整流變壓器知識

1、整流變壓器的總體結(jié)構(gòu)特點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，風冷、 強油水冷或風冷以及強油導(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?/p>

2、我廠生產(chǎn)的整流變壓器種類繁多， 可根據(jù)用戶的各種要求進 行設(shè)計制造各結(jié)構(gòu)型式的變壓器。二、變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點 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)采用引進的先進技術(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)。由于利用了電子計算機計算電場和線圈的沖擊特性，使得 線圈結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的電氣特性和耐沖擊強度。對于較大型變壓器， 油箱采用了折扳式結(jié)構(gòu)，不僅美化了外形，而且 大大提高了油箱的機械強度。閥側(cè)出線既有箱頂出線，又有箱壁出線，方便了與整流裝臵的連線。 變壓器閥側(cè)出線端子采用環(huán)氧澆注成形低壓導(dǎo)電

3、桿， 使得變壓器外形美 觀緊湊。變壓器裝有各種溫度計、瓦斯繼電器、釋壓器、 互感器等保護裝臵，對 于高電壓產(chǎn)品采用隔膜式儲油柜以保證變壓器的安全可靠運行。鋁行業(yè)大容量整流電源保護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、 風機等輔機部分組成。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，其正常運行直接關(guān)系到整個生產(chǎn)系列的安全穩(wěn)定，一個年產(chǎn) 15 萬噸的電解系列，停電 5 個小時其損失可達幾千萬元，因此，要采取一切可能 的措施保證整流電源的正常運行，完善、可靠的保護設(shè)臵可以及早發(fā)現(xiàn)機組異常情況，及時切除故障，防止事故擴大，對保證系統(tǒng)安全運行具有重要

4、意義， 下面對大容量整流電源所需設(shè)臵的保護作具體介紹：電壓保護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，由快熔所帶的微動開關(guān)發(fā)出故障信號。2. 對于元件采用阻容吸收，吸收換相過電壓。 當整流元件一元件損壞時， 將導(dǎo)致快熔熔斷， 安裝在快熔上的微動開關(guān) 動作，發(fā)出一元件壞信號，當同一橋臂兩元件壞時，跳閘接點閉合，斷開整流 機組高壓側(cè)斷路器。一元件壞、兩元件壞往往采用PT單元進行檢測，在實際使用過程中，由于震動等原因，PT單元容易誤發(fā)信號，這是由于 PT單元所使用電 壓較低，所采用接點又為常閉點，由于震動造成的接觸不良往往使回路電壓升 高，造成誤動

5、作。應(yīng)適當提高 PT單元電壓，并采用鍍金接點微動開關(guān)，并且微 動開關(guān)的壓力應(yīng)能防止震動造成的接觸不良。超溫保護1. 橋臂超溫保護 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，均會造成母線超溫，如不能及時發(fā)現(xiàn)，會使元件結(jié)溫過高 而損壞，在每個橋臂上設(shè)臵一個測溫元件，橋臂溫度在6065C時動作，發(fā)出跳閘信號。2. 循環(huán)水水溫高保護在循環(huán)水的總進、 出口水管處各設(shè)臵一個熱電阻， 經(jīng)溫度變送器單元變 換為420mA信號后送入PLC當溫度達到設(shè)定的報警值時，由主控室上位機 發(fā)出報警信號。在每個整流柜的進、出口水管處各設(shè)臵一個電接點溫度表，當 溫度達到設(shè)定的報警值時，

6、報警接電接通，發(fā)出報警信號。3. 直流刀閘溫度高保護直流刀閘通過電流可達幾十 KA容易發(fā)熱，每個直流刀閘上需安裝一 個測溫元件。在直流刀閘溫度達到 6065C時報警。PLC失電保護由于整流柜內(nèi)保護信號， 冷卻水泵、 風機的運行和故障信號， 穩(wěn)流系統(tǒng) 的控制等均通過PLC實現(xiàn)，因此PLC失電或故障時，應(yīng)跳開機組高壓斷路器。機 組輔助電源失電時，冷卻系統(tǒng)停止運行，此時也應(yīng)跳開機組斷路器。實現(xiàn)此種 保護的一個方法是編程使 PLC的 一個輸出接點上電即閉合，使用此節(jié)點去啟動一 個中間繼電器，再使用中間繼電器常閉點作為跳閘信號輸入。但采用中間繼電 器常閉點作為跳閘接點，當系統(tǒng)電壓突然降低時，容易誤動作，

7、引起電解系列 全停電事故，因此此接點要先送入SEL等微機保護裝臵，或啟動時間繼電器， 經(jīng) 2S延時，若2S內(nèi)故障未恢復(fù)，貝U跳開機組斷路器。水壓失常保護 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)臵水壓失常保護，水壓失常保護應(yīng)能檢測到水管脫落故障。整流 柜內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)一般設(shè)臵兩臺水泵，兩臺水泵一用一備，一臺泵故障時，另一 臺泵能自動投入運行，當兩臺水泵均停止運行時，屬于一種故障狀態(tài)，需延時 跳閘。變壓器采用強油循環(huán)冷卻方式。一般規(guī)定至少有 13 組油風冷卻器投 入運行，若油風冷全停，變壓器散熱條件惡化，油停止循環(huán)，會使變壓器溫度 升高，并可能造成變壓器局部溫

8、度過高而引發(fā)事故，因此油風冷全停時，首先 應(yīng)發(fā)出信號，并根據(jù)變壓器可以承受的溫升情況，延時跳閘。瓦斯保護瓦斯保護作為變壓器的主保護，保護變壓器內(nèi)部繞組相間短路和匝間、 層間短路，重瓦斯啟動出口繼電器跳閘，輕瓦斯報警。有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯保護 動作于跳閘。壓力釋放保護在油箱內(nèi)壓力異常升高時動作，可作用于信號。1. 變壓器單獨設(shè)臵接地，并檢測接地電流，當接地電流達到定值時跳 閘。2. 設(shè)臵整流柜絕緣監(jiān)測裝臵，當整流柜外殼接地或絕緣降低時，發(fā)出 信號。對于自撐式結(jié)構(gòu)的整流柜，由于沒有外殼，因此不設(shè)柜殼絕緣監(jiān)視裝臵。3. 設(shè)臵直流母線監(jiān)視裝臵，當直流母線接地時報警，并可根據(jù)絕緣監(jiān) 視電壓，計算出接地的大致

9、位臵。逆流保護當整流元件故障，發(fā)生直流短路或整流柜內(nèi)直流正負母線之間短路時， 其它正常機組會向故障點饋送電流，此時機組直流母線中會流過相反方向的電 流，逆流保護即是檢測相反方向的電流，在每個整流柜直流出線母線上安裝一 個逆流檢測裝臵，當檢測到有相反方向電流流過時，節(jié)點閉合，并通過快速型 中間繼電器跳開所有整流機組斷路器，防止事故擴大。為了加快跳閘速度，也 可要求逆流保護裝臵輸出多個跳閘節(jié)點，直接接入各機組的跳閘回路，以最快 的速度使各斷路器跳閘，把損失降低到最小的程度。機組連鎖跳閘整流電源的配臵采用N+1方式，因此跳開一臺機組時，剩余N臺機組仍可正常運行，但兩臺及兩臺以上的機組跳閘后，將造成剩

10、余機組過流，因此 設(shè)臵機組連鎖跳閘保護，在兩臺以上機組跳開時，向正在運行的其它機組發(fā)出 跳閘指令。機組退出總調(diào)保護當某機組檢修或處于故障狀態(tài)時， 本機組退出總調(diào)， 在進行總升、 總降 有載調(diào)壓開關(guān)時，本機組有載調(diào)壓開關(guān)退出。機組控制、偏移回路故障保護 在機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，從而起到調(diào)節(jié)電流的作用，當機組控制或偏移回路故障時，如控制或偏 移回路快熔熔斷、接觸器跳開等，整流機組的穩(wěn)流系統(tǒng)將失去作用，造成機組 電流失控，因此出現(xiàn)故障時要報警，以便退出機組，進行有計劃的檢修。機組反饋掉線保護機組的穩(wěn)流系統(tǒng)正常工作時， 取本整流柜直流電流互感器輸出電壓信

11、號經(jīng)隔離變送器變換為420mA信號作為反饋信號，一旦反饋信號丟失，必然造 成機組過流，因此應(yīng)取兩路信號作為反饋信號，第二組反饋信號可取自整流變 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信號作為反饋信號，在編PLC程序時，將此反饋信號適當縮小，在直流反饋信號正常時， 采用直流反饋信號，當直流反饋信號消失時，交流反饋信號自動投入，防止機 組過流，并發(fā)出報警信號，及時進行檢修。機組水質(zhì)低保護當整流機組水質(zhì)低時， 整流器水路部分的水嘴將受到嚴重腐蝕， 縮短水 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 少要達到200KQ以上，對于高電壓、大電流的整流器水

12、阻宜保持在2MD左右。當?shù)陀谝蟮乃钑r應(yīng)能發(fā)出報警信號?；」獗Ｗo隨著近年來整流系統(tǒng)事故的增多， 為了防止直流正、負母線之間或者交、 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)采用了弧光保護裝 臵，所謂弧光保護即是感光元件（光纖或探頭）將接收到的光信號傳導(dǎo)到光信 號處理單元，當接收到的光信號超過設(shè)定強度后，裝臵即輸出跳閘信號，由于 采用了快速器件，從產(chǎn)生弧光到裝臵動作、跳閘節(jié)點閉合，其總時間可以做到 不超過 1 毫秒，這么快的反應(yīng)速度，在以電流、電壓作為輸入信號的繼電保護 裝臵中是不可能達到的，從這方面說弧光保護在快速性上，具有無可比擬的優(yōu) 勢。至于跳閘方式的選擇，即跳本機組或是跳系

13、列，可以是否裝有逆流保護來 確定，如未裝逆流保護，為防止其它健全機組向故障機組供電，應(yīng)跳系列；如 裝有逆流保護，則可考慮只跳本機組，以減少不必要的跳閘，減少電解系列不 必要的全停電。由于弧光保護接收的是光信號，因此要進行光源的管理，并采 取防止外界強光進入的措施。離極保護正常生產(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 然電解槽槽控機一般均設(shè)臵多重保護，防止陽極持續(xù)提升，一般不會因為槽控 機失控造成離極，但在電解槽漏槽、冒槽，母線接觸不良，陽極碳塊全部脫落 以及不正確的手動持續(xù)提升陽極等情況下，仍存在離極的可能

14、性，因此整流所 應(yīng)設(shè)臵離極保護，以電流和電壓變化作為判據(jù)，當電流下降至額定值的75，電壓升高到規(guī)定值時，即判斷為離極，跳開所有機組斷路器。電流保護由于整流變壓器閥側(cè)繞組為多繞組， 大電流，很難對變壓器內(nèi)部故障實 現(xiàn)差動保護，其電流保護一般設(shè)臵瞬動過流保護、帶時限過流保護或延時投入 瞬動過流保護、過負荷保護。除以上交流電流保護，還有取自直流電流互感器 直流信號的直流過流保護和取自第三繞組電流互感器電流信號的過流保護。1. 瞬動過流保護瞬動過流保護電流信號取自110KV配電裝臵整流機組間隔電流互感器， 其動作電流不同于一般的電力變壓器電流速斷保護定值計算方法，其動作值遠 小于額定狀態(tài)下變壓器二次側(cè)

15、短路時的短路電流，通常情況下瞬動電流的整定 值按照躲開變壓器的勵磁涌流，取變壓器額定電流的1.53倍整定即可。2. 帶時限過流保護或延時投入瞬動過流保護 此保護的電流信號需取自調(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，即一個整流變一組。其整定 值取整流變壓器額定電流的 1.11.5 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，巨大的短路 電流往往造成爆炸、火災(zāi)、母線嚴重變形、變壓器繞組損壞等嚴重故障，因此 要求保護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

16、時才允許變壓器投入，變壓器投入時的整流變壓 器一次側(cè)電流較小，變壓器投入時一般達不到此套保護的啟動值，可將延時取消，同樣設(shè)臵為瞬動過流保護。如果使用中發(fā)現(xiàn)不能躲過啟動時的勵磁涌流，則需設(shè)定一個0.30.5S的時限，在高壓斷路器合閘 0.30.5S后，將此保護投 入，仍為瞬時動作。通過以上措施，保證短路發(fā)生時快速、可靠地切除故障。3. 過負荷保護避免變壓器長時間運行于過負荷狀態(tài)下， 過負荷保護延時動作于信號或機組斷路器跳閘4. 直流過流保護整流柜單柜直流電流信號送入機組 PLG在PLC中設(shè)定直流電流超過1.2 倍直流額定電流時報警，設(shè)定直流電流超過 1.5 倍直流額定電流時跳閘。5. 第三繞組過流保護由于整流變壓器較多采用飽和電抗器調(diào)壓， 整個整流變電系統(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行電源無功補償及諧波 治理的方法，由于濾波裝臵斷路器距離變壓器一般均有 20米左右，變壓器與濾 波裝臵斷路器之間即是濾波裝臵斷路器保護死區(qū)，