整流变的结构、原理及应用

硅整流变的结构、原理及应用
一、我公司硅整流变的选型：
我选用安装了由南京电力变压器厂生产的GGAJ02H型高压硅整流变压器，主要作用是将工频的交流电源变换成高压直流输出，为锅炉电除尘提供高压直流电源。

产品型号含义：GGAj02－0.6A/72kVCG
前G：所用半导体材料为硅
后G：高压整流用
Aj：油浸自冷式
02：可控硅调压
0.6：额定直流输出电流0.6A（平均值）
72：额定直流输出电压72KV（平均值）
CG:直流高压侧面引出，高阻抗变压器
交流输入电压：380V
交流输入电流：163A
交流输入功率：62kVA
直流输出电压：72kV
直流输出电流：0.6 A
直流输出功率：43.2kW
二、硅整流变的电源供给及保护：
380伏交流-高压交流-高压直流-除尘器极板：工频交流经晶闸管调压加在硅整流变压器的一次绕组上，经变压器升压为高压交流然后经硅堆桥式整流电容滤波后输出脉动负直流高压，硅堆和升压变都在变压器本体内。

我公司为：交流三相电源(380V、50HZ)经过三相断路器后其中的一相直接送至DKZ-220智能监控器系统。

另外两相经两组反并联晶闸管调压后送至整流变压器初级线圈，再经升压
及高压硅整流后输出直流负高压，高压正级接地。

其中直流输出的负极接到电晕线上，正极接到收尘极板上。

可控硅整流的原理：当晶闸管的阳极和阴极之间承受正向电压并且门极加触发信号晶闸管导通，并且去掉门极的触发信号晶闸管依然维持导通。

当晶闸管的阳极和阴极之间承受反向电压并且门极不管加不加触发信号晶闸管关断。

供电回路中的保护设计：
1.在整流变压器油箱盖上装有外接开关接线端子（X6:6；X6:7）供用户安装安全联锁开关，确保人身安全。

2.电源进线及整流变压器的进线端均由压敏电阻进行瞬态保护。

3.可控硅两端由阻容吸收回路进行保护。

4.可控硅的瞬态电流保护由快速熔断器承担。

RHZK
5.主回路的热保护（过流保护）由自动开关和热继电器承担。

6.当整流变压器的油温达到报警整定值（80℃）时，温度继电器B1触头动作，使微机控制器发出报警信号；当油温超过跳闸整定值（85℃）时，温度继电器B3触头动作，均可现场整定，微机控制器发出跳闸报警信号，并切断主接触器，使设备停止运行。

三、GGAJ02H型高压硅整流变的结构：
该变压器采用芯式铁芯结构，由高导磁材料的冷轧硅钢片(DQ151—35)组成，其截面采用多级圆柱型，有两个铁芯柱。

低压绕组上有三个抽头(XA3、XA2、XA1，XB3、XB2、XB1)，其输出电压分别为72kV、66kV、60kV。

高压绕组有六个，各自与整流桥独立连接。

亦即有6个整流桥，各整流桥为串联。

每个整流桥（高压硅堆地作用是将升压变输出的几万伏交流电压整流成高压直流电）都接有一个均压电容，变压器与整流器同装于一个箱体内。

油箱因变压器阻抗电压较大而损耗大，须通过波纹片进行散热。

附图：
四、硅整流变的特点：
一般硅整流变的特点：
1）输出直流负高压：因为电除尘器电场在直流负高压作用下，其起晕功率较正高压低，而击穿电压又较正高压高，电场的电压动态范围比较宽。

2）输出电压高，输出电流小，电压须跟踪不断变化的电场击穿电压。

3）回路阻抗电压比较高。

4）温升比较低，这是由于其内部安装硅整流元件，以确保元件正常工况。

GGAJ02H型高压硅整流变的特点：
1.高压硅整流设备是由高压硅整流器和微处理器的晶闸管自动控制系统组成,其基本作用是将工频交流电变成高压直流电。

2.采用高阻抗变压器,能有效的仰制短路电流和改善波形,油箱采用国际流行的波纹散热片,不仅能减轻重量,还可以改善散热效果,以减少体积。

3.整流变压器的高压硅堆采用环氧树脂封装雪崩二极管(雪崩击穿是PN结反向电压增大到一数值时，载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而快。

利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管)均压模块，具有极高的可靠性、良好的散热效果及造型。

4.高压硅整流变压器布置在电除尘顶部，外壳防护等级IP54，变压器底部设有集油盘，硅整流变为高阻抗，侧出线型。

5.高压硅整流变压器滚轮方式为平轮（轨道轮），可转90，滚动方向与高压侧出线套管平行。

6.高压硅整流变压器设有油温报警装置，油温高于80℃报警，85℃切断高压电源并发出声光报警信号。

可根据需要自行整定。

7.整流变压器油选用#25或#45号油。

8. 72KV的整流变初级设三个抽头，分别是60KV档、66KV档、72KV档。

五、整流变与电力变压器的比较：
整流变压器的原理，与电力变压器的原理是一样的，都是电磁感应原理；但是它们之间的不同主要有：
1）由于可控硅整流变压器二次侧的电流不是正弦波，而是呈脉冲波形；因此整流变压器的视在功率比直流输出功率大；
2）当整流器击穿时，变压器流过很大的短路电流。

因此要求变压器的阻抗设计得大些以限制短路电流，及加强机械强度。

3）整流变压器由于非正弦电流引起较大的漏抗压降，因此它的直流电压输出外特性较软。

4）整流变压器二次侧由于有脉冲波，可能产生过电压，因此需要加强绝缘。

总之，整流变压器要比同容量的电力变压器体积大很多。

六、GGAJ02H型高压硅整流变的使用环境：
1、变压器使用的环境温度为不高于+40℃，不低于变压器油所规定的凝点温度。

2、空气最大相对湿度不超过90%（在相当于空气温度20±5℃时）。

3、设备周围的气体应无导电尘埃和含有腐蚀金属或绝缘材料的气体或蒸汽存在。

4、无爆炸性危险符合以下规定：波形为正弦波，频率为50HZ，其波动范围不超过±2%，
电压380V，其幅度变化不超±55，瞬时波动范围不超过±10%
5、除尘器接地电阻值小于2Ω。

七、GGAJ02H型高压硅整流变的正常巡视项目：
A)外壳完好，附件齐全，安装牢固。

B)高、低压瓷套管清洁，无裂纹，无破损。

C)呼吸器完好，干燥剂未受潮。

D)外接线正确。

高压硅整流变压器与高压控制柜接地点牢固，接地可靠。

E)油枕及箱体密封良好，无渗漏油现象，油位正常。

F)当高压硅整流变压器采用顶部布置时，下油盘、放油管、阀门等无堵塞现象。

G)采用电缆供电时，必须检查电缆接头应无漏油现象。

八、硅整流变的故障判断及处理：
1、硅整流变压器故障一般检查方法：信息来
(1)外观检查。

检查变压器外壳及电源输入，输出侧是否完好，所有引线、紧固件必须紧固不得松动，无放电烧蚀痕迹。

(2)测量绝缘电阻值。

低压绕组对地绝缘电阻应大于400MΩ，高压输出“―”极对地的绝缘阻值为2000MΩ，对低压绕组绝缘阻值为1000MΩ以上。

(3)测量低压绕组的直流电阻，线间直阻值与出厂值偏差应≤2%。

(4)变压器油试验，耐压应大于40KV/2.5mm，若小于35 KV/2.5mm，则要进一步检查。

(5)变压器油中气体色谱分析，如色谱严重异常可判定变压器内部存在问题，则应吊芯检查。

(6)变压器油的产气速率分析加以综合确定判断。

计算出其绝对、相对产气率，来观察气体组分是否已达注意值，若总烃含量高且相对产气率大于10%时则判定变压器有故障，变压器应停电吊芯检查。

2、硅整流变压器故障基本检测项目及特点：
3、硅整流变压器油色谱分析标准及判断：
因为高压硅整流变压器的电压较高，故障时放电较为严重，一般采用油色谱分析就能分析判断变压器内部故障。

2、故障原因分析探讨：
(1)引发整流硅堆和均压电容烧损的原因：
1)出厂安装的元件质量不合格，存在绝缘缺陷。

信息
2)由于其在长期的运行过程中，在高压电场作用下，产生局部放电老化及受热作用下发生了热老化，在电压的累积效应作用下击穿烧损。

3)其受潮后击穿电压值下降等原因而导致可能以电化学击穿、热击穿、电击穿的形式击穿烧损。

(2)引起高压引线断开原因：
1)变压器引线安装工艺不良，线鼻压接松动，接触电阻大造成放电烧断。

2)引线距油箱距离较近，在变压器长期运行的机械振动作用下，使其位移造成高压引线对外壳绝缘距离不够而放电烧断。

(3)引发高压套管污闪的原因：
1)高压引线支持套管与油箱本体联接处密封不严，造成变压器油渗漏在套管表面，隔离开关室密封不严，致使污尘吸附。

2)在阴雨天等空气湿度高的天气条件下，高压套管表面电导剧增，使套管的泄渗漏电流剧增，其结果使套管在工频和操作冲击电压下的闪络电压显著降低，甚至有可能使套管在工作电压下发生污闪，致使变压器保护动作而跳闸。

信息
(4)高压电场引线烧断的原因：
1)选用导电材料不良(铁质导线)，螺栓未紧固，造成接头连接压力不足。

信息来源
2)接头接触面不平整，表面氧化有污渍，导致接头实际接触面积过小，在发热和火花放电的长期作用下导致烧断。