專利名稱：碳化硅冶煉電力整流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力半導(dǎo)體整流設(shè)備，具體的說涉及一種碳化硅冶煉電力整流裝置。
碳化硅冶煉使用石墨電爐，根據(jù)不同的爐長需用一至數(shù)萬安的直流電流。大電流的產(chǎn)生是由整流變壓器將電網(wǎng)高壓(10KV以上)，降至需用的三相電壓，然后經(jīng)電力半導(dǎo)體整流器整流后由匯流排引至電爐的正負(fù)極。電氣原理圖如

圖1所示。因此，進(jìn)行碳化硅冶煉的電器設(shè)備除整流變壓器外就是電力半導(dǎo)體整流器。目前，國內(nèi)的碳化硅冶煉廠家使用的整流設(shè)備都是整流柜，是由數(shù)十只乃至數(shù)百只千安以下的整流二極管并聯(lián)組成。這種整流柜由于元件個數(shù)多，每只還串聯(lián)快速熔斷器，并聯(lián)均壓電阻，因此體積較大，并且根據(jù)大電流設(shè)備引線的同相逆并聯(lián)要求，每套整流裝置至少需要這樣的整流柜四臺。這種整流裝置存在以下五個方面的缺點1.設(shè)備造價高。單臺整流柜目前的價格約15萬元，整套(四臺)整流柜的價格達(dá)60萬元左右。
2.占地面積大。四臺整流柜加上維護(hù)空間至少占地16m2。
3.短網(wǎng)引線長。連接變壓器至整流器的交流大電流引線稱為短網(wǎng)，短網(wǎng)長度越短，相間距離越近短網(wǎng)損耗就越小。由于整流柜體積大，距變壓器要有一定的空間，所以短網(wǎng)長度不可能很短，要達(dá)10-20米。由于四臺柜的幾何尺寸較大，短網(wǎng)的相間距離也不可能很近，這不僅因匯流排較長要消耗大量的銅材，更增加了電能的損耗。
4.電器接點多。因為多只元件并聯(lián)，而且每只元件還要串聯(lián)快速熔斷器，使每臺整流柜中至少要有60個以上的由螺栓連接的接點。由于接點電阻的存在，在大電流回路中產(chǎn)生的壓降損耗較大。
5.維護(hù)費用大。由于分立元件較多，不僅在正常工作中對整流柜需投入大量的維護(hù)工作，更為嚴(yán)重的是在發(fā)生故障時，因各元件特性的差異，首先造成單只二極管的擊穿而隨之發(fā)生其他元件的相繼擊穿。使一次故障損壞多只二極管和快速熔斷器，產(chǎn)生成千上萬元的損矢。而且在修復(fù)時要從大量二極管中篩選特性一致的，難度較大。
本實用新型的目的是提供一種設(shè)備造價低，不單獨占地，節(jié)能降損，工作穩(wěn)定，便于維護(hù)的碳化硅冶煉電力整流裝置。
目前國內(nèi)已生產(chǎn)出單只整流電流這萬安級的大電流整流二極管，如鐵道部永濟(jì)電機(jī)廠生產(chǎn)的TZ-ZP12D型大電流整流二極管，外形如圖2、圖3所示，電氣原理如圖4所示。本實用新型采用六只這種整流管接成三相橋式，來取代由數(shù)百只二極管組成的整流柜。并且將原變壓器二次側(cè)的三角形內(nèi)部連接，改為變壓器二次側(cè)三角形外部連接，即短網(wǎng)銅排與大電流整流二極管連接時，同時接成三角形。本實用新型碳化硅冶煉電力整流裝置，包括短網(wǎng)銅排，短網(wǎng)銅排的一端和變壓器低壓引出銅排與短網(wǎng)的軟接片的一端用螺栓固定連接，軟連接片的另一端與變壓器低壓引出銅排用螺栓固定連接；短網(wǎng)銅排間裝有絕緣墊板，用夾緊螺栓將短網(wǎng)銅排固定，短網(wǎng)銅排下墊有絕緣墊板，安裝在支撐鋼架上，支撐鋼架架于變壓器散熱器的上方；由冷卻水管組成的自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)；由整流管整流后引出的兩條直流母線，一條為正極直流母線，另一條為負(fù)極直流母線，兩條直流母線墊有絕緣墊板，分別安裝在支撐鋼架上，兩條直流母線將整流后的電壓分別引至電爐的正極和負(fù)極兩端；其特征是變壓器二次側(cè)的三角形連接，采用外部連接，即短網(wǎng)銅排與大電流整流二極管連接時，同時連接三角形，即上述短網(wǎng)銅排的另一端分別與短網(wǎng)三角形接線連接銅排焊接連接或螺栓壓接，短網(wǎng)三角形接線連接銅排為三條，短網(wǎng)銅排與短網(wǎng)三角形接線連接銅排電連接成三角形，或者上述的短網(wǎng)銅排的另一端分別直接和短網(wǎng)與整流管的軟連接片的一端用螺栓固定連接；大電流整流二極管為六只，分別安裝在上述的兩條直流母線上，安裝在正極母線上和負(fù)極母線上的大電流整流二極管管子極性相反，每個大電流整流二極管的兩個相同極性的極板用螺栓固定在直流母線的側(cè)面上，另一個極板和短網(wǎng)與整流管的軟連接片的一端用螺栓固定連接，短網(wǎng)與整流管的軟連接片的另一端與短網(wǎng)三角形接線銅排用連接螺栓連接或焊接，六只大電流二極管與短網(wǎng)銅排電連接成三相橋式整流電路；上述的由冷卻水管組成的自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)中，冷卻水管分別與大電流整流二極管的水嘴連通。
本實用新型由于采用大電流整流二極管直接安裝在直流母線上的，變壓器二次側(cè)的三角形連接采用外部連接，因此，本裝置具有以下效果1.最顯著的效果是節(jié)能，而且從幾方面都能達(dá)到節(jié)能降損的效果。(1)短網(wǎng)的縮短和相間距離的減小是原設(shè)備的幾倍。(2)大電流回路中電器接點的減少是原設(shè)備的十倍之多。(3)新型整流管的正向壓降是其他二極管的1/2。
2.對于新設(shè)計的生產(chǎn)線，電氣設(shè)備的投資和占地面積節(jié)約顯著(1)按現(xiàn)有價格，六只整流管的價格為3萬元，加上其他附屬設(shè)備不足5萬元，比使用整流柜節(jié)約55萬元。(2)整流管安裝在直流母線上不單獨占地。
3.設(shè)備出力提商，冶煉噸耗電能大幅降低。
4.新型整流管工作穩(wěn)定、性能可靠，加之接線簡單，維護(hù)費用和維護(hù)工作量極大地減少。
5.由于變壓器二次側(cè)的三角形連接采用外部連接，引線承受相電流，而原變壓器二次側(cè)內(nèi)部三角形連接，引出線為線電流，相電流為線電流的
倍。這樣減少了短網(wǎng)銅排截面。而且使變壓器內(nèi)部連接簡單，引線布置方便，可簡化變壓器制造工藝、縮小變壓器外殼體積。
碳化硅冶煉生產(chǎn)線的變壓器一次電壓為10KV，容量為2800KVA，冶煉爐長10米，采用新裝置前，每噸耗電約5萬千瓦時，冶煉時間長達(dá)24小時，僅能生產(chǎn)一級綠色碳化硅4噸左右，每噸碳化硅耗電高達(dá)1.2萬千瓦時。
采用新裝置，同樣的變壓器，同樣的爐長，20小時可送電6.5萬千瓦時，一級綠色碳化硅產(chǎn)量提高到7噸左右，每噸碳化硅耗電降至0.9萬千瓦時，如果不計產(chǎn)量提高的效益，僅從每噸碳化硅節(jié)電3千千瓦時計算，一套生產(chǎn)線年產(chǎn)量為2000噸，節(jié)電達(dá)600萬千瓦時。
碳化硅冶煉生產(chǎn)線的變壓器一次電壓為35KV，容量為5000KVA，冶煉爐長13米，20小時送電7.2萬千瓦時，生產(chǎn)一級綠色碳化硅達(dá)9噸，每噸碳化硅耗電僅8千千瓦時，目前國內(nèi)同行業(yè)其他廠家尚無低于噸耗9千千瓦時的先例。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型的內(nèi)容。
圖1為三相橋式整流電氣原理圖。
圖2為TZ-ZP12D型大電流整流二極管外形主視圖。
圖3為圖2的左視圖。
圖4為圖2的電氣原理圖。
圖5為本實用新型電力整流裝置電氣原理圖。
圖6為本實用新型電力整流裝置安裝示意圖。
圖7為圖6的A-A剖視旋轉(zhuǎn)。
圖8為圖6的B-B剖視圖。
圖中，1.變壓器大蓋；2.變壓器低壓引出銅排(此處將變壓器引出線與短網(wǎng)軟連接的連接緊固螺栓省略)；3.變壓器低壓引出銅排與短網(wǎng)的軟連接片；4.短網(wǎng)銅排(此處將短網(wǎng)的緊固、支撐與絕緣部分省略)；5.變壓器散熱器；6.直流母線；7.大電流整流二極管(省略了整流管的冷卻水管，安裝在正極母線上和負(fù)極母線上的管子極性互反)；8.短網(wǎng)三角形接線連接銅排(短網(wǎng)的三角形連接各端頭采用焊接)；9.短網(wǎng)與整流管的軟連接片；10.直流母線絕緣墊板；11.整流管與直流母線的連接固定螺栓；12.短網(wǎng)銅排的絕緣墊板；13.短網(wǎng)銅排的夾緊螺栓；14.支撐鋼架；15.連接螺栓。
本實用新型碳化硅冶煉電力整流裝置，首先拆除了原有生產(chǎn)線的整流柜，改用6只正向整流電流為12KA的TZ-ZP型大電流整流二極管。6只大電流整流二極管直接安裝在直流母線上。
本實用新型碳化硅冶煉電力整流裝置電氣原理如圖5所示，安裝結(jié)構(gòu)如圖6、圖7、圖8所示，變壓器將電網(wǎng)高壓降至需用的三相低壓由變壓器二次側(cè)的變壓器低壓引出銅排2引出，變壓器低壓引出銅排2為十二條。變壓器二次側(cè)的三角形連接，采用外部連接，變壓器低壓引出銅排2和變壓器低壓引出銅排與短網(wǎng)的軟連接片3的一端用螺栓固定連接，軟連接片的另一端與短網(wǎng)銅排4的一端用螺栓固定連接。短網(wǎng)銅排4為十二條，短網(wǎng)銅排間裝有絕緣墊板12，用夾緊螺栓13將短網(wǎng)銅排固定，短網(wǎng)銅排下墊有絕緣墊板，安裝在支撐鋼架14上，支撐鋼架14架于變壓器散熱器5的上面。十二條短網(wǎng)銅排分別分成四條短網(wǎng)銅排分別與位于其上方的三條短網(wǎng)三角形接線連接銅排8焊接連接，短網(wǎng)銅排4與短網(wǎng)三角型接線連接銅排8電連接成三角形?；蛘咚臈l短網(wǎng)銅排分別直接和短網(wǎng)與整流管的軟連接片9的一端用螺栓固定連接，而省去三條短網(wǎng)三角形接線連接銅排8。短網(wǎng)三角形接線連接銅排8兩端頭下方用連接螺栓15連接有短網(wǎng)與整流管的軟連接片9，軟連接片的另一端與大電流整流二極管7的一個極板用螺栓固定連接。大電流整流二極管7的另外兩個相同極性的極板用螺栓直接安裝在兩條直流母線6的內(nèi)側(cè)面上。大電流整流二極管為六只，其中3只管子極性一致，另外三只管子極性同前三只相反。安裝在正極母線上和負(fù)極母線上的大電流整流二極管管子極性相反。每只大電流整流二極管的兩個相同極性的極板用螺栓固定在直流母線的內(nèi)側(cè)面上，另一個極板和短網(wǎng)與整流管的軟連接片的一端用螺栓固定連接。六只大電流整流二極管與短網(wǎng)銅排電連接成三相橋式整流電路。大電流整流二極管上的六個水嘴分別與原有的自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水管連通。兩條直流母線6，一條為正極性直流母線，另一條為負(fù)極性直流母線，兩條直流母線墊有絕緣墊板10，分別固定安裝在支撐鋼架14的兩邊上。
如果整流變壓器不裝散熱器，采用強(qiáng)迫循環(huán)的水冷或風(fēng)冷，大電流整流二極管可以直接安裝在變壓器上。
權(quán)利要求1.一種碳化硅冶煉電力整流裝置，包括短網(wǎng)銅排(4)，短網(wǎng)銅排的一端和變壓器低壓引出銅排與短網(wǎng)的軟連接片(3)的一端用螺栓固定連接，軟連接片的另一端與變壓器低壓引出銅排(2)用螺栓固定連接；短網(wǎng)銅排間裝有絕緣墊板(12)，用夾緊螺栓將短網(wǎng)銅排固定，短網(wǎng)銅排下墊有絕緣墊板，安裝在支撐鋼架(14)上，支撐鋼架(14)架于變壓器散熱器(5)的上方；由冷卻水管組成的自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)；由整流管整流后引出的兩條直流母線(6)，一條為正極性直流母線，另一條為負(fù)極性直流母線，兩條直流母線墊有絕緣墊板(10)，分別安裝在支撐鋼架(14)上，兩條直流母線將整流后的電壓分別引至電爐的正極和負(fù)極兩端；其特征在于變壓器二次側(cè)的三角形連接，采用外部連接，即短網(wǎng)銅排與大電流整流二極管連接時，同時接成三角形，即上述短網(wǎng)銅排(4)的另一端分別與短網(wǎng)三角形接線連接銅排(8)焊接連接或螺栓連接，短網(wǎng)三角形接線連接銅排為三條，短網(wǎng)銅排(4)與短網(wǎng)三角形接線連接銅排電連接成三角形，或者上述的短網(wǎng)銅排(4)的另一端分別直接和短網(wǎng)與整流管的軟連接片(9)的一端用螺栓固定連接；大電流整流二極管(7)為六只，分別安裝在上述的兩條直流母線(6)上，安裝在正極母線上和負(fù)極母線上的大電流整流二極管管子極性相反，每個大電流整流二極管的兩個相同極性的極板用螺栓固定在直流母線的側(cè)面上，另一個極板和短網(wǎng)與整流管的軟連接片(9)的另一端用螺栓固定連接，短網(wǎng)與整流管的軟連接片(9)的另一端與短網(wǎng)三角形接線銅排(8)用連接螺栓(15)連接或焊接，六只大電流整流二極管(7)與短網(wǎng)銅排(4)電連接成三相橋式整流電路；上述的由冷卻水管組成的自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)中，冷卻水管分別與大電流整流二極管(7)上的水嘴連通。
專利摘要碳化硅冶煉電力整流裝置，變壓器二次側(cè)的三角形連接采用外部連接，即低壓引出銅排通過軟連接片與短網(wǎng)銅排連接，短網(wǎng)銅排分別和三條短網(wǎng)三角接線連接銅排連接并電連接成三角形。短網(wǎng)三角形接線連接銅排分別通過軟連接片與六只萬安級的大電流整流二極管連接，二極管安裝在直流母線上。自來水閉路循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水管分別與二極管的水嘴連通。本裝置具有節(jié)約投資、節(jié)省設(shè)備占地面積、節(jié)能顯著、設(shè)備出力增大、工作穩(wěn)定的特點。
文檔編號H05B7/00GK2270336SQ9622781
公開日1997年12月10日 申請日期1996年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月30日
發(fā)明者胡志平, 郇正華 申請人:滕州供電局碳化硅廠