关于同相逆并联在整流装置中应用的讨论

　

摘要：关于同相逆并联在生产中的运用随着国家近几年来经济的高速发展，氯碱行业也迎来了前所未有的高潮。目前全国已建和在建离子膜烧碱已近716.25万吨/年，其中已投产358.25万吨/年，在建、计划建的大约在358万吨/年，基本上都是采用先进的离子膜电解槽，而且90%以上都是复极式电解槽，单槽直流电流10KA～15KA之间，直流电压300V～450V之间，这种规格电槽的电流电压决定了整流装置的容量属高压、小电流……

关键词：同相逆并联 整流装置 应用
随着国家近几年来经济的高速发展，氯碱行业也迎来了前所未有的高潮。目前全国已建和在建离子膜烧碱已近716.25万吨/年，其中已投产358.25万吨/年，在建、计划建的大约在358万吨/年，基本上都是采用先进的离子膜电解槽，而且90%以上都是复极式电解槽，单槽直流电流10KA～15KA之间，直流电压300V～450V之间，这种规格电槽的电流电压决定了整流装置的容量属高压、小电流。从国内离子膜复极槽所配整流装置来看，直流电流Id=15KA左右，直流电压Ud=300V～450V，一台整流装置对应一台电解槽居多。但从整流装置的定货情况来看，国内制造的整流装置无一例外都采用同相逆并联技术，从国外引进的有采用非同相逆并联的整流装置。而且都是用户要求采用同相逆并联技术，说明同相逆并联这种先进技术很有市场，问其为什么要采用同相逆并联技术，回答都不是很充分，因为其他都采用，所以要采用。说明对同相逆并联的认识不是很了解，或者了解不够深入。同相逆并联是一种技术，是一种在交流导排电流大，导排距离长的条件下减小感抗优势比较明显的技术，但当交流导排距离短，电流小，在这种条件下，它的技术优势就不明显，原有的优势就退位了，其他方面劣势就凸显出来，成为主要矛盾。它的整体优势就不是唯一的最佳选择，为让大家对同相逆并联在整流装置中的应用进一步了解，特对同相逆并联的技术特点作一定量分析。
■一、同相逆并联的技术特点是什么
同相逆并联就就是利用相同相位、极性相反的两根导排组成的母线在整流装置中并联应用，要求条件是变压器阀侧由一个线圈分为二个线圈，而且要反极性使用，见图一：

图一
它的特点就是利用通过导体产生的磁力线相互抵消，达到减少导排的互感，最终减少母线的交流阻抗，达到提高功率因数的目的。当导排中的电流达到一定数值以上时，导排中电流产生的磁力线在周围的钢结构中产生电动势，形成涡流，涡流电流使钢结构发热，生成附加损耗。采用同相逆并联后，可以减少这种附加损耗。
同相逆并联接线如图二所示：
整流柜内，如在t1～t2时间内，a11、a21对b16、b26都同时导电，过60°电角度后，a11、a21对c12、c22同时导电，其它导排电位处于低电压，硅元件不导通，电路中电流通过，a21、a11、c12、c22分别形成逆并联电路，其他时间类推。导通顺序如图三所示：

图二

图三
现在来分析同相逆并联在工作时减小互感的工作原理，此时电路电抗以a相来说明，如：a11相的电感L1等于本相的自感加、减本相与其它导电相的互感。
a11 – Ma11。a21 Ma11。b26- Ma11。b16
自感按公式计算：


互感按公式计算：

式中：
L——导排长度，cm
D——导排自几何均距，D=0.224（a b），cm。
（a、b分别为导排的宽和高）

导排互几何均距，

D=[1/(4d1 d2)].[d2-(d1- d2)2 ln[(d1- d2)2 d2]
[1/(4d1 d2)].(d12- d2)ln(d12 d2)
[1/(4d1 d2)].(d22- d2)ln(d22 d2)
[1/(2d1 d2)].d2 lnd (d/ d1 d2).(d2- d1)arctg[(d2- d1)/d]
(d/ d2).arctg (d1/d) (d/ d1).arctg (d2/d)-3/2
(式中d1 、d2分别为导排的长度，d为导排的间距)
同理可得b26相电感L2= Lb26 – Mb26。b16 M b26。a11- Mb26。a21，同样整流柜a11和b26对应的交流母线和直流支路母线电感也依此类推。
■二、非同相逆并联整流接线

在t1～t2时间内，a1、b6同时导电，a1相的电感：
L= La1-M a1。b6

其它类推。
式中：
L——导排长度，cm
D——导排自几何均距，D=0.224（a b），cm。
（a、b分别为导排的宽和高）
导排互几何均距，如前所示。
■三、通过一个实例计算来进行比较
1、 参数：直流电压450V，直流电流15KA。
2、 布置位置图：



3、 进线方式：
①同相逆并联：





②非同相逆并联整流柜内接线布置图：

下面举例比较：同相逆并联，以a11、a21、b16、b26为例进行计算，交流导排截面150×18mm，长度L为1500mm。
L1= La11 – Ma11。a21 Ma11。b26- Ma11。b16



由公式可推知，在互几何均距达到110cm时，互感的影响就可以忽略不计。所以a11的电感为：
-7 =4.671×10-7 H
同样计算可得b26的电感L2为3.888×10-7 H，等效电感按下式计算：

L=（L1 L2）/4 =（3.888 4.671）/4×10-7=2.140×10-7 H。
若将交流导排长度减少为100cm，此时等效电感L为1.458×10-7 H。
非同相逆并联，以a1、b6为例进行计算，交流导排截面300×40mm，长度L为1500mm。
L= La1-M a1。b6


所以a1的电感为L=（8.021-0.266）×10-7 =7.755×10
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