整流元器件温度也相应偏高，可推断出整流元器件温度与整流元器件出力一致，即元件输出电流大，则温度相应偏高。

通过表1的计算，可较为直观的看到每个元件臂均流情况，以及整个整流柜的均流情况，并由此作为整流柜安全运行的一个重要监控

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参数。不仅能够可靠的保证操作人员的人身安全，同时又能避免整流柜爆炸事故的发生。

表1整流柜元件温度测量记录

a11 a42 a12 a41 b31 b62 b32 b61 c51 c22 c52 c21 第1组温度/? 44 44 42 45 42 43 42 43 44 42 42 42 第2组温度/? 46 45 43 45 43 42 42 43 44 42 42 43 第3组温度/? 45 47 44 48 43 43 41 43 44 42 41 43 第4组温度/? 52 48 45 48 44 44 44 45 47 44 42 45 第5组温度/? 47 48 49 52 46 46 45 48 49 46 45 46 温度平均值/? 47.8 46.4 44.6 47.6 43.6 43.6 42.8 44.4 45.6 43.2 42.4 43.8 温度最大值/? 52 48 48 52 46 46 45 48 49 46 45 46

温度系数 0.92 0.97 0.97 0.92 0.95 0.95 0.95 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95

表2 整流柜元件均流测量记录

a11 a42 a12 a41 b31 b62 b32 b61 c51 c22 c52 c21 第1组压降/mv 20 25 17 22 18 23 22 23 23 24 24 23 第2组压降/mv 22 24 19 20 21 19 21 21 25 20 22 20 第3组压降/mv 24 22 19 22 25 21 19 22 19 20 20 24 第4组压降/mv 27 22 26 22 30 20 25 24 24 25 23 25 第5组压降/mv 25 24 30 33 30 31 31 29 29 30 32 26 压降平均值/mv 23.6 23.4 22.2 23.8 24.8 22.8 23.6 23.8 24 23.8 24.2 23.6 压降最大值/mv 27 25 30 33 30 31 31 29 29 30 32 26

均流系数 0.87 0.94 0.74 0.72 0.83 0.74 0.76 0.82 0.83 0.79 0.76 0.91