烧碱整流装置晶闸管元件的选择计算
2021-12-31何昱科马英
何昱科 ,马英
(中国成达工程有限公司,四川 成都 610041)
在烧碱生产系统中,电解槽是烧碱装置的核心工艺设备,而整流装置为电解槽提供直流电流,是烧碱生产必不可少的电气设备。其中晶闸管是整流装置中的核心元件。计算整流装置的电流、电压参数并选择合适的晶闸管元件是烧碱项目设计的重点。
1 工艺的需求和电源状况
建于赤道附近的印度尼西亚的某烧碱项目,电解槽数为52个,2组串联;槽电压为3.5 V;总电压104×3.5=364(V)。 初期运行电流为18.78 kA(离子膜面积:3.276 m2,电流密度:5.733 kA/m2);末期运行电流为20 kA。考虑到母线、隔离开关的电压降,整流器额定输出电压在满槽电压基础上增加15 V,即为364+15≈380(V)。考虑到该项目所在地为赤道附近,环境温度较高,温差小,整流器额定电流按电解槽末期电流的1.1倍考虑,即20×1.1=22(kA)=22 000 A。
该项目的电源全部来自厂内自备电网,电网容量偏小,所以变压器及电力系统折算的短路阻抗考虑为12%,电网电压波动最低为-5%。但因用电负荷跳车导致电压最大波动可能超过15%。
综合以上的因素,该项目晶闸管元件的选择按照电流冗余倍数3倍,电压冗余倍数3.5倍考虑。
2 晶闸管主要参数的选择
2.1 计算理想空载电压[1]716
Udio=Ud+Udx+Udα。
(1)
其中:Udio为理想空载电压,V;Ud为负载直流电压,V;Udx为电抗压降;Udα为相控压降,V。
Ud=Udn+Udr。
(2)
其中:Udn为额定直流电压,V;Udr为电阻压降,V。
2.2 计算相控压降[1]224-226
2.2.1 计算相控理想空载直流电压的积分公式
(3)
其中:Udioα为相控理想空载直流电压,V;s为串联的换向组数(三相全控整流桥,s取2);q为换向次数(三相全控整流桥,q取3);α为相控角,°;E2m为变压器二次相电压幅值,V;……
