韓利軍

(1.內(nèi)蒙古君正化工有限責任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000; 2.國能蒙西華瑞化工有限公司,內(nèi)蒙古 鄂托克旗 017000)

內(nèi)蒙古君正化工有限責任公司(以下簡稱“內(nèi)蒙古君正化工”)整流器的額定電壓為550 V,額定電流為16 kA。采用的是一體化導電排環(huán)氧澆鑄的同相逆并聯(lián)技術，將整流臂和絕緣層一體化澆鑄成型，用高性能環(huán)氧樹脂來包裹銅排、加強絕緣，用長玻璃絲纖維提高整體強度，杜絕了橋臂的電磁振動，優(yōu)化了整流器同相逆并聯(lián)結構的絕緣、振動和防磁狀況。

隨著運行時間的延長，在巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)部分可控硅和快速熔斷器(以下簡稱“快熔”)的運行溫度升高，個別快熔的內(nèi)部運行溫度已經(jīng)達到100 ℃以上，給整流器的安全穩(wěn)定運行帶來了一定的影響?？煽毓璨扇‰p面散熱，一面是采用整流器閥側母線換熱，另一面采用可控硅散熱水套進行換熱，故而可控硅的運行溫度并不是很高。運行負載電流較大，快熔采用的是一面水冷壁進行換熱、另一面進行空氣自發(fā)散熱的方式，所以快熔的運行溫度高于可控硅的運行溫度[1]。

筆者總結了整流器快速熔斷器的運行狀況，從快熔的結構、作用、接線連接方式以及運行過程中的注意事項等方面進行了分析和研究。

1 快熔的結構特點

大功率整流器快熔的外型如圖1所示，其結構與有填料的封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。

快熔的熔絲除了具有一定形狀的金屬絲外，還會在上面點上某種材質(zhì)的焊點，其目的是為了使熔絲在過載情況下迅速斷開。

圖1 快熔外形圖Fig.1 Outline drawing of fast fuse

快熔具有反時延特性，即過載電流小時，熔斷時間長;過載電流大時，熔斷時間短。所以，在一定過載電流和過載時間范圍內(nèi)，熔斷器是不會熔斷的，可連續(xù)使用。

試驗證明，快熔的溫升低于80 ℃時可以長期運行，溫升100 ℃時制造工藝穩(wěn)定的產(chǎn)品仍能長期運行，溫升120 ℃是電流通過能力的臨界點。如果溫度升高到140 ℃時，快熔將不能長期運行。在快熔的熔斷指示點上安裝有可以指示快熔狀態(tài)的輔助接點，用來傳遞快熔的運行情況。

當快熔熔斷時，其輔助觸點就做相應的動作，將熔斷信號傳遞給整流控制柜，以便操作人員能及時發(fā)現(xiàn)并做相應的處理。

2 整流器快熔在大功率整流裝置中的作用

快熔在整流器中與可控硅的接線方式見圖2。

圖2 快熔在整流器中與可控硅連接實況圖Fig.2 Real connection of fast fuse with thyristor inside rectifier

快熔是熔斷器的一種，主要用于半導體整流元件或整流裝置的短路保護。由于半導體元件的過載能力很低，只能在極短時間內(nèi)承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力?？烊墼谡髌髦信c晶閘管串聯(lián)連接，作為對整流器件短路故障的保護元件。當整流器件發(fā)生反向擊穿故障時，快熔能夠快速分斷故障支路的短路電流，保護整流器免受故障短路電流的危害。整流器快熔與整流元件可控硅串聯(lián)安裝在整流臂上，當可控硅遇到過電流或過電壓故障時，快熔能夠在瞬間熔斷，切除故障，不僅能保護串聯(lián)臂上的可控硅，而且也能避免損壞其他支路上的整流元件。

3 快熔允許運行的溫度和高溫運行的危害

如整流器快熔溫升超過臨界值120 ℃，該快熔的電流通過性就會降低，勢必會造成該整流臂上的其他整流元件的電流升高，進而引起相應整流臂的均流度遭到破壞，長期運行會降低該整流臂元件的使用壽命。熔斷器的電流承載能力試驗是在25 ℃環(huán)境溫度條件下進行的。

熔斷器的使用壽命受工作環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度越高，熔斷器的工作溫度也越高。

內(nèi)蒙古君正化工在整流器運行過程中發(fā)現(xiàn)個別快熔溫升過高，運行溫度達到100 ℃以上。由于氯堿生產(chǎn)工藝的連續(xù)性，當時未做徹底的處理，只對發(fā)熱的快熔進行記錄。待設備停機后，測量快熔的冷態(tài)電阻，發(fā)現(xiàn)與同一條整流臂的其他快熔冷態(tài)電阻相比阻值偏大。

隨后，對溫升異常的快熔進行了更換，調(diào)整了同一條整流臂上其他快熔的壓緊力矩。設備投入運行后，快熔發(fā)熱的情況明顯好轉(zhuǎn)。

4 快熔溫度升高的原因

快熔溫度升高的原因和分析。

(1)不均流。所謂不均流就是每個可控硅上所通過的整流電流不一致所造成的臂與臂之間的電流不一致。由于可控硅的電氣參數(shù)不能十分一致,所以各管所承擔的負載也就不一樣。如管壓降、正向電阻、溫升等因素都會導致不均流；同樣，快熔直流電阻不均也是導致不均流的因素。 不均流,會造成有的快熔上通過的電流大，有的快熔上通過的電流小。通過電流大的快熔的運行溫度自然就比其他快熔的運行溫度高。

(2)冷卻系統(tǒng)不好也是造成可控硅和快熔運行溫度高的一個因素。 整流橋臂間距小、發(fā)熱點多、冷卻水管較細、水流速慢，不利于散熱，這對可控硅不利，容易使可控硅因過熱而發(fā)生電流擊穿，進而損壞快熔。

(3)可控硅和快熔表面氧化，氧化層和整流臂的接觸電阻增大，會導致快熔的運行溫度升高。

(4)快熔內(nèi)部熔體焊接點松動?？烊蹆?nèi)部熔體采用網(wǎng)狀結構，整流器在運行過程中存在振動，快熔長期運行在此種工況下，會造成個別快熔內(nèi)部熔體開焊松動，造成快熔自身的電阻增大，引起快熔溫度升高。

(5)整流器在運行過程中存在著一定的振動，長期的振動會導致個別可控硅和快熔的壓緊力矩發(fā)生變化，接觸電阻變大，整流元件運行溫度升高。

5 預防和解決快熔溫度升高的措施

(1)加強設備巡檢，發(fā)現(xiàn)運行溫度高的快熔及時進行記錄；依據(jù)每天測量的參數(shù)進行溫升分析，制定相應的解決方案。

(2)經(jīng)常檢查整流臂水循環(huán)的情況，發(fā)現(xiàn)水循環(huán)受阻，應及時停機進行徹底的處理。

(3)及時測量各快熔的均流，也可參照均流儀顯示的運行電流，對均流表的整流橋臂及時進行檢測，制定切實可行的方案。必要時，要停機處理。

(4)利用停機檢修的機會測量整流器內(nèi)部快熔的直流電阻，更換阻值偏大的快熔。在更換時要特別注意每一條整流橋臂上直流電阻的一致性，盡可能地縮小直流電阻的差距，以獲得良好的均流度。

(5)采購整流器快熔備件時要盡可能地采購同一生產(chǎn)廠家、同一型號的快熔，避免快熔冷態(tài)電阻差異過大，影響整流臂上各元件的均流度。

(6)利用停機檢修的機會對整流器進行清灰處理，清除覆蓋在快熔和可控硅表面的積塵，增強整流元件的散熱特性；及時檢查整流器內(nèi)元器件的壓緊力矩，發(fā)現(xiàn)力矩發(fā)生變化的，應及時對照廠家提供的力矩標準進行重新壓緊，降低整流元件與整流臂的接觸電阻。

6 結語

離子膜整流器是電解槽重要的供電設備，整流器的穩(wěn)定運行直接影響到全廠的安全穩(wěn)定運行。加強整流設備的巡檢，制定切合實際的設備巡檢制度，及時記錄設備運行的工況參數(shù)并進行認真分析,對預防整流設備的事故實用且高效。