1、电炉可控整流器应用与故障处理0电炉可控硅整流器应用与故障处理（廖国斌）2 电炉可控硅整流器应用与故障处理2.1 直流电弧炉装备特点及冶炼工艺世界上最先发明使用的炼钢电弧炉是直流电弧炉。因受限于电力电子器件容量的制约，制造大容量直流 电弧炉整流器很困难，曾一度停顿而走交流电弧炉发展道路。随着大容量整流装置的开发应用和电子计算机技术的发展，通过交直流两种电弧炉的运行比对，发现直流电弧炉比交流电弧炉在吨钢电耗与电极消耗方面具有一定的优势。自 1989 年起世界上又兴起了大型直流电弧炉建设高峰期，在日本东京制铁一座 160 吨直流电弧炉于 1989 年 8 月投产之后，仅 1995 至 1996两年时
2、间世界上就有近 25 座大型直流电弧炉投入运用。近阶段，一方面高阻抗交流电弧炉技术的发展缩小了与直流电弧炉在消耗指标上的差距，但同时直流电弧炉整流器与底电极的可靠性也不断提高，因而呈现出交直流大容量电弧炉并存格局。目前国内设计制造超高功率直流电弧炉的能力还相当有限，最高仅达到 50吨直流电弧炉，最主要制约 因素是大容量电力电子装置的制造技术，所以当前国内运行的大功率直流电弧炉成套设备基本都是引进，如苏钢 100 吨、兴澄特钢100 吨、特 钢 100 吨、杭钢 80 吨、宝钢 150 吨等。国外直流电弧炉最有代表性的公司：法国 IRSID、德国 ABB、MAN/NKK、WoestAlpine、
3、Fuchs、US/CLECIM 等。所制造的直流电弧炉均向超大功率发展，其技术和产品各厂商均体现了各自的设计特点，经 国内实际运用检验 ，以 稳定性来看， ABB 的产品较好，而 US/CLECIM 公司因无直接生产厂家作技术支持，产品的运行稳定性较差。钢 150t 超高功率双炉壳直流电弧炉是由法国 CLECIM 公司整体引进的。 图 2所示为直流电弧炉冶炼电源基本回路组成。电炉的供电电源是由三套整流器装置 EB51、EB52 和 EB53组成，整流器输出的负极连 接到炉顶石墨电极，正极经底电极切换开关连接到两个炉底底电极中的一个，冶 炼时石墨顶电极和底电极经炉内的废钢或钢水之间产生电弧，形成
4、炉内能量的供 给源。三套整流器装置 EB51、EB52 和 EB53，由 GE加拿大电气公司于 1996 年制造。电炉可控整流器应用与故障处理1直流电弧炉装备具有明显特点：在大型高功率或超高功率 电炉中得到广泛应用。直流电弧炉的比功率多数在 700-1000kW/ t ;变压器的工作容量比额定容量约高 20，具有较大超 载能力。 在设备上，直流电弧炉与超高功率交流电弧炉具有许多相同之处，如废钢预热、氧燃 烧嘴、水冷氧枪、水冷炉壁及炉盖、偏心底出钢等功能。其主要不同之处在于单电极（阴极）加底阳极的直流发生装置。直流 电弧炉 电源将高压 交流电经变压、整流后 转变 成 200870V 直流电，电源
5、与炉子单相短网连接形成主电路供电系统，通过电流控制回路进行调节。与三相交流电炉短网相比，单相短网不存在集肤效应和临近效应，在其上的电损较小，且周边不需要采取非磁性材料。单相石墨电极接在短网末端，可用一根相同容量的交流电弧炉电极来供电，由于没有集肤效应， 电极的 电流密度比交流电弧炉高得多。在炉子底部设有底阳极（关键设备），其中有导电炉底型、金属触针型和水冷金属棒型三种型式。宝钢采用导电炉底型底阳极，是通过整个炉底耐火材料和其下部安装的集电铜板导电。起弧方式为起动电 极与阳极相连，阴阳极形成回路，起弧后切断通路，使直流电通过阳极，进行正常熔 炼。正常冶炼是靠炉内留40 吨钢进行电极起弧操作。直流
6、电弧炉的冶炼工艺与交流电弧炉相似；直流电弧炉采用的单根顶电极结构，能使大功率输入电能集中于炉子中心部位，穿井很快，炉料呈轴对称熔化，极水冷母排电抗器整流器 765V、36KA底电极母排整流变压器隔离开关真空开关接地开关石墨电极导电铜管水冷电缆升降缸底电极切换开关7#炉 8 炉33MVA/33KV/648V整流变图 2-1 直流电弧炉冶炼电源基本回路电炉可控整流器应用与故障处理2少塌料；为了使泡沬渣能埋住电弧，直流电炉泡沬渣比交流电炉的要高。2.1.1 整流电源系统组成宝钢 150 吨直流电弧炉由引进的三套大容量整流器构成十八脉波的直流电源供电。每套整流器的输入 电压 AC648V；输入电流 A
7、C29394A；电源频率 50Hz；输出电压额定电压 DC765V；最大空载电压 DC870V；额定电流(连续)DC36KA；额定输出功率 27540KW；过电流整定值 80KA ；过电流瞬动值 151. 8KA ；整流器承载电流最大 144KA/10 秒；整流器共阴极组接顶电极，共阳极组串联 150H电感接底电极。整流器的每一桥臂采用 10 只 2500V，2500A 可控硅并联，每个可控硅串接2500A/690V 的快速熔断器，整流器运行条件：允 许的最高环境温度为 40，相对湿度小于 90%；冷却水最高 进口水温 38.5，流量 433 l/min；冷却水水质为去离子加 5丙烯甘醇混合纯
8、水、电阻率 300k以上； 冷却方式为封闭式循环水冷系统，报警温度 45，跳电温度 50。由于在整流器输出串有一个大电感量很大的直流空芯电抗器 ,将整流器dL负载视为感性负载。直流空芯 电抗器 起限制电流脉 动、保持电流连续和限制短dL路电流的作用。2.1.2 整流器工作原理电炉可控硅整流器采三相全控桥式结构，其主电路实质上是由共阴极组（1、3、5）与共阳极组（2、 4、6）两组电路串联而成，如图2 所示。 33KV/648V AC/33MVA可控硅10 只并联电流变换器36000A/10ALd(150H)底电极顶电极1.8V=36KA过电流整定值792KA电流瞬动值 151. 8KA图-2
9、电炉整流器主电路示意图快熔 690V/2500A/32T1T3T5T4T6T2TRUdIdI2abc电炉可控整流器应用与故障处理3三相桥是应用最为广泛的整流电路，共阴极组阴极连接在一起的 3 个可控硅（T 1，T3，T5），共阳极组阳极连接在一起的 3 个可控硅（ T4 ， T6 ，T2），导通顺序：T 1T 2T 3T 4T 5T 6。三相桥式全控整流电路有如下特点：a、2 管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各 1，且不能 为同 1相器件；b、对触发脉冲的要求：按 T1-T2-T3-T4-T5-T6的 顺序，相位依次差 60；共阴极组 T1、T3、T5的脉冲依次差 120，共阳极组
10、 T4、T6、T2也依次差 120；同一相的上下两个桥臂，即 T1与 T4，T3与 T6，T5与 T2，脉冲相差 180。c、ud一周期脉动 6 次，每次脉动的波形都一样，故该电路为 6 脉波整流电路。d、需保证同时导通的 2 个可控硅均有脉冲：可采用两种方法：一种是宽脉冲触发；一种是双脉冲触发（常用）。e、可控硅最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值:（1）2.45FMRU1) 三相全控桥式整流电路带电阻负载时的工作情况对电阻性负载，当 时， 波形与 波形形状一样，由于电压波形连续，06didU因此电流也连续也连续。每个可控硅导通 ，整流电压波形与电感性负载时相012同。 时， 波形每
11、 60中有一段为零， 波形不能出现负值。由于线电压06dUd过零变负，可控硅阻断，输出电压为零，电流波形不再 连续，不像电感性负载那样出现负电压。一个周期中每个可控硅分二次导通， 带电 阻负载时三相桥式全控整流电路 角的移相范围是 120。2）阻感负载时的工作情况60时： 波形连续 ，工作情况与带电阻负载时十分相似，主要包括：各可控硅的dU通断情况、输出整流电压 波形、可控硅承受的 电压 波形。d区别在于：得到的 负载电 流 波形不同。当 电感足 够大的时候， 的波形di di可近似为一条水平线。60时：电炉可控整流器应用与故障处理4阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时， 波形不会
12、出现dU负的部分。阻感负载时， 波形会出现负的部分。dU带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的 角移相范围为 90）整流器运行特点由于要适应电压 、电流变化大、强烈电冲击和负载冲击的特点。其整流器装置必须能够快速调节弧压和具有良好稳定弧电流的功能。整流器易造成电网闪变 、回路电抗过电压及器件开路过电压现象。所以，从电源输入至整流器输出的各环节都需保持过电压吸收装置的良好。突变电流对 可控硅电流 变化率要求很高，器件的冗余度设计原则要清楚；大电流的波 动和动态短路所 产生的电动力会使部件 产生震动、 结构发生破坏，必需加强定期检查。由于整流器容量大，通常均需要多可控硅并联。不均流问题十分突出。日常
13、跟踪母排连接处、桥臂及可控硅的温升情况非常必要。 由于强大电 流瞬变，系统防干扰、隔磁及整流器框架受热平衡等问题需要关注。对多并联器件的 驱动单 元要求很高，可控硅 驱动信号正常与否及可控硅是否良好是关注重点。可控硅组件 间接触电阻 问题十分突出， 对安装质量有严格要求。2.1.3 三相全控桥式可控硅整流电路的定量分析当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载 60时）的平均值为：-（2）22.34cos1.35cosd LUU式中 为整流输入线电压值。l带电阻负载且 60时，整流电压平均值为：-（3）2.341cos()3d输出电流平均值为： -（4）dUIR当整流变压器为星形接法，
14、带阻感负载时， 变压器二次侧电流波形为近似方波，参见图 23。其电流有效值为：电炉可控整流器应用与故障处理5（5）2221()0.81633ddddIIIII可控硅电压、电流等的定量分析与三相半波时一致：变压器二次电流即可控硅电流的有效值为:（6）210.573VTddIII可控硅的额定电流为: （7）()0.681.5VTVTAdIII可控硅最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值:（8）2.4FMRU2.1.4电炉整流装置参数计算及其保护1）整流器输出电流 计算：dI整流器输出电流 由式（）得：223/0.8166034()30.81648.1dSI AU式中：S为与 相应的变压器容量
15、；-变压器二次线电压；22）变压器二次电流 由式（5）得：2I0.816.360493()dI A3）整流器输出电压 由式（2）得：dU2.5cos1.587.()dLUV式中 按 考虑的，我们知道，直流 电弧炉整流 电源为恒流控制，以0B图 23 变压器二次侧电压电流aUbcUt0电炉可控整流器应用与故障处理6维持电弧电流稳定。而直流电弧炉的直流电压（弧压），也即电弧长度由电极升降来调节。为了维持电弧电流的稳定， 是不行的，一般 小于 后，随着 的0025变小，稳流作用就变差。当电极提升到某一高度时，若可控硅已全开放（ ），此时直流电压已升到最高值，则电弧电流降低，达到不原设定值，同 时整流
16、器无稳流作用了。电炉整流器无负载时最高直流电压870V，额定直流输出电压765V。通常在考虑整流器输出额定电压时要考虑电网电压波动、稳弧电流控制（宜有一定的移触发的调节裕量）和换相电压降的损失因素。所以整流器额定输出电压可以近似按下式计算：dUV -(9)2min1.35(cos0.5)e式中 电网波动系数，可取0.95整流变额定二次电压，V2-正常工作时的最小触发延迟角，通常取 ，相应min 025mincos0.96-整流变压器的阻抗电压，e通常还应考虑整流器电源内部压降和直流电抗器的压降，前者可忽略，后者为2 左右。dU4）流过每一个可控硅的实际平均电流由式（7）得：()/10.368/
17、10.36804/1326().5TVVTAdIII A通常可控硅载流安全裕量取 1.5 2，取 ，应选用2652A的可控AIKIK硅。由于直流电弧炉是连续 冶炼和处于长期满负荷运行状态，加上多并联可控硅存在的均流问题以及可控硅安装接触电阻损耗等问题，可控硅载流安全裕量取值应大于，实 践证明34最为可靠。 实际选用可控硅 额定电流为2500A。5）可控硅额定电压由式（8）确定： 2.5.4568(1.2)38175()FMRAUUKV式中 为电压安全裕量，实际运用选取可控硅额定电压为2500V。AK6）快速熔断器参数计算快速熔断器的许多指标是在IEC国际电工标准规定的条件下确定的,与整流电炉可
18、控整流器应用与故障处理7器的使用条件有一定差距,所以要比较精确地计算和选用快速熔断器是比较复杂的,在选择与可控硅元件串联的快速熔断器时,主要应考虑以下方面:(1) 快速熔断器的额定电压要高于整流桥交流侧线电压的有效值。(2) 按实际需要选择熔断器的额定电流。快速熔断器的额定电流是指电流有效值。而可控硅元件的额定电流 是()VTAI正弦半波的平均值, 其有效值是1. 57 。从正常运行的角度看, 由于选用()VTAI可控硅时所取的安全系数不同, 流过可控硅的实际电流有效值不同,故不能简单地按1. 57 来选择快速熔断器的额定电流。()VTAI电炉整流器实际选用了2500A/690V的快速熔断器。
19、是按1. 57 来选取()VTAI的，实际 运行直今，快速熔断器基本没有起到保 护可控硅的作用，仅起到了可控硅损坏后的故障回路断开的作用。7)整流器过电流保护可控硅是大功率电子元件, 具有很多优点, 但它们承受过电压和过电流的能力很差, 因此, 在各种可控硅装置中必须采取适当的过流、过压保护措施。引起过电流的主要原因一是负载端过载或短路；二是某个可控硅被击穿短路, 造成其它元件的过电流；三是触发电路不正常或受干扰, 使可控硅误触发, 引起过电流；四是可控硅设备在运行过程中会受到由交流供电电网进人的操作过电压引起的过电流；五是电路中一般都接有电感元件, 在切断和接通电路时, 从一个元件导通转换到
20、另一个元件导通时, 以及熔断器熔断时, 电路中的电流往往都会超过正常值。整流器过电流整定值 ：gI，实际整定值为80KA ，瞬时过(2.5)3604728905()gidIk A电流整定值为151. 8KA ， 图2所示。）整流器过电压保护引起过电压的主要原因：一是可控硅设备在运行过程中会受到由交流供电电网进人的操作过电压；二是因为电路中一般都接有电感元件, 在切断和接通电路时, 从一个元件导通转换到另一个元件导通时, 以及熔断器熔断时, 电路中的电压往往都会超过正常值；三是有时雷击也会引起过电压。整流器输入设置过电电炉可控整流器应用与故障处理8吸收单元，要求高的在整流器输出端设计过电压吸收，
21、也可以设计交直侧的电子过电压护方法。）电流上升率和电压上升率的抑制保护电流上升率 的抑制：可控硅初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面/itd较小的区域, 局部电流密度很大, 然后以 的扩展速度将电流扩展到整0.1/ms个阴极面, 若可控硅开通时电流上升率 过大, 会导致结击穿, 必须限制可itd控硅的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在可控硅的阳极回路串联人电感。电压上升率 的抑制：加在可控硅上的正向电压上升率 也应有所限/utd /utd制, 如果“ 过 大, 由于可控硅 结电容的存在而产生 较大的位移电流, 该电流可以实际上起到触发电流的作用, 使可控硅正向阻断能力下降, 严重时引
22、起可控硅误导通。为抑制 的作用, 可以在可控硅两端并联一阻容吸收回路。常用措施有/utd两种：一是并接一阻容吸收回路或硒堆等非线性元件。2.2 整流器维护技术及点检要求2.2.1 日常点检内容及方法1 在电炉正常炼钢情况，每天记录一次室内温湿度；察看冷却水系统进出口水温度。2 在保证安全情况下，使用红外测温仪，每月至少 1 次的可控硅表面温度的监测,1 次的各联接母排处的温度检测。3 在电炉炼钢停下来时，在做好安全的前提下，立即采用手摸方式对桥臂可控硅温度进行判断，发现异常者，对该冷却水路进行 检查。4 每天对阻容保护监测灯观察 1 次。5 每天观察触发脉冲板上可控硅驱动指示灯的亮暗情况，发现
23、最亮或较暗的则应停炉排除异常。其判断方法如下：为了能有效判断脉冲触发回路是否异常，可在输入光电信号时，参见图 24 测量 Uce值来判断回路发生何种问题。表 21 数据供点检时参考。电炉可控整流器应用与故障处理9表 21 Uce测量值条件 脉冲回路状态 LED1 Uce(V)Rgk=20,(实测晶闸门极电阻 ) 正常 正常亮度 17.4R2 良 Rgk=0或 D2 短路 最亮 18.2Rgk=20，R2 良 D2 开路 正常亮度 17.4Rgk=20、D2 良、R2 良 脉冲接插头 1 断 不亮 0Rgk=20、D2 良、R2 良 脉冲接插头 1 不良 暗 3.59Rgk=20、D2 良、R2
24、 良 脉冲接插头 2 断 微亮 3.68Rgk=20、D2 良、R2 良 脉冲接插头 2 不良 较亮 5.896 在电炉正常炼钢停下来情况下，对整流器桥臂正反向电阻采用指针式万用表每周测量 1 次，注重与上一次测试值的比较， 发现 阻值低于 400时， 应利用停炉间隙排除性能劣化器件。7 随时观察整流器电流表指示情况，若发现电流波动过大时，应着重观察整流器桥臂光电脉冲信号是否正常。8 整流器脉冲板上指示灯状态，必要时请求停炉查清原因。9 每天监听冷却水泵运行声音 1 次，并确定备用水泵功能是否完好。10 每天对整流室控制板 4006L4205AA G001 上运行状态灯巡检。2.2.2 定期检
25、查内容及方法1) 整流器电流变换器特性试验每年 1 次；2) 过电流检测校验每年 1 次；光电转换驱动电路+48VDC-abcde gk第 12#可控硅触发回路(注：每桥 10 只可控硅并联，备用二触发回路 )同上第 1#可控硅触发回路R7/20/50WR19/2K/0.5WLED1D1R31/1/10W R2/ 1OO/2WD2T1/2500v/3200AIGBT可控硅门极保护板图 24 可控硅脉冲触发回路电炉可控整流器应用与故障处理103) 整流器脉冲驱动板触发特性测试，应每年 1 次；4) 整流器的相位校验，每年 1 次，特殊情况下也需进行相位校验；5) 电压变换器特性试验，每年 1 次
26、；6) 桥臂可控硅组件模块的紧固，按 70NM进行校验 ，每半年 1 次；7) 桥臂组件接触电阻（及交流母线、水冷却板、快速熔断器、可控硅、直流母线间电阻）每半年测定 1 次，其值一般控制在 3659m 以内。8) 单只可控硅漏电流测试每 2 年 1 次。9) 母排连接检查每 6 个月检查 1 次。10) 整流器水冷却系统及相关保护每年 1 次功能试验 。11) 阻容保护回路每年检查 1 次。12) 有条件情况下每年 1 次的整流器可控硅均流情况的 检查。13) 可控硅通态压降测试每年 1 次(保证均流的辅 助手段)。14) 整流器可控硅劣化状态的掌控每 6 个月 1 次，方法如下： 这是间接
27、掌握可控硅漏电流的一种方法，若测得某桥臂可控硅漏电流过大时，则需要进行单只可控硅漏电流的测试：A、测试方法： 整流器处 于停电而冷却水系统不停的状态； 断开可控硅阻容保 护线(既连接到交流母线上的一端子)； 短接整流 变压器二次三相母排。 利用可控硅阻断 测试仪，将输出电压调节至 500V(要保持每次测试时都为此值)，读取此时漏电流值。B、测试条件： 断开整流器 输出、母线（顶电极及底电极线路有人工作时才断开）； 断开可控硅并 联的阻容保护的一端； 整流变压 器二次三相母排短接； 符号按图 25 定义： 共阳极组可控硅正反向漏 电流、/AKIIAK /IKA共阴极组可控硅正反向漏电流、R AK
28、 /RKA 共阳极组可控硅正反向电阻、电炉可控整流器应用与故障处理11RAK /RKA 共阴极组可控硅正反向电阻,Rk 整流器输出正负两端电阻。C、 建立测试数据表：表 22 整流桥可控硅漏电流参数整流器RAK /RKA (k) RAK /RKA (k) IAK /IKA (mA) IAK /IKA (mA)EB51 2.00/1.87 0.42M/1.31 57/59 59/61EB52 1.35/0.49 1.21/0.54 115/118 95/99EB53 4.39/0.45 1.09/0.60 116/80 114/792.2.3 整流维护标准表 23 整流维护标准序号试验内容 周期
29、 判断标准 说明1M 无水时 1KV 摇表1 整流器绝缘 U、V、W 对地2K 有水时万用表法接触电阻 50 100A 电阻仪2 可控硅门极电阻 25 在线测量3 交直流绝缘 P-U、P-V、P-W 2K 有水时万用表法4 直流电阻器 P-N 间电阻一年1500/225W 6 并 2 串30 8 并5 过压吸收 可控硅阻容10F 2 串30 8 并RC 回路10F 2 串6 交流侧 RC相对地滤波电容 0.5F 2 串7 均流系数 每桥臂十并联二年0.82 测每支路电流10 可控硅通态压降 200A 时 同臂可控硅比对11 可控硅组装 紧固力矩 70NM12 桥臂母排安装 紧固力矩一年40NM
30、 经验值13 系统过电流保护 3.6KA/10A 见 1.2.5 项14 电压变换器 1000V/10V 直流电压15 同步电压检测 3.3KV/100V 单相45 报警16 整流器纯水温度50 跳闸17 电阻率二年1000.cm18 冷却水路清洗 一年 化学清洗预膜2.2.3 常见故障原因分析和处理图 2可控硅漏电流测试条件AKAK10 并 10 并 10 并10 并 10 并 10 并电炉可控整流器应用与故障处理12(1) 可控硅桥臂均流恶化分析与处理）故障背景根据表 24 统计，电炉整流器十年来（19992008）共发生 47 起导致电炉主作业线停机故障，停机 175.6h，其中由可控硅
31、 损坏引起的整流器故障 28 起，停机时间 151.6h，占总停机时间 的 86.3%。在所有故障中， 8h 以上三级事故 5 起，均由可控硅损坏引起。表 24 整流器历年故障中可控硅损坏故障比例 统计历史年份整流器年故障时间可控硅损坏年故障时间所占比例整流器年故障次数可控硅损坏年故障次数所占比例1999 32.13 28.8 89.6% 4 3 75.0%2000 11.72 9.97 85.1% 6 4 66.7%2001 19.74 19.74 100.0% 2 2 100.0%2002 14.29 13.98 97.8% 5 4 80.0%2003 66.85 58.04 86.8%
32、12 7 58.3%2004 4.24 0.5 11.8% 6 1 16.7%2005 13.73 9 65.5% 6 2 33.3%2006 4.08 4.08 100.0% 2 2 100.0%2007 4.33 3 69.3% 2 1 50.0%2008 4.49 4.49 100.0% 2 2 100.0%总计 175.6 151.6 86.3% 47 28 59.6%）故障结论导致可控硅性能劣化损坏的主要因素是通态压降损耗及电连接耗损耗共同产生热的影响结果，流过电流大的支路，会使可控硅结 温超过最高允许的 125而损坏，实 践证明可控硅器件的表面温度最高不宜超 过 65。经综合分析：
33、电炉整流可控硅因桥臂均流恶化损坏占 60，因冷却水管路端部被腐蚀堵塞致使可控硅过热损坏占 30，因其它原因（ 过电压、 过电流或瞬 态冲击等）损坏的其它占10。）故障原因分析多并联可控硅不均流是有标准可依，超过标准后，将致使整流器内磁场分布越来越不均匀，从而引起漏磁场局部集中现象加重，造成整流器内涡流损耗和杂电炉可控整流器应用与故障处理13散损耗增加。不断增加的内涡流损耗和杂散损耗表现在可控硅内部为热损，可加速可控硅老化，最终损坏。导致桥臂不均流因素分析：可控硅正向压降特性不一致性。在可控硅元件制造 时确保每一元件正向压降特性完全一致是难以做到的。但是，对于同桥臂上的可控硅必须选用正向压降特性
34、的偏差在允许范围内。厂方提供的可控硅正向压降参数为 2000 安时 1.2伏。可控硅元件开通特性的差异。若可控硅开通时间相同，其正向特性和支路阻抗也相等，则流经可控硅的 电流分配是均匀的。所以， 应选用可控硅固有开通延迟时间都一致的安装在一起。厂方提供电炉整流器用可控硅门极开通时间为 3微秒。触发脉冲特性的不一致性。由于触发脉冲是控制可控硅开通的，所以，触发脉冲必须确保其前沿陡度、幅值、 宽度的足够和所有脉冲产生时刻的一致性。电炉采用了抗扰性能好及功率强的脉冲触发板。桥臂组件接触 电阻影响： 电炉整流器自投运以来，可控硅损坏率高，这些损坏的可控硅需要立即在线更换，但电炉整流器圆盘式结构设计紧凑
35、，各支路间空隙小，可控硅的拆装非常困难，可控硅 组件各元器件 难以定位、 难以压装，造成可控硅压装质量上的差异，引起同一桥臂十并可控硅支路间的接触电阻分散性大，导致桥臂均流恶化。同时由于可控硅损坏率高，很 难 保证更换的可控硅在参数上与其它器件保持一致，使桥 臂不均流进一步恶化， 导 致可控硅加速老化。均流与可控硅压降的有关，压降大小直接与热损耗有关， 热损 耗大，可控硅 结温度高，热劣化加快。按照宝钢 150t 直流电弧炉整流器额定输出电流 36000A计算，则桥臂可控硅的电流有效值按式（） 计算得：=0.368*36000=13248（A）()0.3681.57VTVTAdIII每只可控硅
36、的平均电流为： ()/03248/15()TVAI 电炉可控整流器应用与故障处理14按照最大通态平均压降不大于 计算可控硅的通态平均损耗 为：1.3TVTp1325.73()TPW按照快速熔断器的电阻 为 0.0280.032m，取值 0.028m计算，则快熔rR损耗 为：rR221360.849()rrpI按照一桥臂上的一个 SCR组件回路，实测从直流母排至 SCR 接触面的电阻值范围为 28.183.0（其中包括了快速熔断器 电阻）， 图 26 中的 、 和4jr5j三个接触面电阻没有测试。计算该桥臂支路接触 电阻上的损耗 和 ：6jr minjpaxj22min1368.49.()jjp
37、IrWax016jjmax78()TrjPp总 所以，桥臂接触电阻热损耗相当可观。 为此，开展了可控硅安装质量跟踪，表 25 同桥臂新旧 SCR组件接触电阻对比。从表中数据不难发现安装质量与接触电阻大小密切相关。接触 电阻过大，在一定程度上成了诱发器件过热损坏和加速劣化的主要原因。表 25 同桥臂新旧 SCR组件接触电阻对比 EB52 整流器 V 桥臂 SCR 组件接触电阻对比( ) 2009.08.27直流母排快熔 可控硅支架绝缘套管水冷散热块交直流绝缘块交流母排1jr2jr3jr4j5jr6j图 26 可控组件图电炉可控整流器应用与故障处理15组件状态 原来组件 49.6 62.3 38.
38、9 大于 400 61.9 80.7 83.3 68.9 50.3 52.5新装组件 37.4 35.1 35 31.8 36.8 33.2 36.3 39.3 34.1 39.5当整流器电流设定 27000A 时，对桥臂进行温度测试，其结果证明安装质量好坏与温升关系极大，接触电阻减少的桥臂与其它桥臂的温度相比至少要小。运行过程中对桥臂交流母排（圆盘）和交流支路母排（扁担）进行了四次温度测试，见表 26。表 26 精心安装可控硅桥臂同在线桥臂的温度比 对测试日期：2009.8.31中（上） 中（下） 外（上） 外（下）EB51 40 40 38 38EB52 33 40 38 39EB53 3
39、6 38 36 37测试日期：2009.9.1中（上） 中（下） 外（上） 外（下）EB51 40 40 36 38EB52 34 39 37 38EB53 36 37 36 37测试日期：2009.9.2中（上） 中（下） 外（上） 外（下）EB51 39 40 37 38EB52 34 38 37 37EB53 36 38 35 37注：测试仪表选用手持式红外测温仪，由于位置关系只能测试每个整流器的中间和外侧 4 个桥臂温度。）故障处理均流检测方法由于多并联可控硅的不均流的检测很不方面，需投投入人力较多，又缺少专用仪器， 现场测试采用了二台 录波仪同步记录桥臂电流的方法。查出电流小的支路采
40、取可控硅组件重新安装办法。由于对重新安装组件的质量又难以掌控，则只好使用直流电阻微欧仪进行桥臂直流电阻测试，以此初步掌握安装情况，如表所示。不均流的判断依据一是依据均流系数参考值表7 判断；二是采用比对法，即与同一整流器其它桥臂相比较；三是经验判断法：即通过平常测试总结出的经验值。表7 均流系数参考值电炉可控整流器应用与故障处理16可控硅并联数 2 4 6 8 10 12 14 16 18iK0.90 0.90 0.90 0.85 0.85 0.80 0.78 0.76 0.74可控硅组件安装 质量的保 证措施无论新安装可控硅组件还是故障组件的在线安装均应遵循如下原则：、组 件部件均应对中安装
41、；、明确组件紧固力矩值；、组件的接触表面滴一小点 SF1154 硅油，再用清洁布擦干净，保证接触表面不得有划伤或污垢；、涂抺导电膏：保持手的干净，用手在接触面上均匀抺上 导电膏，抺至导电膏不见本色为止才算均匀，然后再用清洁丝绸类布将涂有导电膏的表面轻轻擦一遍，目视导电膏均匀后方可 组装；、拧紧组件的方法：每次拧紧螺母 1/4 圈，两只螺母交替进行，直到达到紧固力矩要求；、采用直流电阻测试仪测试组件接触电阻，确认安装质量；、确认可控硅触发脉回路是否良好。）故障对策发生可控硅损坏不应急于拆卸组件，应对组件接触电阻情况再确认，看是否与组装时测得接触电阻发生变化与否，以便分析可控硅损坏原因。对拆卸的组
42、件表面按组件安装要求进行表面处理，不能有原来导电膏在上面。同时注意更换的快速熔断器的电阻值必须符合要求，过大或过小都会导致桥臂新的不均流发生。有条件情况下最好对组件均流进行在线测试，这是最有效而直接检查桥臂均流的方法（因受电炉整流器室环境限制，该项测试工作的安全措施必须落实好）。）故障教训回顾大容量整流器的日常维护和点检，存在如下缺失：日常维护和点 检工作与周期精密点没能很好 结合，进行必要的即综合分析问题不够；对于可控硅 组件安装质 量重视不够，表现在安装队伍随意变更，导致可控电炉可控整流器应用与故障处理17硅组件安装质量出现不稳定现象；严格执行维 修技术标准不 够，规范操作有较大差距。特别
43、是可控硅组件维修作业标准执行质量的撑控欠缺，对可控组件安装质量的重要性认识不高，有时候对安装质量检验工作没能跟上；可控硅或快熔损坏后，对安装组件接触面的清洁工作未按要求实施，涂抺导电膏方法不当，导致接触 电阻大， 组件运行损耗大，可控硅受热劣化严重。工作的缺失或者重视不够，导致了整流器没能按额定电流（36KA）运行，从32KA 降至 28K 运行, 每炉钢需加大吹氧，仅此项氧耗效益以每炉钢氧耗3.78Nm3，氧价 0.27 元/Nm3 ，每年生产 6000 炉钢，此项经济效益达：3.78Nm3/炉0.27 元 /Nm3150t/炉6000 炉/年=91.8 万元。）问题与思考分析上述缺失，也不是现场人员不清如何对整流维护，主要是生产和维护之间存在着矛盾。比如桥臂组 件损坏二个支路就必需停机抢修，由于对停机时间有考核，往往为了减少停机时间 ，只 顾安装而忽略安装 质量的检验时有发生， 这样的情况在其它单元也同样有。另外就是对安装质量问题没有纳入考核，从而重视程度不够。
