整流装置同相逆并联技术与非同相逆并联技术的比较

马彦江

摘要：本文结合具体工程实际，就整流装置同相逆并联技术与非同相逆并联技术的结构、技术特点、技术优缺点及适应对象进行了对比阐述，为以后的整流装置技术选型提供参考。

关键词：同相逆并联技术；非同相逆并联技术

1绪论

近一段时间烧碱需求呈上升趋势，本人参与的某国内烧碱项目采用了离子膜法电解工艺，该工艺较水银法、隔膜法相比消除了水银、石棉公害，降低了环境污染，并且碱液中杂质含量低、能耗低。在离子膜电解工艺发展的同时，整流系统也得到快速发展，主要的两种整流技术，一种为同相逆并联技术，另一种为非同相逆并联技术。现就两种整流技术结构、技术特点、技术优缺点及适应对象进行对比，为以后的工程设计提供参考。

2正文

2.1同相逆并联的定义与接线

如图1所示，同相逆并联是在整流装置中并联使用同相位、反极性的两根导排组成母线，要求变压器阀侧由一个线圈分为两个线圈，而且要反极性使用。这种结构的主要特点就是利用通过导体产生的磁力线相互抵消，达到减少导排互感，最终减少母线的交流阻抗，达到提高功率因素目的。

2.2非同相逆并联的定义与接线

如图2所示，非同相逆并联是区别与前面的双桥接线结构，而是采用传统的三相单桥接线方式的一种技术。该技术采取合理的交流进线布置，交流阀侧通过轴对称设计，可以有效改善沿长度方向的磁场分布，提高支路元件之间的电流均衡度，降低引线电抗和磁场损耗。

2.3技术探讨

在采用哪种技术方案的问题上，应综合考虑，采用同相逆并联技术的确可以解决许多问题，如大电流引起的杂散损耗增大及相应产生的局部过热问题，大电流引起的引线电抗增大等问题，但缺点也很明显，如整流柜体和整流变压器结构复杂、耗材大、制造成本高、体积重量大等问题。

2.3.1损耗比较

由于非同相逆并联的整流变压器绕组少一半，所以附加损耗低；同时整流柜内的交直流导电排的数量和长度都减少，并且采用了大电流低压降元件，整流柜的损耗也相应减小。

2.3.2安全性比较

由于同相逆并联的臂间距离小100mm，在环境恶劣的情况下容易引起绝缘击穿，导致整流柜和变压器损坏。整流机组输出直流电压越高，问题越发突出。

非同相逆并联整流电路的相间距离为480mm，不存在臂间爬电的问题，因此安全性更高。

2.3.3水嘴电化学比较

由于同相逆并联电路的冷却水支路较多，并且正负极之间的水路路径较短，造成水嘴的电化学腐蚀较严重，严重情况下6个月左右就会造成水路堵塞，整流器需停电维修

非同相逆并联整流电路的冷却水支路少，正负极之间的水路路径较长，采用定期置换纯水的措施，可以较好减少水嘴电化学腐蚀。

目前，处于世界一流水平的整流器制造商如ABB,SIEMENS,ALSTON,

AEG均采用非同相逆并联技术，随着大电流晶闸管制造技术的进步和非导体磁材料在整流柜中的应用，国内整流器制造商也采用了非同相逆并联技术制造整流装置。

国内的镇流器制造商近年来也在离子膜烧碱行业采用非同相逆并联技术制造整流装置，得益于大电流晶闸管制造技术的进步和整流柜体非导磁材料的采用。

2.4非同相逆并联结构应用示例

某国内化工厂新建烧碱项目，需要10台有载调压整流变压器。采用国内整流装置及控制系统，业主考虑两种方式优缺点后，要求采用非同相逆并联结构。

整流变压器设计制造后外形图如图3所示。

图3整流变压器外形图

整流变压器技术要求如下：

网侧电压：35kV±5%

频率：50Hz

单台额定直流参数：

额定直流输出电压Udn=680V

额定直流输出电流Idn=2×16.2kA

调压范围：65%~105%Udn

单机脉波数：2x6=12

总脉波数：5x12=60

电压调节方式：±13级（即27级等差）有载自耦调压。

短路阻抗：大于10%(调变+主变)

总损耗：244.5kW

接线方式：一次为曲折移相接线，Ⅰ段母线布置5台整流变压器，移相角度分别为：(+3°,-27°），(+9°,-21°），(+15°,-15°），(+21°,-9°），(+27°,-3°）；Ⅱ段母线布置5台整流变压器，移相角度与Ⅰ段母线相同。两段母线共10台整流变压器。

冷却方式：强迫油循环风冷

2.5采用非同相逆并联结构容易出现的问题及改进措施

整流变压器阀侧出线采用非同相逆并联结构，虽然使整流变压器和整流柜的局部结构设计简单，但如果处理不当会带来很多负面影响。由于阀侧出线电流很大，大电流产生强大的磁场，会造成邮箱局部过热，使靠近出线排的金属构件发热，密封件老化，加速变压器油的老化过程，严重时会使油中产生特征故障气体，造成变压器不能正常工作。为了在结构上采用非同相逆并联出线，同时保证整流变压器的安全可靠运行，必须在电磁计算和结构设计上采取相应的措施。

为了在结构上采用非同相逆并联出线，同时又要保证整流变压器的安全可靠运行，从厂家技术人员了解到有以下措施：

1.利用电磁场计算软件对整流变压器的漏磁分析计算后，漏磁大的区域采用磁屏蔽措施，用硅钢片作导磁材料，降低涡流损耗及附加损耗。

2.阀侧箱壁全部采用抗磁钢板制造，箱沿及箱沿螺栓也采用抗磁材料。

3.在适当的区域采用电屏蔽措施，用铝板或铜板作材料，以防止局部过热现象的发生。

4.改善变压器油流的分布，提高冷却效果。

5.合理控制低压导电排的电流密度和接触电流密度。

结论

综上所述，在采用非同相逆并联技术方案会比同相逆并联方案成才略有上升，但两者相比非同相逆并联技术方案具有的技术优势（机构简单，维护空间大；绝缘距离大，安全性提高；整流元件对称压接不宜变形；总损耗降低整流效率提高），在工程设计中应综合考虑。

参考文献

[1]郭林娜，谭梅仙，非同相逆并联整流系统在离子膜烧碱中的应用，技改与创新，2007.6.

[2]李冬林，整流装置非同相逆并联接线的原理，变压器，2009.3.