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牵引整流电源柜主要为矿山,隧道用架线电机车提供牵引电源.

注: GTA/GTF为原GQA/GQF的换代产品

                         整流柜技术条件

一、使用条件

　　安装方式：户内
　　环境温度：0～+40℃
　　相对湿度：15～85%RH
海拔高度：小于1000米
　　使用环境：无剧烈振动和冲击以及垂直倾斜度不超过5%的场所
　　网侧输入电压：380V； 6.3KV；10KV；35KV；110KV；220KV
　　控制回路电源：380V 3相4线。
　　交流电压、交流电流显示及闭环控制信号：来自 PT(三相四线制0-100V)、 CT(三相四线制0-5A)。

二、 主要性能指标

控制方式：恒定电流（或者恒定电压）
直流输出自动稳流精度：稳流精度±1‰
触发不对称度≤0.3°
脉冲变压器采用环氧浇注环形变压器，特性一致、抗干扰、抗强磁场能力强、可靠性高；触发可控硅的前沿陡度：≥1A/μs；考虑到可控硅门极功耗;前沿电流：1.5A<I<2A；后沿幅值：0.5A <I<1A，移相分辩率：1μs (0.018度)。
其整流桥臂、快速熔断器桥臂均采用双孔铜母排，为了尽可能地减缓电腐蚀的危害，除提高水质（电阻率）之外，在水路支路汇流连接时采用科学的连接方法，尽量避免电腐蚀的危害。
水路采用螺栓紧固接头，不渗漏免维护
水路全部采用高强度管材
水路全部采用不锈钢材质。

三、 原理简介

（一）、整流器主电路介绍
整流装置主回路电联结方式可采用三相桥式整流、六相双反星形带平衡电抗器整流（或采用三相五柱变压器）均可采用同相逆并联方式。
1、六相双反星同相逆并联整流电路简介：
目前国内可控硅元件的制造水平已经很过硬，元件的耐压可达几千伏，在考虑了经济性价比允许的前提下，我们首推六相双返星形的整流电路，因为可以减少一只管压降的损耗，特别是对于电压较低的客户尤其重要。
整流装置采用六相双反星形同相逆并联电路，目的是使其中流过大小相等方向相反的电流，以便互相补偿，使引线（包括短网、整流柜）周围的磁通得到最大限度的抵消。也可解决变压器二次侧的阻抗增大、整流元件间的电流不平衡的问题。亦就是说整流变压器采用同相逆并联措施，可以减弱变压器外壳的涡流发热损耗，还可以使出线端子的电流容量减少二分之一，这种方式同时也消除了变压器引线的电抗分量压降，提高了变压器的功率因数。
整流装置采取同相逆并联的接线方式，相互逆并联整的流臂中产生的磁场相互抵消，避免了散发磁场在周围铁磁材料制成的外壳或框架中所产生的涡流损耗，正是由于这种接线方式，大大减少了整流变压器到整流臂回路的电抗分量压降，降低了损耗，节约了能源。
建议选择带有载调压开关的整流变压器（有载调节开关为粗调节，晶闸管为细调节）。根据可控硅控制角的变化来自动调整有载调压开关的档位，保证可控硅控制角在5°～20°内运行，从而提高变压器的运行效率，达到变压器经济运行，大幅度降低了变压器的空载损耗。
整流器输出电流较大时，采用每个整流臂由多只可控硅元件并联电路，加大每个整流臂的电流容量，电流储备系数（裕度）为2 ～ 5倍以上。整流装置的直流输出侧，装有直流电流测量装置与电压变送器，作为直流电流和电压反馈元件，将采样信号送到微机主、副控制器。
2、箱体结构防磁
本公司箱体结构采用三种材质：第一，箱体骨架全部采用不导磁钢板弯曲焊接制成；第二，箱体骨架大部分采用冷轧钢板弯曲焊接制成，小部分采用不导磁钢隔断磁路；第三，对于电流较小的设备，全部采用冷轧钢板弯曲焊接制成。以上三种方式满足不同客户要求。
3、水路接头采用螺栓锁紧
整流元件水冷却器、整流桥臂、快速熔断器桥臂的水路连接，首先采用科学的连接方法，尽可能地减缓电腐蚀的危害，同时淘汰了传统使用的喉箍，采用不锈钢材质的螺栓和螺母锁紧的方式，在热态运行时保证做到不渗漏。
4、全部双孔铜排和普通铜排防腐处理
本公司对铜排的防腐采用两种方式：第一，首选823防腐涂料处理，要首先对铜排和823加温到所需温度，即进行浸入处理，然后进烤箱加热到一定温度和一定时间进行固化。经过这样处理的铜排，在运行现场的环境中使用，可以保持十年本色。第二，采用传统的镀锡处理。其主要优点是比较经济。
（二）、微机双控简介
控制回路主要由微机控制器、稳流控制系统、PLC监控系统、触摸屏人机界面、温度检测系统、上位机组成。

系统控制回路框图（COM-通讯口）
稳流控制系统，采用双控制热备用无扰动控制系统同时在线工作，实现双控板自动无扰动切换，自动切换时间为零。
双控板(数字电流调节触发控制器单元)与PLC采用RS485通讯方式来优化控制系统,减少了配线、线圈继电器、充分发挥了数据信息量。
在人机界面(触摸屏)上进行电流的数字给定，手动/自动工作方式切换、运行通道切换。这样使用方便直观，所有系统参数均可在线修改，达到“即改即用”的效果。
温度检测板实现所有晶闸管温度的检测，并通过RS485通讯方式上报PLC。整流器的每个可控硅实时温度监控并通过触摸屏显示运行状况，测量可控硅管壳温度，通过温度显示屏设置温度上限报警，报警后立即上报PLC、触摸屏、上位机。
整流器电流信号取自DCC或交流CT，两者互为热备用。

控制系统设计为数字控制系统，利用双通道在线控制,两通道互为热备用，工作通道故障时，自动切换到备用通道工作，电流无波动，不造成停产。亦就是说热备用控制器任意一个部件故障，不造成停产，并可不停电更换故障部件。控制系统故障自诊断功能要求数字调节触发控制器，对主控板的下列单元实时监视、诊断，如对 A/D 转换器、基准电压、参数存储器、通讯接口、同步电路、CPU等。发生故障后，在数控操作器或触摸屏上显示相应的故障。热备用控制器对直流输出进行监视，能识别输出电流缺波、振荡等故障。所有控制电路板出厂前按照统一的标准进行了调试和质量检验, 控制单元具备互换性。在更换数字调节触发控制器后，无需重新调试,就可自动将运行通道的所有系统参数拷贝到新换的数字调节触发控制器上，投入即可使用。

四、 主要功能
 　
1、交直流电流反馈热备用：如果同时将直流反馈信号及交流反馈信号送入控制柜，数字调节触发控制器将交流反馈信号进行校正，并可选择采用何种反馈信号供稳流调节使用，另一路反馈信号做热备用，确保只要有一路反馈信号正常，就可稳流运行。
2、电流反馈消失保护功能：设备在正常稳流运行时，如果直流电流传感器和交流互感器都发生故障造成反馈信号丢失时，自动切换到手动开环控制，保持故障前的控制角和电流，直流输出不产生冲击电流，无扰动,不造成意外停产，并发出缺交流反馈、缺直流反馈报警信号。
3、有载开关自动升/降换挡功能：自动调整整流变压器有载调压开关的档位，使控制角度运行范围在5°～20°，确保整流装置产生最小的谐波电流,平均自然功率因数≥0.92。（此功能仅限于变压器带有载开关的设备）
4、回零保护功能：当高压开关因故障跳闸时，给定信号自动回零；当高压开关重新合闸时，不会产生冲击电流。
5、电流线性软起动功能：当整流器开机时，突加很大的给定信号时，输出电流是缓慢的线性增加到设定值。
6、外部过电压保护功能：外部过电压主要是指操作过电压、雷电、电网波动引起的过电压。保护措施在整流器的交流侧设置大容量过压吸收保护器。
7、内部过电压保护功能：内部过电压主要是指换相过电压和快熔熔断时产生的过电压。保护措施是在整流臂、快熔臂间并装阻容吸收装置。
8、过流保护功能：当元件因击穿发生的阀侧短路时，串联在故障支路的快速熔断器应立即分断并隔离该支路，防止故障扩大。元件击穿损坏后就会造成快熔熔断，有一只损坏时，发出警告信号；同臂上有多只损坏时（具体只数根据合同的不同而改变），发出紧急跳闸信号.当输出电流≥105%Id时，发出警告信号； 直流过电流保护当输出电流≥120%Id时，内部封锁脉冲（降电流到零）并发警告信号。（如果用户有特殊要求可根据用户要求进行修改）
9、冷却系统故障保护功能：当冷却水水压降低时（柜内）发出报警信号，延时一段时间后水压未恢复正常发出紧急跳闸信号，有断水延时保护。当冷却水的总出水温度超高、桥臂上温度超高时发出报警信号。
10、过压吸收回路故障保护功能：当外部产生很强的过电压时，串联在吸收回路里的熔断器会熔断，熔断器上装设的微动开关，会将信号传至PLC中，显示在触摸屏和上位机上；并报警提示用户用时更换。
11、控制系统自诊断功能：系统实时监视通讯、同步信号、CPU、脉冲触发等组件。一旦发现故障后，及时报警并在触摸屏中显示故障信息。
12、温度监控功能：对每个可控硅实时温度进行监控，以便运行过程中可随时了解整流器中每支晶闸管的运行情况。
13、无扰动切换功能：双控系统可手动、自动无扰动切换主控板（切换时间为零）。
14、振荡检测切换功能：PLC实时监测直流输出电流，发现直流振荡时，经PLC发出指令由工作控制系统强行地切换到备用控制系统。
15、人工操作功能：在触摸屏上可操作电流上升、电流下降、有载升压、有载降压等。（受权限保护，进入如下窗口后只有密码正确，才能进入操作界面）
 




16、数字参数设置功能：运行参数设定有良好的人机界面权限控制和具有在线修改功能及断电记忆功能,整流器装置的运行参数如下（受权限保护）： 



输出电压：电压设定值，设备电压环升压，为了计算软起时间、软停时间。
输出电流：设备输出电流的设定值。
软起时间：输出直流从0V上升到输出电压设定值的时间可在1～200秒内调整（如果200S不能满足用户要求，可根据要求更改）。
软停时间：输出直流从输出电压设定值下降到0V的时间可在1～200秒内调整（同上）。

17、实时监控功能：可以监控整流器、水冷却器、变压器的工作状态，故障信息等等。

18、故障查询功能：设备将出现的故障记录在故障报告界面中，可以方便用户查询，准确快速的排除故障。



五、 主要特点

1、设备的控制系统设计为数字控制系统，利用双通道在线控制,两通道互为热备用，工作通道故障时，自动切换到备用通道工作，电流无波动（切换时间为零）。此项技术已经通过了《国家电力电子产品质量监督检验中心》的检验，并且此技术已申请了国家发明专利（专利名称：晶闸管电源双控系统无扰动切换电路，专利号：ZL 2004 2 0015675.5）。
2、 温度监控系统
目前市面上多数设备用均流仪来间接监控晶闸管的运行状况，而我公司则选用测量晶闸管的温度来监控晶闸管的运行状况。晶闸管损坏的主要原因是温度过高，在电化学产品中引起晶闸管温度过高的并非只有电流过大，还有冷却支路存在问题，接触电阻偏大等等。例如我公司运行在某现场的设备中，曾经有一台整流器其中的一支晶闸管温度偏高其它的十来度，经检查发现这臂的均流系数为0.97，且温度高的并不是电流最大的，后来查出是由于接触电阻偏大造成的。


温度超高报警（报警值可以更改）

恢复正常后温度显示

3、熔断监控系统
通过熔断检测装置将所有快熔的当前工作情况通过通讯的形式上报至PLC，并将总的报警信号通过一对无源开点的形式上报至PLC，触摸屏、上位机中显示设备中所有快速熔断器的工作状态，并且出现故障后可以快速定位的找到已损坏快熔的位

置。上图是模拟了FU41炔速熔断器故障的情况，显示在触摸屏上FU41的位置在整流柜中从右边数第2个臂、从上边数第1个快速熔断器。
4、参数设置、人工操作受权限保护，防止非工作人员操作，并且具有二级权限的人员进入权限界面后可以修改一级权限。



八、 上位机

8.1帮助界面（F1）

8.2状态选择界面（F2）

8.2.1整流器状态界面（F2-A）

8.2.2变压器状态界面（F2-B）

8.2.3水冷却器状态界面（F2-C）

8.2.4 PLC状态界面（F2-D）

8.2.5可控硅温度状态界面（F2-E）

8.2.6熔断器状态界面（F2-F）

8.3设置界面（F3）注：在此界面下更改参数需要先操作8.8，设置功能受权限保护。

8.4主显示界面（F4）

8.5操作界面（F5）注：在此界面下人工操作需要先操作8.8，操作功能受权限保护。

8.6曲线选择界面（F6）

8.6.1历史曲线界面（F6-A）

8.6.2即实曲线界面（F6-B）

8.7报警选择界面（F7）

8.7.1历史报警界面（F7-A）

8.7.1历史报警界面（F7-A）

8.8访问界面（F8）用户只有正确的输入口令才可以操作受权限保护的功能。

8.9权限界面（F9）用户可通过此界面修改权限。

8.10打印（F10）根据用户要求打印
8.11事件界面（F11）
记录用户登录、注销的时间，方便于查询人工操作、参数更改的时间，人员。

8.12系统界面（F12）注：在此界面下操作需要先操作8.8，此功能受权限保护。

KHS电解、电化学产品外形尺寸参考　　　　　　　　　　　　　　

九、 KHS电解、电化学产品外形尺寸参考

十 、微机双控热备用无扰动切换电化学整流设备综述

全数字微机双控器，两套控制器的结构完全相同，当一套控制器运行时，另一套自动转为在线热备用。（反之亦然）一旦主控制器发生故障，备用控制器立即自动运行，原主控器脱离在线控制，并报警，同时保证两个控制器切换过程中，直流电流、电压输出保持不变，切换时间为零（原理发明专利）。控制系统采用无静差PI调节，自动稳流精度达1‰。可通过良好的人机界面在触摸屏上进行设定、操作和显示，并具有在线修改功能和断电记忆功能。
控制系统可自动操作有载开关档位，使可控硅控制角保持在5~20度范围内，提高运行时的功率因数和效率。整流设备可以通过通讯网络和上级微机组成DCS控制系统。
触摸屏和计算机可以同时或分别对整流设备的有关参数（直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、冷却水温度、冷却水压力、控制角、有载开关挡位和变压器油温等）进行监测、数据储存、事故报警、记录、分析、报表、打印等等功能，并可调节整流设备输出的直流电流或电压。
整流设备还具有可控硅元件的温度检测系统，通过温度检测可以了解可控硅元件的均流情况，分析元件的运行状态，掌握元件的老化程度，特别是及时发现水路不畅或水路堵塞。
微机双控热备用无扰动切换电解、电化学整流装置，电流可达30万安培，可带PLC、触摸屏、HMI、PC机、上位机等，稳流精度千分之一。