牽引整流電源櫃主要為礦山,隧道用架線電機車提供牽引電源.

註: GTA/GTF為原GQA/GQF的換代產品

                         整流櫃技術條件

一、使用條件

　　安裝方式：戶內
　　環境溫度：0～+40℃
　　相對濕度：15～85%RH
海拔高度：小於1000米
　　使用環境：無劇烈振動和沖擊以及垂直傾斜度不超過5%的場所
　　網側輸入電壓：380V； 6.3KV；10KV；35KV；110KV；220KV
　　控制回路電源：380V 3相4線。
　　交流電壓、交流電流顯示及閉環控制信號：來自 PT(三相四線制0-100V)、 CT(三相四線制0-5A)。

二、 主要性能指標

控制方式：恒定電流（或者恒定電壓）
直流輸出自動穩流精度：穩流精度±1‰
觸發不對稱度≤0.3°
脈沖變壓器采用環氧澆註環形變壓器，特性一致、抗乾擾、抗強磁場能力強、可靠性高；觸發可控矽的前沿陡度：≥1A/μs；考慮到可控矽門極功耗;前沿電流：1.5A<I<2A；後沿幅值：0.5A <I<1A，移相分辯率：1μs (0.018度)。
其整流橋臂、快速熔斷器橋臂均采用雙孔銅母排，為瞭盡可能地減緩電腐蝕的危害，除提高水質（電阻率）之外，在水路支路匯流連接時采用科學的連接方法，盡量避免電腐蝕的危害。
水路采用螺栓緊固接頭，不滲漏免維護
水路全部采用高強度管材
水路全部采用不銹鋼材質。

三、 原理簡介

（一）、整流器主電路介紹
整流裝置主回路電聯結方式可采用三相橋式整流、六相雙反星形帶平衡電抗器整流（或采用三相五柱變壓器）均可采用同相逆並聯方式。
1、六相雙反星同相逆並聯整流電路簡介：
目前國內可控矽元件的制造水平已經很過硬，元件的耐壓可達幾千伏，在考慮瞭經濟性價比允許的前提下，我們首推六相雙返星形的整流電路，因為可以減少一隻管壓降的損耗，特別是對於電壓較低的客戶尤其重要。
整流裝置采用六相雙反星形同相逆並聯電路，目的是使其中流過大小相等方向相反的電流，以便互相補償，使引線（包括短網、整流櫃）周圍的磁通得到最大限度的抵消。也可解決變壓器二次側的阻抗增大、整流元件間的電流不平衡的問題。亦就是說整流變壓器采用同相逆並聯措施，可以減弱變壓器外殼的渦流發熱損耗，還可以使出線端子的電流容量減少二分之一，這種方式同時也消除瞭變壓器引線的電抗分量壓降，提高瞭變壓器的功率因數。
整流裝置采取同相逆並聯的接線方式，相互逆並聯整的流臂中產生的磁場相互抵消，避免瞭散發磁場在周圍鐵磁材料制成的外殼或框架中所產生的渦流損耗，正是由於這種接線方式，大大減少瞭整流變壓器到整流臂回路的電抗分量壓降，降低瞭損耗，節約瞭能源。
建議選擇帶有載調壓開關的整流變壓器（有載調節開關為粗調節，晶閘管為細調節）。根據可控矽控制角的變化來自動調整有載調壓開關的檔位，保證可控矽控制角在5°～20°內運行，從而提高變壓器的運行效率，達到變壓器經濟運行，大幅度降低瞭變壓器的空載損耗。
整流器輸出電流較大時，采用每個整流臂由多隻可控矽元件並聯電路，加大每個整流臂的電流容量，電流儲備系數（裕度）為2 ～ 5倍以上。整流裝置的直流輸出側，裝有直流電流測量裝置與電壓變送器，作為直流電流和電壓反饋元件，將采樣信號送到微機主、副控制器。
2、箱體結構防磁
本公司箱體結構采用三種材質：第一，箱體骨架全部采用不導磁鋼板彎曲焊接制成；第二，箱體骨架大部分采用冷軋鋼板彎曲焊接制成，小部分采用不導磁鋼隔斷磁路；第三，對於電流較小的設備，全部采用冷軋鋼板彎曲焊接制成。以上三種方式滿足不同客戶要求。
3、水路接頭采用螺栓鎖緊
整流元件水冷卻器、整流橋臂、快速熔斷器橋臂的水路連接，首先采用科學的連接方法，盡可能地減緩電腐蝕的危害，同時淘汰瞭傳統使用的喉箍，采用不銹鋼材質的螺栓和螺母鎖緊的方式，在熱態運行時保證做到不滲漏。
4、全部雙孔銅排和普通銅排防腐處理
本公司對銅排的防腐采用兩種方式：第一，首選823防腐塗料處理，要首先對銅排和823加溫到所需溫度，即進行浸入處理，然後進烤箱加熱到一定溫度和一定時間進行固化。經過這樣處理的銅排，在運行現場的環境中使用，可以保持十年本色。第二，采用傳統的鍍錫處理。其主要優點是比較經濟。
（二）、微機雙控簡介
控制回路主要由微機控制器、穩流控制系統、PLC監控系統、觸摸屏人機界麵、溫度檢測系統、上位機組成。

系統控制回路框圖（COM-通訊口）
穩流控制系統，采用雙控制熱備用無擾動控制系統同時在線工作，實現雙控板自動無擾動切換，自動切換時間為零。
雙控板(數字電流調節觸發控制器單元)與PLC采用RS485通訊方式來優化控制系統,減少瞭配線、線圈繼電器、充分發揮瞭數據信息量。
在人機界麵(觸摸屏)上進行電流的數字給定，手動/自動工作方式切換、運行通道切換。這樣使用方便直觀，所有系統參數均可在線修改，達到“即改即用”的效果。
溫度檢測板實現所有晶閘管溫度的檢測，並通過RS485通訊方式上報PLC。整流器的每個可控矽實時溫度監控並通過觸摸屏顯示運行狀況，測量可控矽管殼溫度，通過溫度顯示屏設置溫度上限報警，報警後立即上報PLC、觸摸屏、上位機。
整流器電流信號取自DCC或交流CT，兩者互為熱備用。

控制系統設計為數字控制系統，利用雙通道在線控制,兩通道互為熱備用，工作通道故障時，自動切換到備用通道工作，電流無波動，不造成停產。亦就是說熱備用控制器任意一個部件故障，不造成停產，並可不停電更換故障部件。控制系統故障自診斷功能要求數字調節觸發控制器，對主控板的下列單元實時監視、診斷，如對 A/D 轉換器、基準電壓、參數存儲器、通訊接口、同步電路、CPU等。發生故障後，在數控操作器或觸摸屏上顯示相應的故障。熱備用控制器對直流輸出進行監視，能識別輸出電流缺波、振蕩等故障。所有控制電路板出廠前按照統一的標準進行瞭調試和質量檢驗, 控制單元具備互換性。在更換數字調節觸發控制器後，無需重新調試,就可自動將運行通道的所有系統參數拷貝到新換的數字調節觸發控制器上，投入即可使用。

四、 主要功能
 　
1、交直流電流反饋熱備用：如果同時將直流反饋信號及交流反饋信號送入控制櫃，數字調節觸發控制器將交流反饋信號進行校正，並可選擇采用何種反饋信號供穩流調節使用，另一路反饋信號做熱備用，確保隻要有一路反饋信號正常，就可穩流運行。
2、電流反饋消失保護功能：設備在正常穩流運行時，如果直流電流傳感器和交流互感器都發生故障造成反饋信號丟失時，自動切換到手動開環控制，保持故障前的控制角和電流，直流輸出不產生沖擊電流，無擾動,不造成意外停產，並發出缺交流反饋、缺直流反饋報警信號。
3、有載開關自動升/降換擋功能：自動調整整流變壓器有載調壓開關的檔位，使控制角度運行范圍在5°～20°，確保整流裝置產生最小的諧波電流,平均自然功率因數≥0.92。（此功能僅限於變壓器帶有載開關的設備）
4、回零保護功能：當高壓開關因故障跳閘時，給定信號自動回零；當高壓開關重新合閘時，不會產生沖擊電流。
5、電流線性軟起動功能：當整流器開機時，突加很大的給定信號時，輸出電流是緩慢的線性增加到設定值。
6、外部過電壓保護功能：外部過電壓主要是指操作過電壓、雷電、電網波動引起的過電壓。保護措施在整流器的交流側設置大容量過壓吸收保護器。
7、內部過電壓保護功能：內部過電壓主要是指換相過電壓和快熔熔斷時產生的過電壓。保護措施是在整流臂、快熔臂間並裝阻容吸收裝置。
8、過流保護功能：當元件因擊穿發生的閥側短路時，串聯在故障支路的快速熔斷器應立即分斷並隔離該支路，防止故障擴大。元件擊穿損壞後就會造成快熔熔斷，有一隻損壞時，發出警告信號；同臂上有多隻損壞時（具體隻數根據合同的不同而改變），發出緊急跳閘信號.當輸出電流≥105%Id時，發出警告信號； 直流過電流保護當輸出電流≥120%Id時，內部封鎖脈沖（降電流到零）並發警告信號。（如果用戶有特殊要求可根據用戶要求進行修改）
9、冷卻系統故障保護功能：當冷卻水水壓降低時（櫃內）發出報警信號，延時一段時間後水壓未恢復正常發出緊急跳閘信號，有斷水延時保護。當冷卻水的總出水溫度超高、橋臂上溫度超高時發出報警信號。
10、過壓吸收回路故障保護功能：當外部產生很強的過電壓時，串聯在吸收回路裡的熔斷器會熔斷，熔斷器上裝設的微動開關，會將信號傳至PLC中，顯示在觸摸屏和上位機上；並報警提示用戶用時更換。
11、控制系統自診斷功能：系統實時監視通訊、同步信號、CPU、脈沖觸發等組件。一旦發現故障後，及時報警並在觸摸屏中顯示故障信息。
12、溫度監控功能：對每個可控矽實時溫度進行監控，以便運行過程中可隨時瞭解整流器中每支晶閘管的運行情況。
13、無擾動切換功能：雙控系統可手動、自動無擾動切換主控板（切換時間為零）。
14、振蕩檢測切換功能：PLC實時監測直流輸出電流，發現直流振蕩時，經PLC發出指令由工作控制系統強行地切換到備用控制系統。
15、人工操作功能：在觸摸屏上可操作電流上升、電流下降、有載升壓、有載降壓等。（受權限保護，進入如下窗口後隻有密碼正確，才能進入操作界麵）
 






16、數字參數設置功能：運行參數設定有良好的人機界麵權限控制和具有在線修改功能及斷電記憶功能,整流器裝置的運行參數如下（受權限保護）： 





輸出電壓：電壓設定值，設備電壓環升壓，為瞭計算軟起時間、軟停時間。
輸出電流：設備輸出電流的設定值。
軟起時間：輸出直流從0V上升到輸出電壓設定值的時間可在1～200秒內調整（如果200S不能滿足用戶要求，可根據要求更改）。
軟停時間：輸出直流從輸出電壓設定值下降到0V的時間可在1～200秒內調整（同上）。

17、實時監控功能：可以監控整流器、水冷卻器、變壓器的工作狀態，故障信息等等。

18、故障查詢功能：設備將出現的故障記錄在故障報告界麵中，可以方便用戶查詢，準確快速的排除故障。



五、 主要特點

1、設備的控制系統設計為數字控制系統，利用雙通道在線控制,兩通道互為熱備用，工作通道故障時，自動切換到備用通道工作，電流無波動（切換時間為零）。此項技術已經通過瞭《國傢電力電子產品質量監督檢驗中心》的檢驗，並且此技術已申請瞭國傢發明專利（專利名稱：晶閘管電源雙控系統無擾動切換電路，專利號：ZL 2004 2 0015675.5）。
2、 溫度監控系統
目前市麵上多數設備用均流機來間接監控晶閘管的運行狀況，而我公司則選用測量晶閘管的溫度來監控晶閘管的運行狀況。晶閘管損壞的主要原因是溫度過高，在電化學產品中引起晶閘管溫度過高的並非隻有電流過大，還有冷卻支路存在問題，接觸電阻偏大等等。例如我公司運行在某現場的設備中，曾經有一臺整流器其中的一支晶閘管溫度偏高其它的十來度，經檢查發現這臂的均流系數為0.97，且溫度高的並不是電流最大的，後來查出是由於接觸電阻偏大造成的。


溫度超高報警（報警值可以更改）

恢復正常後溫度顯示

3、熔斷監控系統
通過熔斷檢測裝置將所有快熔的當前工作情況通過通訊的形式上報至PLC，並將總的報警信號通過一對無源開點的形式上報至PLC，觸摸屏、上位機中顯示設備中所有快速熔斷器的工作狀態，並且出現故障後可以快速定位的找到已損壞快熔的位

置。上圖是模擬瞭FU41炔速熔斷器故障的情況，顯示在觸摸屏上FU41的位置在整流櫃中從右邊數第2個臂、從上邊數第1個快速熔斷器。
4、參數設置、人工操作受權限保護，防止非工作人員操作，並且具有二級權限的人員進入權限界麵後可以修改一級權限。



八、 上位機

8.1幫助界麵（F1）

8.2狀態選擇界麵（F2）

8.2.1整流器狀態界麵（F2-A）

8.2.2變壓器狀態界麵（F2-B）

8.2.3水冷卻器狀態界麵（F2-C）

8.2.4 PLC狀態界麵（F2-D）

8.2.5可控矽溫度狀態界麵（F2-E）

8.2.6熔斷器狀態界麵（F2-F）

8.3設置界麵（F3）註：在此界麵下更改參數需要先操作8.8，設置功能受權限保護。

8.4主顯示界麵（F4）

8.5操作界麵（F5）註：在此界麵下人工操作需要先操作8.8，操作功能受權限保護。

8.6曲線選擇界麵（F6）

8.6.1歷史曲線界麵（F6-A）

8.6.2即實曲線界麵（F6-B）

8.7報警選擇界麵（F7）

8.7.1歷史報警界麵（F7-A）

8.7.1歷史報警界麵（F7-A）

8.8訪問界麵（F8）用戶隻有正確的輸入口令才可以操作受權限保護的功能。

8.9權限界麵（F9）用戶可通過此界麵修改權限。

8.10打印（F10）根據用戶要求打印
8.11事件界麵（F11）
記錄用戶登錄、註銷的時間，方便於查詢人工操作、參數更改的時間，人員。

8.12系統界麵（F12）註：在此界麵下操作需要先操作8.8，此功能受權限保護。

KHS電解、電化學產品外形尺寸參考　　　　　　　　　　　　　　

九、 KHS電解、電化學產品外形尺寸參考

十 、微機雙控熱備用無擾動切換電化學整流設備綜述

全數字微機雙控器，兩套控制器的結構完全相同，當一套控制器運行時，另一套自動轉為在線熱備用。（反之亦然）一旦主控制器發生故障，備用控制器立即自動運行，原主控器脫離在線控制，並報警，同時保證兩個控制器切換過程中，直流電流、電壓輸出保持不變，切換時間為零（原理發明專利）。控制系統采用無靜差PI調節，自動穩流精度達1‰。可通過良好的人機界麵在觸摸屏上進行設定、操作和顯示，並具有在線修改功能和斷電記憶功能。
控制系統可自動操作有載開關檔位，使可控矽控制角保持在5~20度范圍內，提高運行時的功率因數和效率。整流設備可以通過通訊網絡和上級微機組成DCS控制系統。
觸摸屏和計算機可以同時或分別對整流設備的有關參數（直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、冷卻水溫度、冷卻水壓力、控制角、有載開關擋位和變壓器油溫等）進行監測、數據儲存、事故報警、記錄、分析、報表、打印等等功能，並可調節整流設備輸出的直流電流或電壓。
整流設備還具有可控矽元件的溫度檢測系統，通過溫度檢測可以瞭解可控矽元件的均流情況，分析元件的運行狀態，掌握元件的老化程度，特別是及時發現水路不暢或水路堵塞。
微機雙控熱備用無擾動切換電解、電化學整流裝置，電流可達30萬安培，可帶PLC、觸摸屏、HMI、PC機、上位機等，穩流精度千分之一。

新手教學

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