双反星同相逆并联整流设备安装管理的重要性

双反星同相逆并联整流设备安装管理的重要性

滕鹏滕毓飞

（四川九河电力股份有限公司四川宜宾644000）

摘要：同相逆并联是利用相同相位、极性相反的两根导排在整流变压器双线并绕并等长引出，是一种在交流导排电流大，导排距离长的条件下减小感抗减小损耗优势比较明显的方式。

关键词：新能源；整流变系统；安全性能

随着国家可持续发展和相关政策的要求，环保越来越受到国家重视，新能源也迎来了前所未有的机遇，作为新能源的能源基础设备，我国钛酸锂、磷酸铁锂、层状锰酸锂、硬碳、软碳、石墨烯等均已具备产业化能力。电池的发展使新能源设备首先要满足价廉质优，作为现有消费主体的高容量锂离子电池，负极材料作为锂电池四大组成材料之一，分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位。在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用，处于锂电池产业中游的核心环节。目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主：天然石墨容量较高、工艺简单、价格便宜，但吸液及循环性能差一些；人造石墨相对工艺复杂、价格高，但循环及安全性能较好。由于特殊的加工工艺要求，需要对石墨负极材料加温到3300℃左右，达到使用纯度要求，现一般采用一套直流系统（包括调压、整流变、整流装置、直流母排及相关辅助设备）轮流对应多台炉体按照工艺曲线生产，由于直流系统属于低电压（40V～160V）、大电流（100-300KA），当导排中的电流达到一定值时，电流产生的磁力线在周围的钢结构中产生电动势，形成涡流使钢结构发热生成附加损耗。因此考虑其特殊的工作特性，现行绝大部分大容量整流变系统均采用双反星同相逆并联技术。

同相逆并联实际是利用相同相位、极性相反的两根导排在整流变压器双线并绕并等长引出，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方式。是把变压器阀侧由一个线圈分为二个线圈反极性使用，利用通过导体产生的磁力线相互抵消，达到减少导排的互感减少附加损耗、减少母线的交流阻抗，达到节能提高功率因数的目的。由于以上的特殊结构，如何安全顺利的安装建设，工程的管理就显得尤为重要。

今年对一个企业自行建设的生产车间投运，采用110KV进线的71档调压变压器（SSPZ-18000/110）输出电压为（9.686Kv-38.5Kv），经过真空断路器控制后送入至整流变压器（ZHSSP-18000/35），整流变压器一次侧采用Z连接曲折型接线（A相线圈上串联一定比例的一个B（C）相线圈，构成需要的-15°（+15°）两个输出绕组，获得每相4对绕组（本相差90°，三相相间差30°）的12脉输出。经过整流装置（共48只25KA的硅整流管）后正负对应并联，每极通过10块铝母排（60×600）送入电炉车间炉头（2960×660cm），经过可拆卸连接器后按需要连接8个对应炉头之一工作】，由于电气安装单位前期已经做油分析及油耐压、绝缘、直流电阻、交流耐压等测试（没有做相位测试），变压器厂家及整流器厂家、母排安装厂家均表示按照图纸施工完毕，满足投运要求。在输入保护定值及继保试验合格，请示调度获得同意情况下，决定进行调压变及整流变的分别冲击试验（整流变变压器铭牌接线如下图）。

在对调压变冲击试验一切正常，整流变冲击试验电流速断真空断路器跳闸（电流速断保护动作），直流侧共20块±铝母排因电场力位移＞10cm。经过现场分析发现整流变铭牌图上输出的48只二极管全部短路（如下变压器铭牌）。

问题找到后，考虑改动48只二极管调向工程量大，现场查勘后确定改二极管出线汇流铜排（原二极管出线板接+母排的改接-母排，原接-母排的接+母排，原变压器二次侧中性点由上正下负变化为上负下正，送出至炉体直流母线的极性也变换），改接后接线如下图。

改动后整流变压器正常冲击试验，检测直流电压正常，由于没有示波器没有做直流侧波形检测。决定进行带8号炉负载供电工作试验，调压变在71档带上负载逐级调整电压后，变压器噪声、震动均很大，温度快速升温。整流变的外油循环冷却温度基本没有办法控制。整流变进线容量到24990KVA输出有功只有12996KW（整流变高压侧电流超过10%达到552A），功率因数只有0.52，直流功率没有达到预计要求而变压器严重过载。初步判断为整流变压器内部接线错误，经过用示波器检测发现直流侧脉头只有6个，再重新结合整流变铭牌分析，定性为整流变内部绕组引出接板引出连接错误，变压器二次整流绕组全部工作在正半周，本来4组二次绕组应是相间间隔30度工作，变成了间隔60度工作正半周，负半周没有工作，造成电炉还没有达到额载整流变压器正半周严重过载，外油循环冷却容量不能满足造成温度严重过高，同时整流变电磁振动加大。直流波形如下：

确定问题后经过充分准备，抽排油后吊开整流变上盖，对012和022；032和042四回个绕组头尾引出连接铜板引出对换。紧固后连接铜板后在变压器高压侧加0.4KV三相试验电压，在整流器出口汇流母排侧接电炉丝负载，试验检测12个脉冲头正常，恢复上盖加注绝缘油静置24小时，排出瓦斯继电器空气后进行冲击试验，一切正常后带上电炉大负荷试验正常，整流变输出功率达到16500KW、功率因素在0.96-0.89之间。

对于这个工程出现以上问题，总结整个过程出现的几个错误。

1、由于该工程没有一个统一的指挥决策机构，建设方考虑节约原则，请了一个石墨厂的技术人员当顾问帮忙参考，分别和不同供货厂家签订产品供货协议，没有考虑整体性和连接的中间环节，没有人对各设备厂家设备提供是技术资料进行技术分析及原理消化，没有统一系统化的管理，造成包括土建、厂房、电气、金结、炉设备、除尘设备、装吸料系统等各自为主。

2、没有请一个设计院整体统一设计，自己对变压器厂提供要求变压器厂根据经验设计，造成整流变设计错误，厂家也没有组织人员审核设计，而业主和施工单位没有组织人员审核按图施工造成生产整流变压器内部极性引出错误。

3、整流变作为特殊变压器，变压器厂在设计整流部分时没有详细把关，造成铭牌上、使用说明书、安装手册上二极管方向连接错误，而整流器厂家没有细读及分析资料，按图施工造成48只整流二极管全部短路的严重后果。

综上所述，电力建设中项目工程管理是一门不可马虎的，而双反星同相逆并联技术又是电力建设工程中的特种变压器技术工程，对该类工程的建设管理更是需要系统的、有丰富经验的、程序步步落实的现场管理。

参考文献：

[1]电力变压器第1部分：总则（GB1094•1-1996）

[2]电力变压器第2部分：温升（GB1094•2-1996）

[3]电力变压器第5部分：承受短路的能力（GB1094•5-2003）

[4]电力变压器选用导则（GB/T17468-2008）

[5]油浸式电力变压器技术参数和要求（GB/T6451-2008）

[6]电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范（GB50148—2016）

[7]电石炉变压器技术参数和要求（JB/T6303—2004）

[8]电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB50150-2016）

作者简介：

滕鹏：现任四川九河电力股份有限公司总工，1990年11月参加工作，擅长无线电技术，先后在发电站、输变电站、工程技术各岗位锻炼及主持工作，在全国多项电力承装、修、试工程中获得管理及质量奖，2012年参加宜宾市总工会举办的【宜宾市第二届职工技能大赛】维修电工决赛荣获三等奖。

滕毓飞：现在宜宾市六中高中学生，自幼爱好无线电，在社会实践中多次参与电力工程的设计、施工，具有一定的动手能力及故障处理能力。

滕鹏，男，1973.03.23，汉，四川省屏山县，大专，工程师，电力系统自动化及保护、电力技术