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……要害词：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熟悉不是很了解，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计算：互感按公式计算：式中：L——导排长度，cmD——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/(4d1d2)]·[d2-(d1-d2)2ln[(d1-d2)2 d2] [1/(4d1d2)]·(d12-d2)ln(d12 d2) [1/(4d1d2)]·(d22-d2)ln(d22 d2) [1/(2d1d2)]·d2lnd (d/d1d2)·(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 Mb26。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-Ma1。b6其它类推。式中：L——导排长度，cmD——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：L1=（10.136-5.765 0.3）×10-7=4.671×10-7H同样计算可得b26的电感L2为3.888×10-7H，等效电感按下式计算：L=（L1L2）/4=（3.888 4.671）/4×10-7=2.140×10-7H。若将交流导排长度减少为100cm，此时等效电感L为1.458×10-7H。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-Ma1。b6所以a1的电感为L=（8.021-0.266）×10-7=7.755×10-7H。若将导排长度改为100cm，此时a1的电感L为4.536×10-7H。通过以上计算，我们将计算结果列表如下：导排长度连接方式150cm100cm同相逆并联L=2.140×10-7HL=1.458×10-7H非同相逆并联L=7.755×10-7HL=4.536×10-7H由表格可以看出，对导排电感影响最大的是导排的长度，而非导排的互几何均距，在互几何均距达到60～80cm后，导排间的互感就可忽略不计。在整流柜内，由于现a11相对应交流母线（图中A）和直流母线（图中B）也要产生电感，并在整流柜壳体及四周钢结构中产生电动势，形成涡流。其电感值计算如下：a11相对应的交流母线A的电感为：L1＇=La11＇–Ma11＇。a21＇ Ma11＇。b26＇-Ma11＇。b16＇　 Ma11＇。a11〃-Ma11＇。a21〃 Ma11＇。b26〃-Ma11＇。b16〃式中，a11相对应的交流母线电感用a11＇表示，a11相对应的直流母线电感用a11〃表示，La11＇表示a11相交流母线的自感，Ma11＇。a21＇表示a11相交流母线对a21相交流母线的互感，Ma11＇。a11〃表示a11相交流母线对a11相直流母线的互感，其余类推。经计算可得：La11＇=4.718×10-7H，Ma11＇。a21＇=3.680×10-7H，Ma11＇。a11〃=0.950×10-7H，Ma11＇。a21〃=0.929×10-7H，a11相对b16相和b26相互感由于间距过长（138cm左右），可忽略不计。所以a11相对应的交流母线A的电感为：L1＇=（4.718-3.680 0.950-0.929）×10-7H=1.059×10-7H。（同理可得b26相交流母线的电感L2＇=1.059×10-7H）a11相对应的直流母线B的电感为：L1〃=La11〃–Ma11〃。a21〃 Ma11〃。b26〃-Ma11〃。b16〃　 Ma11〃。a11＇-Ma11〃。a21＇ Ma11〃。b26＇-Ma11〃。b16＇经计算可得：La11〃=6.439×10-7H，Ma11〃。a21〃=5.270×10-7H，Ma11〃。a11＇=0.950×10-7H，Ma11〃。a21＇=0.929×10-7H，a11相对b16相和b26相互感由于间距过长（138cm左右），可忽略不计。所以a11相对应的直流母线B的电感为：=（4.718-3.680 0.950-0.929）×10-7H=1.190×10-7H。（同理可得b26相直流母线的电感L2〃=1.190×10-7H）而非同相逆并联，观察其柜内接线，交流导排经整流元件后，直接到总母线，因而没有这部分电感。经过以上计算，在同相逆并联中，a11相对应的总电感：La0=L1 L1＇ L1〃=（4.671 1.059 1.190）×10-7H=6.920×10-7HB26相对应的总电感：Lb0=L2 L2＇ L2〃=（3.888 1.059 1.190）×10-7H=6.173×10-7H等效电感计算：∴等效电感：（La0 Lb0）/4=（6.920 6.173）/4=3.273×10-7H而非同相逆并联等效电感为7.755×10-7H。现在对整流变压器感抗与导电相的电感进行比较。整流变压器铭牌数据如下：额定容量：8100KVA，额定电流128.1/6120×2，额定电压36500/382V，空载电流1.88，空载损耗18.37KW，短路阻抗UK=8，短路损耗60.99KW。∴Z=UK/100·Ue2/S=8/100×3822/（8100×103）=0.00144ΩR=（60.99×103）/3×2×（6120）2=0.000272ΩX=（Z2-R2）1/2=（14.42–1.362）1/2×10-4=0.00141Ω将此感抗值换算为电感，L=X/2πf=0.00141/2×3.14×50=4.490×10-6H。（同样计算得非同相逆并联整流变压器电感为4.554×10-6H）将计算结果列于下表，比较如下：等效电感连接方式导线等效电感变压器等效电感同相逆并联L=3.273×10-7HL=4.490×10-6H非同相逆并联L=7.755×10-7HL=4.454×10-6H比较发现，导线产生的电感与变压器电感相比，相差一个101数量级。4、支路臂电流①同相逆并联：15÷6=2.5KA②非同相逆并联：15÷3=5KA5、支路元件数，按一般选择，δ3英寸元件整机安全系数取3.5倍。a.同相逆并联2.5KA×3.5÷3=2.9KA，可选3只3KA的元件2.5KA×3.5÷4=2.1KA，可选4只2KA的元件选择4只元件并联，当损坏一只元件后，由余下的3只元件并联运行。还要考虑均流系数的变化，如均流系数低，将造成连锁反应，最终把支路余下的3只元件全部烧坏。均流系数=（∑各元件电流实际值之和/并联元件数）÷并联元件的最大电流出厂可按0.9校正。选3只3KA元件安全系数太高，因为每臂损坏两只元件后，仍可正常运行（臂电流2.5KA，元件电流为3KA），选2只3KA的元件已经满足要求，安全系数定得太高，实际上是一种浪费。每支臂2只共24只3000A2.4倍（最低1.2倍）每支臂3只共36只3000A3倍以上每支臂4只共48只2000A3倍以上安全系数的取值与支臂元件数和元件电流容量有关，假如不考虑元件数和元件电流容量，统一定安全系数是不合理的。只要元件电流大于臂电流，均流度在安全上就失去意义，只对减少损耗有作用。（损耗等于I2R）b.非同相逆并联每支臂电流15KA÷3=5KA每支臂选择2个元件，可选5800A元件，安全2.32倍，最低1.61倍。每支臂2只共12只5800A6、安全风险、可靠性度的计算按一元件的可靠系数99.9计算。a.同相逆并联24只元件，安全系数为：0.99924=0.97636只元件，安全系数为：0.99936=0.96448只元件，安全系数为：0.99948=0.953b.非同相逆并联12只元件，安全系数为：0.99912=0.988假如再考虑熔断器、冷却器因数，可靠系数都按99.9计算，结果如下：12只元件，安全系数为：0.99936=0.96424只元件，安全系数为：0.99972=0.93036只元件，安全系数为：0.999108=0.89748只元件，安全系数为：0.999144=0.8667、交流导排数a.同相逆并联需要12块；b.非同相逆并联需要6块。8、直流导排数a.同相逆并联需要12块 2块总母线；b.非同相逆并联需要2块总母线。9、元件电流的限制a.同相逆并联，正常选择3英寸元件，即3500A以下的，选择太大不合理，原因是臂电流为2.5KA；b.非同相逆并联，可选择4英寸以上元件，即5800A以上的。10、元件正向电压降a.3英寸元件2000V3000～3500AUT=1.20～1.25V；b.4英寸元件2000V5800AUT=1.1～1.15V。11、冷却水的支路a.同相逆并联，12支 2支；b.非同相逆并联，6支 2支。12、控制回路a.同相逆并联，脉冲支路：模拟\数字脉冲数24，36，48；b.非同相逆并联，脉冲支路：模拟\数字脉冲数12，脉冲功率小于同相逆并联。13、对壳体的要求a.同相逆并联，用一般钢结构柜体，四面用玻璃钢搭铜支架；b.非同相逆并联，在臂电流超过一定值时，用非铁结构柜体，内部用玻璃钢搭铜支架，紧固件采用非铁材料。14、在柜内的检修空间及维护a.同相逆并联，柜内交直流母线多，交流间距为5～15cm，检修人员安全性、方便性差；正负极支路母线间距为5.5cm左右，紧固件绝缘要求高，存在交流母线、正负直流母线短路的可能性；b.非同相逆并联，柜内母线少，结构简单，检修人员安全性高，各种间距都在50cm左右，消除了柜内交流母线、直流母线正负极间短路事故可能性，安全性明显提高。结论：通过上述两种技术目前安装方式来看，整流变压器至整流柜的间距都比较短，在1米～1.5米左右，不会太长，当臂电流在5KA以下时，不致引起钢结构壳体的严重发热，或者采用塑钢结构的壳体。