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牽引整流電源柜 整流柜

牽引整流電源柜主要為礦山,隧道用架線電機車提供牽引電源.

注: GTA/GTF為原GQA/GQF的換代產(chǎn)品

                         整流柜技術(shù)條件

一、使用條件

　　安裝方式：戶內(nèi)
　　環(huán)境溫度：0～+40℃
　　相對濕度：15～85%RH
海拔高度：小于1000米
　　使用環(huán)境：無劇烈振動和沖擊以及垂直傾斜度不超過5%的場所
　　網(wǎng)側(cè)輸入電壓：380V； 6.3KV；10KV；35KV；110KV；220KV
　　控制回路電源：380V 3相4線。
　　交流電壓、交流電流顯示及閉環(huán)控制信號：來自 PT(三相四線制0-100V)、 CT(三相四線制0-5A)。

二、 主要性能指標(biāo)

控制方式：恒定電流（或者恒定電壓）
直流輸出自動穩(wěn)流精度：穩(wěn)流精度±1‰
觸發(fā)不對稱度≤0.3°
脈沖變壓器采用環(huán)氧澆注環(huán)形變壓器，特性一致、抗干擾、抗強磁場能力強、可靠性高；觸發(fā)可控硅的前沿陡度：≥1A/μs；考慮到可控硅門極功耗;前沿電流：1.5A<I<2A；后沿幅值：0.5A <I<1A，移相分辯率：1μs (0.018度)。
其整流橋臂、快速熔斷器橋臂均采用雙孔銅母排，為了盡可能地減緩電腐蝕的危害，除提高水質(zhì)（電阻率）之外，在水路支路匯流連接時采用科學(xué)的連接方法，盡量避免電腐蝕的危害。
水路采用螺栓緊固接頭，不滲漏免維護
水路全部采用高強度管材
水路全部采用不銹鋼材質(zhì)。

三、 原理簡介

（一）、整流器主電路介紹
整流裝置主回路電聯(lián)結(jié)方式可采用三相橋式整流、六相雙反星形帶平衡電抗器整流（或采用三相五柱變壓器）均可采用同相逆并聯(lián)方式。
1、六相雙反星同相逆并聯(lián)整流電路簡介：
目前國內(nèi)可控硅元件的制造水平已經(jīng)很過硬，元件的耐壓可達幾千伏，在考慮了經(jīng)濟性價比允許的前提下，我們首推六相雙返星形的整流電路，因為可以減少一只管壓降的損耗，特別是對于電壓較低的客戶尤其重要。
整流裝置采用六相雙反星形同相逆并聯(lián)電路，目的是使其中流過大小相等方向相反的電流，以便互相補償，使引線（包括短網(wǎng)、整流柜）周圍的磁通得到最大限度的抵消。也可解決變壓器二次側(cè)的阻抗增大、整流元件間的電流不平衡的問題。亦就是說整流變壓器采用同相逆并聯(lián)措施，可以減弱變壓器外殼的渦流發(fā)熱損耗，還可以使出線端子的電流容量減少二分之一，這種方式同時也消除了變壓器引線的電抗分量壓降，提高了變壓器的功率因數(shù)。
整流裝置采取同相逆并聯(lián)的接線方式，相互逆并聯(lián)整的流臂中產(chǎn)生的磁場相互抵消，避免了散發(fā)磁場在周圍鐵磁材料制成的外殼或框架中所產(chǎn)生的渦流損耗，正是由于這種接線方式，大大減少了整流變壓器到整流臂回路的電抗分量壓降，降低了損耗，節(jié)約了能源。
建議選擇帶有載調(diào)壓開關(guān)的整流變壓器（有載調(diào)節(jié)開關(guān)為粗調(diào)節(jié)，晶閘管為細調(diào)節(jié)）。根據(jù)可控硅控制角的變化來自動調(diào)整有載調(diào)壓開關(guān)的檔位，保證可控硅控制角在5°～20°內(nèi)運行，從而提高變壓器的運行效率，達到變壓器經(jīng)濟運行，大幅度降低了變壓器的空載損耗。
整流器輸出電流較大時，采用每個整流臂由多只可控硅元件并聯(lián)電路，加大每個整流臂的電流容量，電流儲備系數(shù)（裕度）為2 ～ 5倍以上。整流裝置的直流輸出側(cè)，裝有直流電流測量裝置與電壓變送器，作為直流電流和電壓反饋元件，將采樣信號送到微機主、副控制器。
2、箱體結(jié)構(gòu)防磁
本公司箱體結(jié)構(gòu)采用三種材質(zhì)：第一，箱體骨架全部采用不導(dǎo)磁鋼板彎曲焊接制成；第二，箱體骨架大部分采用冷軋鋼板彎曲焊接制成，小部分采用不導(dǎo)磁鋼隔斷磁路；第三，對于電流較小的設(shè)備，全部采用冷軋鋼板彎曲焊接制成。以上三種方式滿足不同客戶要求。
3、水路接頭采用螺栓鎖緊
整流元件水冷卻器、整流橋臂、快速熔斷器橋臂的水路連接，首先采用科學(xué)的連接方法，盡可能地減緩電腐蝕的危害，同時淘汰了傳統(tǒng)使用的喉箍，采用不銹鋼材質(zhì)的螺栓和螺母鎖緊的方式，在熱態(tài)運行時保證做到不滲漏。
4、全部雙孔銅排和普通銅排防腐處理
本公司對銅排的防腐采用兩種方式：第一，首選823防腐涂料處理，要首先對銅排和823加溫到所需溫度，即進行浸入處理，然后進烤箱加熱到一定溫度和一定時間進行固化。經(jīng)過這樣處理的銅排，在運行現(xiàn)場的環(huán)境中使用，可以保持十年本色。第二，采用傳統(tǒng)的鍍錫處理。其主要優(yōu)點是比較經(jīng)濟。
（二）、微機雙控簡介
控制回路主要由微機控制器、穩(wěn)流控制系統(tǒng)、PLC監(jiān)控系統(tǒng)、觸摸屏人機界面、溫度檢測系統(tǒng)、上位機組成。

系統(tǒng)控制回路框圖（COM-通訊口）
穩(wěn)流控制系統(tǒng)，采用雙控制熱備用無擾動控制系統(tǒng)同時在線工作，實現(xiàn)雙控板自動無擾動切換，自動切換時間為零。
雙控板(數(shù)字電流調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器單元)與PLC采用RS485通訊方式來優(yōu)化控制系統(tǒng),減少了配線、線圈繼電器、充分發(fā)揮了數(shù)據(jù)信息量。
在人機界面(觸摸屏)上進行電流的數(shù)字給定，手動/自動工作方式切換、運行通道切換。這樣使用方便直觀，所有系統(tǒng)參數(shù)均可在線修改，達到“即改即用”的效果。
溫度檢測板實現(xiàn)所有晶閘管溫度的檢測，并通過RS485通訊方式上報PLC。整流器的每個可控硅實時溫度監(jiān)控并通過觸摸屏顯示運行狀況，測量可控硅管殼溫度，通過溫度顯示屏設(shè)置溫度上限報警，報警后立即上報PLC、觸摸屏、上位機。
整流器電流信號取自DCC或交流CT，兩者互為熱備用。

控制系統(tǒng)設(shè)計為數(shù)字控制系統(tǒng)，利用雙通道在線控制,兩通道互為熱備用，工作通道故障時，自動切換到備用通道工作，電流無波動，不造成停產(chǎn)。亦就是說熱備用控制器任意一個部件故障，不造成停產(chǎn)，并可不停電更換故障部件。控制系統(tǒng)故障自診斷功能要求數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器，對主控板的下列單元實時監(jiān)視、診斷，如對 A/D 轉(zhuǎn)換器、基準(zhǔn)電壓、參數(shù)存儲器、通訊接口、同步電路、CPU等。發(fā)生故障后，在數(shù)控操作器或觸摸屏上顯示相應(yīng)的故障。熱備用控制器對直流輸出進行監(jiān)視，能識別輸出電流缺波、振蕩等故障。所有控制電路板出廠前按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行了調(diào)試和質(zhì)量檢驗, 控制單元具備互換性。在更換數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器后，無需重新調(diào)試,就可自動將運行通道的所有系統(tǒng)參數(shù)拷貝到新?lián)Q的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器上，投入即可使用。

四、 主要功能
 　
1、交直流電流反饋熱備用：如果同時將直流反饋信號及交流反饋信號送入控制柜，數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器將交流反饋信號進行校正，并可選擇采用何種反饋信號供穩(wěn)流調(diào)節(jié)使用，另一路反饋信號做熱備用，確保只要有一路反饋信號正常，就可穩(wěn)流運行。
2、電流反饋消失保護功能：設(shè)備在正常穩(wěn)流運行時，如果直流電流傳感器和交流互感器都發(fā)生故障造成反饋信號丟失時，自動切換到手動開環(huán)控制，保持故障前的控制角和電流，直流輸出不產(chǎn)生沖擊電流，無擾動,不造成意外停產(chǎn)，并發(fā)出缺交流反饋、缺直流反饋報警信號。
3、有載開關(guān)自動升/降換擋功能：自動調(diào)整整流變壓器有載調(diào)壓開關(guān)的檔位，使控制角度運行范圍在5°～20°，確保整流裝置產(chǎn)生最小的諧波電流,平均自然功率因數(shù)≥0.92。（此功能僅限于變壓器帶有載開關(guān)的設(shè)備）
4、回零保護功能：當(dāng)高壓開關(guān)因故障跳閘時，給定信號自動回零；當(dāng)高壓開關(guān)重新合閘時，不會產(chǎn)生沖擊電流。
5、電流線性軟起動功能：當(dāng)整流器開機時，突加很大的給定信號時，輸出電流是緩慢的線性增加到設(shè)定值。
6、外部過電壓保護功能：外部過電壓主要是指操作過電壓、雷電、電網(wǎng)波動引起的過電壓。保護措施在整流器的交流側(cè)設(shè)置大容量過壓吸收保護器。
7、內(nèi)部過電壓保護功能：內(nèi)部過電壓主要是指換相過電壓和快熔熔斷時產(chǎn)生的過電壓。保護措施是在整流臂、快熔臂間并裝阻容吸收裝置。
8、過流保護功能：當(dāng)元件因擊穿發(fā)生的閥側(cè)短路時，串聯(lián)在故障支路的快速熔斷器應(yīng)立即分斷并隔離該支路，防止故障擴大。元件擊穿損壞后就會造成快熔熔斷，有一只損壞時，發(fā)出警告信號；同臂上有多只損壞時（具體只數(shù)根據(jù)合同的不同而改變），發(fā)出緊急跳閘信號.當(dāng)輸出電流≥105%Id時，發(fā)出警告信號； 直流過電流保護當(dāng)輸出電流≥120%Id時，內(nèi)部封鎖脈沖（降電流到零）并發(fā)警告信號。（如果用戶有特殊要求可根據(jù)用戶要求進行修改）
9、冷卻系統(tǒng)故障保護功能：當(dāng)冷卻水水壓降低時（柜內(nèi)）發(fā)出報警信號，延時一段時間后水壓未恢復(fù)正常發(fā)出緊急跳閘信號，有斷水延時保護。當(dāng)冷卻水的總出水溫度超高、橋臂上溫度超高時發(fā)出報警信號。
10、過壓吸收回路故障保護功能：當(dāng)外部產(chǎn)生很強的過電壓時，串聯(lián)在吸收回路里的熔斷器會熔斷，熔斷器上裝設(shè)的微動開關(guān)，會將信號傳至PLC中，顯示在觸摸屏和上位機上；并報警提示用戶用時更換。
11、控制系統(tǒng)自診斷功能：系統(tǒng)實時監(jiān)視通訊、同步信號、CPU、脈沖觸發(fā)等組件。一旦發(fā)現(xiàn)故障后，及時報警并在觸摸屏中顯示故障信息。
12、溫度監(jiān)控功能：對每個可控硅實時溫度進行監(jiān)控，以便運行過程中可隨時了解整流器中每支晶閘管的運行情況。
13、無擾動切換功能：雙控系統(tǒng)可手動、自動無擾動切換主控板（切換時間為零）。
14、振蕩檢測切換功能：PLC實時監(jiān)測直流輸出電流，發(fā)現(xiàn)直流振蕩時，經(jīng)PLC發(fā)出指令由工作控制系統(tǒng)強行地切換到備用控制系統(tǒng)。
15、人工操作功能：在觸摸屏上可操作電流上升、電流下降、有載升壓、有載降壓等。（受權(quán)限保護，進入如下窗口后只有密碼正確，才能進入操作界面）

輸出電壓：電壓設(shè)定值，設(shè)備電壓環(huán)升壓，為了計算軟起時間、軟停時間。
輸出電流：設(shè)備輸出電流的設(shè)定值。
軟起時間：輸出直流從0V上升到輸出電壓設(shè)定值的時間可在1～200秒內(nèi)調(diào)整（如果200S不能滿足用戶要求，可根據(jù)要求更改）。
軟停時間：輸出直流從輸出電壓設(shè)定值下降到0V的時間可在1～200秒內(nèi)調(diào)整（同上）。

17、實時監(jiān)控功能：可以監(jiān)控整流器、水冷卻器、變壓器的工作狀態(tài)，故障信息等等。

18、故障查詢功能：設(shè)備將出現(xiàn)的故障記錄在故障報告界面中，可以方便用戶查詢，準(zhǔn)確快速的排除故障。



五、 主要特點

1、設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計為數(shù)字控制系統(tǒng)，利用雙通道在線控制,兩通道互為熱備用，工作通道故障時，自動切換到備用通道工作，電流無波動（切換時間為零）。此項技術(shù)已經(jīng)通過了《國家電力電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心》的檢驗，并且此技術(shù)已申請了國家發(fā)明專利（專利名稱：晶閘管電源雙控系統(tǒng)無擾動切換電路，專利號：ZL 2004 2 0015675.5）。
2、 溫度監(jiān)控系統(tǒng)
目前市面上多數(shù)設(shè)備用均流儀來間接監(jiān)控晶閘管的運行狀況，而我公司則選用測量晶閘管的溫度來監(jiān)控晶閘管的運行狀況。晶閘管損壞的主要原因是溫度過高，在電化學(xué)產(chǎn)品中引起晶閘管溫度過高的并非只有電流過大，還有冷卻支路存在問題，接觸電阻偏大等等。例如我公司運行在某現(xiàn)場的設(shè)備中，曾經(jīng)有一臺整流器其中的一支晶閘管溫度偏高其它的十來度，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)這臂的均流系數(shù)為0.97，且溫度高的并不是電流最大的，后來查出是由于接觸電阻偏大造成的。


溫度超高報警（報警值可以更改）

恢復(fù)正常后溫度顯示

3、熔斷監(jiān)控系統(tǒng)
通過熔斷檢測裝置將所有快熔的當(dāng)前工作情況通過通訊的形式上報至PLC，并將總的報警信號通過一對無源開點的形式上報至PLC，觸摸屏、上位機中顯示設(shè)備中所有快速熔斷器的工作狀態(tài)，并且出現(xiàn)故障后可以快速定位的找到已損壞快熔的位

置。上圖是模擬了FU41炔速熔斷器故障的情況，顯示在觸摸屏上FU41的位置在整流柜中從右邊數(shù)第2個臂、從上邊數(shù)第1個快速熔斷器。
4、參數(shù)設(shè)置、人工操作受權(quán)限保護，防止非工作人員操作，并且具有二級權(quán)限的人員進入權(quán)限界面后可以修改一級權(quán)限。



八、 上位機

8.1幫助界面（F1）

8.2狀態(tài)選擇界面（F2）

8.2.1整流器狀態(tài)界面（F2-A）

8.2.2變壓器狀態(tài)界面（F2-B）

8.2.3水冷卻器狀態(tài)界面（F2-C）

8.2.4 PLC狀態(tài)界面（F2-D）

8.2.5可控硅溫度狀態(tài)界面（F2-E）

8.2.6熔斷器狀態(tài)界面（F2-F）

8.3設(shè)置界面（F3）注：在此界面下更改參數(shù)需要先操作8.8，設(shè)置功能受權(quán)限保護。

8.4主顯示界面（F4）

8.5操作界面（F5）注：在此界面下人工操作需要先操作8.8，操作功能受權(quán)限保護。

8.6曲線選擇界面（F6）

8.6.1歷史曲線界面（F6-A）

8.6.2即實曲線界面（F6-B）

8.7報警選擇界面（F7）

8.7.1歷史報警界面（F7-A）

8.7.1歷史報警界面（F7-A）

8.8訪問界面（F8）用戶只有正確的輸入口令才可以操作受權(quán)限保護的功能。

8.9權(quán)限界面（F9）用戶可通過此界面修改權(quán)限。

8.10打?。?span lang="EN-US">F10）根據(jù)用戶要求打印
8.11事件界面（F11）
記錄用戶登錄、注銷的時間，方便于查詢?nèi)斯げ僮鳌?shù)更改的時間，人員。

8.12系統(tǒng)界面（F12）注：在此界面下操作需要先操作8.8，此功能受權(quán)限保護。

KHS電解、電化學(xué)產(chǎn)品外形尺寸參考　　　　　　　　　　　　　　

九、 KHS電解、電化學(xué)產(chǎn)品外形尺寸參考

十 、微機雙控?zé)醾溆脽o擾動切換電化學(xué)整流設(shè)備綜述

全數(shù)字微機雙控器，兩套控制器的結(jié)構(gòu)完全相同，當(dāng)一套控制器運行時，另一套自動轉(zhuǎn)為在線熱備用。（反之亦然）一旦主控制器發(fā)生故障，備用控制器立即自動運行，原主控器脫離在線控制，并報警，同時保證兩個控制器切換過程中，直流電流、電壓輸出保持不變，切換時間為零（原理發(fā)明專利）?？刂葡到y(tǒng)采用無靜差PI調(diào)節(jié)，自動穩(wěn)流精度達1‰?？赏ㄟ^良好的人機界面在觸摸屏上進行設(shè)定、操作和顯示，并具有在線修改功能和斷電記憶功能。
控制系統(tǒng)可自動操作有載開關(guān)檔位，使可控硅控制角保持在5~20度范圍內(nèi)，提高運行時的功率因數(shù)和效率。整流設(shè)備可以通過通訊網(wǎng)絡(luò)和上級微機組成DCS控制系統(tǒng)。
觸摸屏和計算機可以同時或分別對整流設(shè)備的有關(guān)參數(shù)（直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、冷卻水溫度、冷卻水壓力、控制角、有載開關(guān)擋位和變壓器油溫等）進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)儲存、事故報警、記錄、分析、報表、打印等等功能，并可調(diào)節(jié)整流設(shè)備輸出的直流電流或電壓。
整流設(shè)備還具有可控硅元件的溫度檢測系統(tǒng)，通過溫度檢測可以了解可控硅元件的均流情況，分析元件的運行狀態(tài)，掌握元件的老化程度，特別是及時發(fā)現(xiàn)水路不暢或水路堵塞。
微機雙控?zé)醾溆脽o擾動切換電解、電化學(xué)整流裝置，電流可達30萬安培，可帶PLC、觸摸屏、HMI、PC機、上位機等，穩(wěn)流精度千分之