引言

　　從上世紀80年代中期開始，國內一些鋁廠先后從富士，ABB，siemens，Alsthom等公司引進了電解鋁工業用整流設備，這不僅使我國電解鋁工業得到了迅速發展，而且也促進了我國電化學整流設備技術水平的提高，同時也給國內電解鋁用整流設備制造行業帶來了巨大商機。 經過近二十年的運行，目前該類設備大部分處于超齡服役，于是將進口整流設備加以改造的想法便提上了議事日程。鑒于各廠的情況，有些廠家將全套整流設備(包括變壓器、整流裝置)全部更換為國產設備，有些則保留了變壓器而將整流裝置加以改造。對于后者，由于變壓器的出線形式決定了整流裝置的結構，因此，改造后的整流設備也只能采取原來的電路結構。同時由于飽和電抗器繞組結構的差別，使得與之配套的控制系統也不同于國產飽和電抗器的控制方式。

1 電路簡介

　　以中鋁公司青海分公司九號機組改造為例，由四套整流機組構成4×56 kA、1150 V的電解系列，其整流機組(包括變壓器、整流裝置及其控制系統)為Siemens AG公司生產(見圖1)。由于在引進時預留了一臺變壓器，一直處于閑置狀態，青鋁公司為了整流設備運行的相對可靠性，于2003年決定由我所為該變壓器配置了一套整流裝置。該裝置自投運以來，由于原變壓器為非同相逆并聯結構，致使整流主柜出現不少發熱點。雖幾經整改，但效果仍然不及同相逆并聯結構理想。在對控制系統的改造中，出現了穩流控制輸出接口與Siemens飽和電抗器端口無法匹配的情況。

　　由圖1可見，整流變壓器為Y／Y△聯接，其中Y／△聯接組對應圖l(b)中所示整流橋。二次測Y和△兩繞組每個整流臂分別設有一套電流互感器作為電流測量保護之用，并未提供更多的互感器輸出接口，因此控制電路無法獲得交流電流取樣(Siemens整流裝置兩組橋的電流取樣，分別由整流機組內各整流橋臂上的電流互感器得到)。Y、△兩組整流橋所對應的飽和電抗器分別由一對輸出端子控制即(2a，2b)及(3a，3b)，見圖1(a)，這與國內飽和電抗器的繞制方式有著明顯的區別。通常國內飽和電抗器控制繞組是按照三套設計：其中一套用干榨制回路．一套用于偏移回路，另外一套作為備用。這三套繞組在結構和匝數上完全相同，可以互換使用；與國外飽和電抗器繞組區別是直流阻抗較低(通常小于0．1Ω)。Siemens生產的飽和電抗器繞組的直流阻抗較高，約為1n，差別非常大。由于原變壓器的交流電流互感器的原因，無法獨立取得Y、△兩組整流橋交流輸入電流的大小，只能從整流機組總直流互感器取得輸出直流電流的大小。由上述可知，因無法單獨獲取Y、△兩組整流橋的交、直電流而只能取得兩組整流橋總直流電流，因此要實現對該整流機組的穩流控制，只能將Y組飽和電抗器繞組與△組飽和電抗器繞組串接起來同時進行控制。控制電路如圖2所示。

　　國內設備的控制方式(見圖3)與進口設備控制方式的區別在于：國內設備采用兩個獨立電路即控制回路和偏移回路。這兩個控制回路分別對應一組整流橋(A橋或B橋)中的兩個飽和電抗器繞組，這兩套繞組可以單獨調整，它們之間沒有直接電連接。電流取樣通常有兩種方式：一種是通過交流電流互感器取樣，整流變換后得到。一種是通過本橋輸出側直流電流互感器取得，二者互為備用。而將要改造的整流機組是采用單一電流取樣(總直流電流)，單一飽和電抗器繞組控制(將Y橋與△橋飽抗繞組串聯起來)。同時為了增加飽和電抗器的調壓深度，需要在飽和電抗器繞組中施加一個反向電流，使得飽和電抗器磁化曲線處于負向低點，擴大調節范圍。因此，在電路設計中須將二極管整流橋與可控整流橋反向并聯起來，實現在同一繞組內正反向電流的同時輸出。為了克服由于反向并聯引起的環流，必須在各自的回路中增加適當的阻抗，盡量減少兩種電流的相互影響。同時由于控制回路的直流阻抗較大，為了獲得足夠的控制電流，控制電源變壓器的電壓等級也明顯不同于國內配套設備。

2 性能特點

　　由于飽和電抗器控制回路的直流阻抗非常大，在參考了Siemens原設備的相關參數后，將飽和電抗器的正向激磁電流與反向激磁電流的輸出值分別控制在9A和6A左右。為了方便調節正、反向激磁電流的大小，在電路上專門設置了兩臺三相調壓器，分別調整正、反向激磁電流，避免了由于回路阻抗的偏差導致正、反向激磁電流的大小難以準確整定的現象。這一優點在實際使用中也得到了充分的體現。在調試過程中根據電解槽效應大小逐次調整正、反向激磁電流的大小，使之達到的運行點。終將正向激磁電流整定為4～5A(無陽極效應時)，反向激磁電流整定為5A。通過實際試驗，飽和電抗器的調壓深度可以達到60V，基本滿足'廣電解生產的要求。

3 結語

　　在相關資料不全面，數據不詳細的情況下，進行了系統改造，實現了自動穩流，運行效果良好。但是，該套控制系統仍然存在著一些缺陷：其一，未能實現Y、△兩繞組獨立電流取樣，致使無法對兩組整流橋獨立進行控制，實現電流的均衡調整；其二，由于缺少交流電流取樣，致使無法實現交、直電流反饋互備，給設備運行留下不可靠因素。本次與進口變壓器配套設計的實踐，為今后類似設備的改造取得了寶貴的經驗。