一、整流柜介绍
大容量整流装置是一种将三相工频交流电转换成电压可调的直流电的装置。本整流柜承担该装置中的转换功能。其适用场合主要有镁、铝、盐及其它金属电解，石墨、碳化硅电炉及其它类似的负载。
二、结构简述
整流柜为户内式结构，基本由槽钢、角铁及薄钢板焊接而成，并设有带玻璃窗的门。柜内装有12 个整流臂及12 个快速熔断器臂。柜内配有继电、配电、保护等系统，并装有端子排，以便对外连接。柜内装有用于冷却用的水管，水压测量头装在进水水管口附近，水温测量头装在出水水管口附近，引出水压、水温信号至控制柜。
可控硅整流柜内还装有脉冲变压器板及脉冲指示板，从控制柜来的脉冲信号经脉冲变压器分配给同电位整流排上的晶闸管，当脉冲正常时，脉冲指示板上的发光二极管会发光。
三、环境要求
A.海拔不超过1500M；
B.环境温度不低于-10℃；不高于+40℃；
C.整流器安装于户内使用, 并应通风良好；
D.一次冷却水的温度不低于+5℃，不高于+35℃，水质为纯水；
E.整流器停止使用期间，环境温度不低于-30℃（无冷却水时），+1℃（有冷却水时）；
F.空气最大相对湿度不超过90%（相当于空气温度20±5℃时）；
G.没有导电、易爆易燃尘埃、没有腐蚀金属、破坏绝缘的气体；
H.无强烈振动和冲击以及垂直倾斜度不超过5°的场所。
四、型号代表的意义
五、工作原理
本柜主电路采用同相逆并联三相桥式整流电路，其基本原理：把两个相同三相桥式整流联结，从结构上按相位相同、电流方向相反组合在一起，构成自二次绕组直到整流臂的两组相反极性引线尽可能靠近的配置，其通过的电流在任何瞬间都大小相等、方向相反，使各自所产生的交变磁通在两逆并导体的外部相互抵消之机理，从而大大减少各部分线路电抗，并增加相间、臂间阻抗的对称性，从根本上解决大电流的交变磁通所引起的壳体局部过热，电抗压降增大，并联元件均流下降，损耗增大等特殊问题，有利于提高机组效率与功率因素。
六、整流柜安装
A.整流柜应接地安装（如采用绝缘法安装则应安装在瓷瓶上）；
B.整流柜应与变压器、电解槽尽可能靠近；
C.整流柜四周应保留适当的检修位置；
D.整流柜底部应开一条电缆沟，安装控制电缆、进出水管及相应的一次、二次冷却
系统；
E.整流柜交直流母线，其电流密度不大于1.0 和1.2A/mm2。
七、产品系统的保护功能
7.1水系统保护
首先由水压表提供一路DC24V 电压给压力传送器，压力传送器反馈一路4-20mA 信号给水压表，水温信号由PT100 热敏电阻产生信号送到水温表。当压力太高、太低或温度过高、过低时，通过801 与P01、P02 向控制柜发出报警信号。
7.2电气回路保护
7.2.1过压保护
电力电子器件对电压非常敏感，一旦外加电压超过器件所允许的最大额定值，器件将立即损坏。因此，应分析过电压产生的原因，予以抑制。
7.2.1.1过电压产生的原因
A. 雷电引起的过电压；
B. 交流电源接通，断开引起的过电压。通常由于供电变压器网侧联分合，熔断器熔断时，通过变压器电磁感应耦合或绕组分布电容静电感应耦合产生；
C. 换向过电压：由于晶闸管与全控型器件以并联的二极管在换向结束后，不能立即恢复阻断能力，所以有较大的反向电流流过，而当阻断能力恢复时，反向电流减小到0，反向电流突变会因线路电感存在而在器件两端产生过电压；
D. 直流侧产生过电压，通常由于分断回路电感大，或者分断电流大产生；
E. 突断过电压，全控型器件开关速度快，当器件突断时，正向电流突变会因线路电感存在而在器件两端产生过电压。
7.2.1.2过电压的保护和和抑制
采用非线性元件吸收过电压能量，RC 电路接于变压器的阀侧及直流侧。
7.2.1.3过电压保护的分类
A. 操作过电压保护:
采用高能氧化锌压敏电阻RV1～6“ △” 联接吸收操作过电压，并在其中串有熔断器FU41～46，而且还配有报警装置，熔断器熔断后，通过801、P03 发出报警讯号。其原理图如下：
B. 换向过电压保护：
在每臂硅元件两端并有由电容C1-1～12-3 及电阻R1-1～12-6 组成的吸收电路，吸收换相过电压。并在其中串有熔断器 FU21～32，而且还配有报警装置，熔断器熔断后，通过801、P03 发出报警讯号。
7.3硅元件保护
当硅元件击穿短路时，与其串联的快熔熔断，其内的辅助熔丝亦熔断并顶出红色顶杆，闭合微动开关，报警指示板上指示灯V1 亮，同时通过245、0V 发出报警讯号至控制柜内。
7.4桥臂过热保护
当整流桥臂的双孔母排温度超过60±5℃时，贴在其上的“温度继电器”ST吸合，“报警指示板”上指示灯V1亮，同时使辅助变压器二次线圈内产生几百毫安电流，串接其内的电流继电器动作，并通过801、P04 向控制柜发出报警信号。
7.5脉冲单元保护
从控制柜来的脉冲信号561A（561B）～566A（566B）经过功放（功放板在控制柜）到脉冲变压器分配给同电位整流排上的若干只晶闸管，当元件导通时，脉冲指示板上的发光二极管会发光。
八、调试与使用
8.1准备工作
8.1.1水压上下限及量程设置
设置水压表主、副屏显示、上/下限、模拟量参数，调置方法如下。
（1）一路水压报警值设置
（2）一路水压低报警设置
（3）小数点设置
（4）水压传感器类型设置
（5）水压传感器模拟量输入下限设置
（6）水压传感器模拟量输入上限设置
（7）水压传感器模拟量输出类型设置
（8）水压传感器模拟量输出下限设置
（9）水压传感器模拟量输出上限设置
8.1.2水温上下限及量和设置
正确设置水温表主、副屏显示、上/下限、模拟量参数，设置方法如下。
（1）二路水温报警值设置
（2）二路水温高报警设置
（3）温度传感器类型设置
（4）温度传感器模拟量输入下限设置
（5）温度传感器模拟量输入上限设置
（6）温度传感器模拟量输出类型设置
（7）温度传感器模拟量输出下限设置
（8）温度传感器模拟量输出上限设置
（9）附屏显示通道设置
8.1.3过压吸收保护检查
a、换相吸收：
检查吸收回路的接线，RC 串联后，一端接直流，另一端接交流，切记电容是串联在回路中，不能被单独甩开，否则交直流排短路。检查电阻是否虚焊，并记录元件参数。
b、操作吸收：
检查吸收回路的接线，回路流线（AC→快熔→电阻→电容→大地），切记电容是串联在回路中，不能被单独甩开。检查电阻是否虚焊，并记录元件参数。
提示：
a、注意电容一定要串联到回路当中；
b、换相吸收的电阻经常性出现虚焊、断脚。
8.1.4快熔
首先要调节好快熔报警板单快熔（4.5V）和多快熔基准电压（6.5V），工作电源15V。
8.1.5绝缘降低
确认工作电源正常工作；确认将MM1和MM2短接，EE1和EE2短接。
8.2保护系统（继电）实验
保护系统试验应与控制柜（稳控柜）连机进行，目的是校验各部分的连线是否正确，各机构动作是否灵敏。以确保后续各项实验能顺利进行。主要采用模拟故障的方法进行。
8.2.1二次供电
当控制柜的电源进线（U、V、W、N）供电后，合上其锁开关SA1，控制电源投入工作，用万用表可在整流柜外引端子U2、N 上量得AC220V 电压。
8.2.2操作过电压吸收
用平口螺丝刀（或手工钢锯条）拨动报警熔断器上的报警微动开关，使报警信号线P03与公共线801连通，控制柜上相应的指示灯会亮，外引信号也同时产生。按动控制柜上复位按钮，故障报警现象消失。逐一拨动所有微动开关，均会出现上述现象，则表明该部分处于正常工作状态。
8.2.3桥臂过热
在元件母排靠汇流母排侧的固定支架处有一温度继电器（ST1），用导线短接该温度继电器的两引线，“报警指示板”上桥臂过热指示灯V1亮。同时，报警信号线P04与公共线801向控制柜发出报警信号，控制柜的相应机构动作，复位后，故障报警消除。
逐一将12根桥臂按上述方法实验后，则表明该部分竞价工作已处于正常工作状态。
8.2.4快熔熔断报警
与操作过电压一样，用平口螺丝刀将快熔的报警微动开关拨动，这时可发现“报警指示板”上的快熔熔断指示灯 V1亮，同时报警信号线P05、P06 与公共线8001 连通向控制柜发出报警信号，控制柜上相应机构动作，并有相应指示。按复位按钮后恢复正常。
逐一拨动每只快熔上的微动开关，均能得到上述结果。
同时拨动同一桥臂上的两只快熔的微动开关，除出现上述报警、指示外，还应发出跳闸信号。这就表明该部分处于正常工作状态。逐一对12 组桥臂进行试验均应得到该结果。
8.2.5冷却系统实验
（1）调节水温表的上限报警值，当其设定值低于实际值时，报警信号线P02与公共线801应能可靠地向控制柜发出报警信号，且控制柜也能发出相应的指示，相应的机构也进行动作，重设上限报警值至正常参数，按控制柜复位按钮，该故障会消失。两块水管均应进行上述试验。
（2）与调节水温表一样，调节水压表的下限报警值，当其设定值高于实际值时，报警信号线P01与公共线801会短接可靠地向控制柜发出报警信号，且控制柜也能发出相应的指示及相应的机构也进行动作，重设下限报警值至正常参数，按控制柜复位按钮，该故障会消失。该试验完成后，应将水压报警下限定于 0.08Mpa（0.8kg/cm2）处，上限一般不作整定（置0.25Mpa处）。
（3）上述检查完成后，启动一次冷却水泵，检查整流柜水压，水温指示是否正常，并核对与冷却器的指示是否一致。若差异过大，则应进行相应的仪表校验。调节供水阀门，使整流柜上压力指示为0.2Mpa，检查整流柜内有无渗漏、水路不流畅等现象，如有则应迅速排除。逐步加大供水阀门，使整流柜内水压达0.3Mpa，维持2—3 小时，应无渗漏，水路不流畅等现象，如有应迅速排除。
（4）上述完成后，从冷却器的排水口处，取冷却水样进行水质化验。水质的优劣，对设备能否正常运行关系重大，千万要引起足够的重视，以免造成母排内壁结垢，电蚀严重等不良后果。
8.3耐压试验
1．详细核对交、直流母排连接及各组成部分相互之间的接线是否准确；
2．检查各组成部分的绝缘强度。
a) 首先将晶闸管阴、阳极，控制极用裸铜线短接，并将弱电回路元件短接或脱离电气连接（若未短接或脱离，将会在绝缘试验时击穿硅元件和低压电器），同时用压缩空气排尽冷却水系统的积水。特别是在现场时，整流柜同控制柜的连接线一定得甩开，尤其是进PLC 模块的信号线。另外换相吸收和操作过压吸收的电阻，电容，快熔一定要短接好，防止高压击穿！
b) 主回路、辅助回路之间及各自对柜体和正、负极之间分别加工频2KV，1 分钟应无击穿。
c) 拆除上述短接线，用万用表测正、负母排之间应有二极管特性。
附：以上准备工作主要是针对厂内调试，现场调试调主要看二次进线有没有连接错。为保证整流柜运行的可靠，跳闸回路的顺畅是必不可少的。比如在出现多快熔熔断时，应立即跳闸，而不要通过通讯，以防通讯故障时不能跳开主回路。
8.4空载实验
顺利完成以上试验，并且跳闸信号能准时，准点动作。才可以进行本项试验。（注意：直流刀开关应分断！）
将整流变压器有载调压开关调至最低电压档位，然后合高压油开关，逐渐电压升至最额定电压位置，并记下各档位的电压数据，持续额定空载试验24h（最低不得少于4h）。
空载试验一般用电炉丝作假设负载，电炉丝选用型号2KW/220V，选用数量根据柜子的耐压，一般按一根承受200V 电压。假如整流柜额定电压500V，那么就得选用3根电炉丝！
8.5短路实验
8.5.1二极管型整流器
在空载试验正常后，才能进行本项试验。
计算变压器最低输出电压，确保其最低电压低于变压器短路阻抗压降，否则不能进行该项试验（该数据由变压器制造厂计算后给出）。
首先接通继电保护系统、冷却系统，然后在直流刀开关出口端外将正、负母排短接。（在铝厂一般由甲方电解车间工作人员完成准备工作）
将有载开关调至最低电压档，合高压油开关，由有载开关升压使输出直流为 25%IdN，工作30min，逐步升到 50%IdN，再升到75%IdN,检查元件均流和熔断器、母排、直流开关的温升，若正常，则可升至100%IdN。
8.5.2可控硅型整流器
根据现场的实际情况，短路负载 R 用φ76 的不锈钢水管约7 米～10 米，制作成环形、U字形结构，一头为进水（用橡皮水管连接），另一头为出水。
短路负载的两头分别焊接 200*10 的铜排接于直流传感器后面的输出母排上（直流刀开关要在闭合的状态），但直流母排与电解槽不能接上！
按上述条件制作的负载进行负载试验，直流电流可达到5-7KA 左右。
做负载试验要检测以下几点内容：
A. 检测整流柜内每个元件是否导通；
B. 检测元件间、桥臂间的均流系数；
C. 检测变压器CT互感器反馈回路是否A B柜接反？反馈回路的互感器同名端是否接线正确；
D. 控制回路的闭环调节是否正常；
E. 调节好数字调节板上直流反馈与交流反馈值的平衡度，以便交直流反馈监视时不会出现
反馈异常；
通过以上试验的整流柜，如果以上检测内容都达到设计要求，就完全具备带电解槽的要求。
在短路试验时，如是晶闸管稳流系统，则应同时将脉冲的特性进行测试，具体测试方法详见控制柜的说明书。
在100%IdN 时测量并调整均流，使之保证均流系数K≥0.85。短路实验也应同空载试验一样记录各组电流、电压数据。
8.6厂内调试
8.6.1厂内数据收集的分类
厂内数据通常可分为：技术数据、结构数据、生产流程数据、测试环境数据等几大类。这些数据的基本定义如下：
1) 技术数据：是指需要在调试过程中才能确定的相关参数，如：初始定相角电压、过流的
限幅值等。不能一次就能确定的参数都属于技术数据的收集范围。对于一次就能确定的
数据，则采用调试规范的方式将其规范起来，并通过对技术数据的分析逐步扩大可规范
数据的范围。
2) 结构数据：是指构成当次调试设备（对象）的所有零部件的相关参数，这些参数是在采
购时就由供应商确定好了的，结构数据的种类、内容特别多，因此要特别注意数据的真实性，可能有部分员工为了应付考核，照抄技术图纸或随意填写，而不是从装配的实际状况来获取数据的。
3) 生产流程数据：是指当次调试设备（对象）的制作者的基本情况，如：谁布线、谁装元件、谁装快熔、谁吊装主回路、谁进行冷却回路的装配、紧固件由谁作业、完工时间、施工周期、交货状况（是一次性交货还是分批次交货）等等。
4) 测试环境数据：是指厂内调试时使用测试工具的基本情况、测试电源是网电还是自发电、是联机调试还是分开测试、联机时对应的编号等等。
8.6.2厂内数据收集的方法
对于同一批次、同一厂家的设备来讲结构数据和测试环境数据通常差异很小，我们可以以批次为单位、以填写表格的方式进行收集，以订单为单位进行归档。对于生产流程数据以同一批次、同一厂家、同一班组、同一张表格来完成。对于技术数据只能是以单台或单套来统计收集了。调试人员用纸质文档的方式向部门提交数据，部门内勤人员负责将这些资料形成电子文档，并将纸质文档建档归案。
8.6.3厂内数据收集的内容
数据收集的内容除常规内容外（可在表格设计时制作成标准表头），重点放在结构数据上。可将整流柜和控制柜划分为若干个功能区域，每个功能区域用一张或几张表格来记录数据。如整流柜的吸收回路：可设置《操作过电压吸收回路参数记录表》和《换向过电压吸收回路参数记录表》两张表格。表格记录以下内容：电容的生产厂家、生产日期、颜色、外形、制作模式、安装方式、安装位置、电容的设计型号和容量、电容的实际装配型号和容量、更改原因等。
整流柜和控制柜的分区可采用先细分，再逐步合并的方式进行。
8.7现场调试
数据收集的内容除常规内容外（可在表格设计时制作成标准表头），重点放在结构数据上。可将整流柜和控制柜划分为若干个功能区域，每个功能区域用一张或几张表格来记录数据。如整流柜的吸收回路：可设置《操作过电压吸收回路参数记录表》和《换向过电压吸收回路参数记录表》两张表格。表格记录以下内容：电容的生产厂家、生产日期、颜色、外形、制作模式、安装方式、安装位置、电容的设计型号和容量、电容的实际装配型号和容量、更改原因等。整流柜和控制柜的分区可采用先细分，再逐步合并的方式进行。
九、均流系数测试
9.1均流系数K的计算
K ——同一桥臂整流管均流系数
∑Ii ——并联支路整流管总电流值
N ——并联元件个数
Imax ——同一桥臂元件最大电流值
当K 低于0.8 时，应及时调整。
9.2均流劣化的原因
A．并联二极管或晶闸管正向压降不一致；
B．二极管或晶闸管的压紧力大小不一致；
C．二极管或晶闸管与母排，散热器的接触面不平整或有氧化层；
D．并联快熔内阻不一致。
9.3均流的调整方法
1) 测量每只二极管或晶闸管的电流（我们一般是通过测快熔上的压降来统计均流系数的）；
2) 找出电流最小的一、二只管；
3) 松开电流变小的晶闸管的固定 M16 螺母，用手来回转动元件，再将 M16 螺母拧紧，此
法可消除接触面轻度氧化与不平，通电后，电流立即上升，均流恢复正常；
4) 氧化严重时，可取下晶闸管，用金相砂纸打磨后，再拧紧即可；
5) 上述方法无效时，用 VF 相近的硅元件取代原电流变小的硅元件；
6) 更换快熔。
上述调整工作建议在断电时进行，带电调整难度较大，一定要由有经验者在做好各项绝缘安全措施下进行。 十、整流器的操作及维护
10.1整流器运行操作步骤
1) 接通控制柜电源，一、二次冷却系统及电流测量、保护系统等；
2) 将直流刀闸合闸；
3) 合上高压隔离开关；
4) 合上高压油断路器，观察直流输出电压、电流；
5) 调节有载开关与控制柜电位器至所需电流。
10.2整流器停机步骤
1) 将电位器降至零位；
2) 将高压油断路器分闸；
3) 切断隔离开关；
4) 将直流刀闸分闸；
5) 切断控制系统，稳流系统电源；
6) 停纯水冷却系统（若环境温度低于 0℃时，应排空一、二次冷却水）。
10.3离子膜化工整流设备送电程序
随着化工工艺水平的不断提高，氯碱行业普遍采用离子膜工艺进行电解。国内采用的离子膜电解槽大致有：旭化成、氯工程、伍迪、旭霄子、北化机等。所有这些电解槽的制造厂家都采用一台整流器+一台极化整流器对一个电解槽进行供电。
送电程序：
1）把极化整流器和整流控制柜的控制电源送上,此时控制柜应无任何报警，控制板上的脉冲正常。
2）如果用户选择自动投入极化整流器
A.把极化整流器面板上的选择开关置于自动位置；
B.合上极化整流器的控制电源；
C.合上极化整流器相对应的控制柜的控制电源，此时，极化整流器会自动启动；
D.按工艺要求，调节极化整流器面板上的闭环给定电位器，使极化整流器的电流达到工艺要求；
3）如果用户选择手动投入极化整流器
A.把极化整流器面板上的选择开关置于手动位置；
B.合上极化整流器的控制电源；
C.合上极化整流器的启动按钮，极化整流器启动；
D.按工艺要求，调节极化整流器面板上的闭环给定电位器，使极化整流器的 电流达到工艺要求；
4）纯水冷却器运行，使整流柜的水压显示达到0.12MPa。
(注：纯水冷却器在正式送电前一至两天就让它一直运行，没有特殊情况不要停下来，以便把气泡排尽。)
5）当电解槽的温度达到一定程度时，整流柜开始对电解槽供电
A. 合上正负直流刀开关
B. 确认纯水冷却器在运行状态，并且水温水压正常
C. 合高压隔离开关
D. 合高压油开关
E. 调节调压开关到合适的档位
F. 确认所有的给定值在0 位
G. 确认控制柜面板上的选择开关（或触摸屏的设置）在正确的控制位置
H. 合控制电源
I. 合强触发电源
J. 根据工艺要求，逐步增大给定值，使直流电流达到工艺要求
K. 当整流柜直流电流达到一定时（一般为2.7KA 或3.2KA），极化整流器会自动停止。
10.4维护保养
1）整流器每个工班都应进行检查，内容包括：
A. 主回路及控制继电保护电路有无异常；
B. 冷却水温度、压力及水质有无异常；
C. 元件均流系数是否下降（如稳定可逐渐延长测定间隔时间，但不能超过 1 次/ 月）；
D. 母排温度是否正常。
2）整流器每隔半年进行一次小修，包括内容：
A. 主回路、控制回路及其它操作、讯号、测量、保护等回路；
B. 冷却系统；
C. 其它配套部分按各自的规定进行，定期检查。
3）整流器每隔一年进行一次大检修，包括下列内容：
A. 按小修内容检查；
B. 测定整流柜每一臂上并联元件的均流度；
C. 整流柜带额定负载；
D. 用数字钳形电流表测定每一元件的电流。
10.5装卸硅元件
1) 整流器元件完全断电（包括控制电源）。
2) 切断冷却水。
3) 松开固定晶闸管的 M16 螺母取下硅元件。
4) 选择合适要求的晶闸管，放在原位置，并注意阴阳极按原来要求放置，接触面需要作清
洁处理。
5) 用压力板手，拧紧M16 螺母，注意上下二只螺母交替拧紧，直至弹簧钢板压平为止（钢板压平时压力大约3 吨）。
10.6注意事项
1) 冬季或长期停机时，应将冷却水放掉，并用压缩空气吹尽积水，以免冻裂冷却系统。
2) 当冷却水温低于室温时，应防止通水导电部件出现水珠凝结现象，否则提高冷却水温。
3) 禁止有载调压变压器在中、高压状态下的合闸、分闸。
4) 随时检查每只晶闸管的电流。
5) 随时检查交流母排端的吸收电容，压敏电阻及保险盒。
6) 每臂硅元件损坏一只，可继续工作，但应作停机准备及降负荷运行，每臂损坏二只以上
晶闸管，应立即停机，更换硅元件。
7) 元件或快熔损坏后，应先检查硅元件的好坏，然后换新的熔断器。
8) 严禁在整流柜工作时断开，合上直流刀闸。
9) 其它配套部分按各自的注意事项要求进行操作。
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