牛海建
鲁泰控股集团山东鲁泰化学有限公司 山东 济宁 272300
摘要：随着电网供电质量的不断提高,我公司生产的日益发展，整流装置其所占公司用电负荷的约78%。因此提高整流装置的经济运行能力，降低损耗有着非常现实的意义。通过精细化的管理和技术改造手段来提高整流装置功率因数和降低装置故障率，从而实现经济运行，达到公司节能创效益目的。
关键词： 整流装置；功率因数；控制角；故障率
我公司是烧碱系统和聚氯乙烯系统两大产品进行化工生产的企业,其中烧碱系统是利用直流电电解盐水制取烧碱和氯气进行化工生产的系统，其每年以直流电形式耗用的电量达9亿千瓦·时计，占公司总耗电量的78％左右。由于整流装置耗电量高、电流大，其安全稳定经济运行是企业实现效益的前提，也是岗位人员和设备的精细管理水平的集中体现，具有十分重要的现实意义。
1 三相桥式同相逆并联整流装置及其控制系统
我公司整流系统用的是河北保定莱特整流器有限公司研制的KHS-22500A/640V晶闸管整流器，输出直流640V、22.5kA。本电源整流变压器采用网侧移相绕组，由一个铁心组成同相逆并联12相，整流电路为国内首创，体积小、重量轻、成本低。
整流装置采用三相桥式同相逆并联整流线路，由一台整流变带二台整流柜运行，每台整流柜各带一只电解槽，整流元件为晶闸管，直流电流的调节以变压器有载调压开关为粗调，以晶闸管的相角控制为细调。
三相交流电压经整流变压器降压后加至整流电路晶闸管的两端，此时，按工艺要求，通过升降电流按钮向控制器输入一定的给定量，控制器按给定值大小输出同步脉冲触发信号，分别加至晶闸管的触发极。同步脉冲触发信号的移相范围为0°~120°，可最大范围地调节直流电流。
2 影响整流装置经济运行的主要因素分析
2.1、整流装置功率因数偏低
功率因数是整流装置的一项主要技术经济指标。较高的功率因数可有效地提高发电机及输电设备的出力，提高电压质量，降低电能的损耗，对电化学企业及电力系统的经济运行有着非常重要的意义。整流装置自送电以来，功率因数一般都在0.91～0.93之间，一直处于一个较低的水平。从运行记录来看，大部分时间控制角控制在10°～15°之间。究其原因是由于值班人员缺乏对有关知识的了解，而使得控制角缺少人为的干预，随系统电压波动而变化。又因为个别人员错误的认为导通角高容易发生“控制角下限”报警，影响设备的正常运行而有意识地将控制角控制在一个较高状态运行。由电工学原理可知，整流装置的可近似表示为：
cosφ=?［cosα+cos（α+μ）］
由上式可知，整流装置的cosφ主要取决于控制角和换相重叠角μ。当控制角和换相重叠角μ增大时，整流设备的cosφ将明显下降，而换相重叠角μ主要取决于变压器及导电排的阻抗，其大小又取决于设备的设计、制造及安装，我们用户无法改变，而控制角则可以调节，在日常运行中，相角的监视常用控制角β指示，其与控制角的关系为：控制角（β）=120-。β增大则COSφ升高，反之COSφ则降低。在数值上，有功功率是功率因数和视在功率的乘积，P=Scosφ=√3IUcosφ换而言之，，COSφ增大则电流降低，损耗减少，反之则电流则升高，损耗增加。作为已经投运整流装置的经济运行能力，主要取决于整流变压器损耗和线路损的大小。由于整流变压器在实际运行中空载损耗不变，实际铜损降低。即线路损耗取决于线路运行电流、线路电阻和年最大负荷损耗小时因此，由上我们可以得出，合理地调整控制角，就可以提高整流装置功率因数，达到降低电流，减少损耗，实现经济运行的目的。根据110kv变电站显示，功率因数由0.92提高到0.93，每台整流变压器降低变压器损耗9.46kw, 降低线路损耗2.084kw。
2.2 减少整流装置停车故障率
整流装置常见的故障有硅元件均流不好，特性不一致造成元件损坏；水冷装置故障造成整流桥臂发热超温；外线电压波动整流装置故障停车会造成电流效率下降，电耗上升，同时离子膜运行寿命缩短，运行成本及物料损耗上升等。
同时还产生大量的检修费用。通过对近年来整流装置停车故障进行统计分析，元器件故障是造成整流装置停车主要原因，依次是工艺方面等其他因素。分析表明，整流装置随着服役年限的增长，其元器件性能老化，易受干扰等原因，故障呈上升趋势，一期装置迫切需要技术升级改造。现已改造一期A柜，在运行来看，电流效率比其他3个整流柜高，节电效果明显提高。同时，设备故障仍不乏人为因素，表现在：检查维护不细致；检修质量有待提高等。
3 提高整流装置功率因数的措施
由于一期整流变压器设有23档调压，二期整流变压器设有27档调压，当整流装置处于自动状态(闭环运行)时，可以通过调整整流变的档位可以达到控制控制角的目的。如当控制角过高时，可降低整流变调压开关档位，使得整流变阀侧电压降低，使控制角下降以维持输出电流的稳定(反之，则控制角升高)。从而得到一个比较理想的功率因数。通过加强对整流运行值班人员的技术教育，提高其业务水平。同时制定相关的制度和控制指标。督促值班人员加强监控、认真操作，根据系统电压的变化及时调整整流变的档位，使控制角处于较低的位置，以提高功率因数，获得最佳的效益。具体的做法是：
1建立考核制度
在整流中控岗位制定了整流机组控制角控制及考核办法。提出明确的控制角控制指标即φ≤8°,询问110kv值班室功率因数，即cosφ≥0.92，同时通过上位机运行历史曲线及报表，对每月的控制角控制情况进行考核。
2、调整整流装置的参数
由于一期整流装置由10KV供电，电压不稳定，一期整流装置的控制角控制下限（报警值）设置较高，使得一期整流装置的平均cosφ远低于二期整流装置。为了进一步提高离子膜整流装置的功率因数，降低损耗，将一期整流装置控制角控制下限（报警值）由10°改为5°，二期整流装置控制角控制下限（报警值）由10°改为3°。调整全部完成后，离子膜整流装置的整体功率因数得到大幅度提升。
4 降低整流装置故障率的措施
4.1开展备品备件管理
从整流装置的故障分析可知，元器件故障损坏占了将近一半，为此我们开展备品备件的专项管理工作，将所有备件进行了统计、归类，并输入电脑存档实行闭环管理。对损坏的元器及时进行修复，便于整流柜的检修维护，降低检修费用，减少检修的时间。针对装置生产环境中潮湿、腐蚀性气体多的情况，对数字集成电路板进行防腐处理。
4.2 加强整流柜均流度管理
均流度是整流设备的一个重要技术指标，均流越好，损耗就越小。整流设备在运行中，因震动、温度变化以及元件老化等原因，都会使得均流度发生变化。这就需要我们在现场运行管理中，必须加强对均流度的测量和记录，并及时调整和更换元件，以保证较高的均流系数，以降低设备的损耗。
通过二期整流装置加装防尘空调小屋，改变运行环境，及时发现并消除元件故障、触发故障及元件、连接排接触电阻过大等缺陷，彻底消除了因往年夏季整流柜元件发热，通过降负荷来运行的难题。
4.3 及时进行装置设备的消缺工作
认真开展规范科学的巡回检查工作，对改善设备的运行状况有明显的效果。通过巡回检查发现整流柜、纯水装置漏水、阻容保护线脱离等故障并及时采取措施进行消缺处理。针对二期整流柜可控硅散热器受现场腐蚀性气体腐蚀导致渗水现象，利用停车机会进行更换或修补，保证整流柜安全稳定运行。同时，我们也看到，整流装置还存在隐性缺陷，需要我们在工作中不断的摸索总结。需要加强硬件的投入，完成一期整流装置整流柜优化升级改造，其中，一期(A柜已改造完成），现运行平稳，在同一运行电流下比其他3组，电流效率要高，大大节约了电能，进一步实现经济运行目标。
提升中控岗位的运行管理质量，加强对员工的培训教育，提高职工的技术水平和实践操作能力，更好的适应企业的高速发展，确保装置的安全长周期运行，提高公司的经济效益。
参考文献：
[1] 电化学整流技术，中国氯碱协会培训教材。
[2] 整流电路的基本理论及其实践（内部发行），黎鹏编，中国氯碱工业协会。