高压电源突加负载控制方法
电絮凝处理含油废水的工艺里，极板用铝板交替排列，间距 20 mm，通以直流。正常工作电压 18 V，电流 400 A，极板间水体等效电阻 45 mΩ。运行两到三周后，极板表面沉积一层氢氧化铝絮体，絮体增厚到 3 mm 时局部桥接阴阳极板，桥接处电阻骤降，电流从 400 A 冲到 1500 A，持续 100 μs 后被桥接点烧断。这个过程本质是一次突加负载，电源输出在微秒内从 18 V 拉到接近零，电流环如果响应慢，母线电压会被拽低，控制器复位。现场用的是 800 V、500 A 的直流电源，整流变压器副边 24 相整流，平波电抗器 2 mH，母线电容 4700 μF。
极板桥接发生的位置没有规律。初期以为是絮体沉降不均匀导致的，后来拆板检查发现，桥接点多在极板下部距底部 50 mm 范围内，这里水流速度慢，絮体容易沉积。极板上部 200 mm 范围内没有桥接。这个规律被用来调整布水板开孔：下部开孔率从 30% 降到 15%，上部从 15% 升到 30%，下部水流速度加快，絮体不容易沉积，桥接次数从每天 8 次降到 2 次。布水板改造后，极板清理周期从三周拉长到五周。极板材料是 1060 铝板，厚度 3 mm，单片极板尺寸 800 mm×600 mm，共 40 片，交替接正负极。
突加负载发生时，电源输出电压波形用示波器抓过。正常 18 V 直流，桥接瞬间跌到 2 V，持续 80 μs，然后回弹到 22 V，回弹过压 22%。电流从 400 A 冲到 1500 A，上升沿 20 μs，峰值持续 60 μs 后回落。这个波形对整流二极管的反向恢复是个考验：电流骤降时，二极管从导通切到阻断，反向恢复电荷在变压器漏感上产生尖峰，尖峰幅度 120 V，叠在母线上。初期二极管反向耐压选 1200 V，留 10 倍裕量，本来足够，但运行八个月后一只二极管击穿，拆机检查发现管壳内部焊点疲劳，反向恢复尖峰长期反复作用，焊点开裂。后来把二极管换成模块型，焊点工艺重新过波峰焊，尖峰幅度不变，但二极管寿命按手册估算能到五年。
母线电容在突加负载时提供瞬时能量。4700 μF 电解电容，ESR 80 mΩ，突加 1500 A 时母线电压跌落 ΔU = I·ESR + I·Δt/C = 1500×0.08 + 1500×20e-6/4700e-6 ≈ 120 + 6.4 = 126 V。实测母线电压从 750 V 跌到 620 V，跌落 130 V，和计算值接近。控制器的低压电源从母线取电，母线跌到 620 V 时低压电源输入还在工作范围，没有复位。这个裕量是设计时留的，如果以后电容老化 ESR 升高，母线跌落会更大，需要定期测 ESR。现场每季度测一次电容 ESR，超过 120 mΩ 就更换，一年换两只。
平波电抗器的作用是限制电流变化率。2 mH 电感在 1500 A 突加时，di/dt = U/L = 18/0.002 = 9000 A/s，对应 100 μs 内电流变化 0.9 A，这个变化量很小，电抗器的作用被母线电容掩盖了。实际上电抗器在正常负载时滤波，突加时由电容扛。这个设计在现场调试时争论过：有人建议加大电抗器到 5 mH，限制突加电流；有人建议加大电容到 10000 μF，吸收更多能量。最后按后者改了，电容从 4700 μF 加到 10000 μF，母线跌落到 80 V，回弹过压压到 10%。电抗器保持 2 mH 不变。
极板清理周期是现场反复调过的。初期按手册每周清理一次，实际三周后桥接频繁，清理周期缩短到两周；后来布水板改造后，桥接次数减少，清理周期回到五周。清理时停高压，排空水池，用高压水枪冲极板，水枪压力 20 MPa，距离 200 mm，冲掉絮体。冲完后极板表面光亮，无残留。极板清理记录在设备日志上，每次清理签字，运行班组负责。有一次清理不彻底，三天后桥接复发，拆开检查发现极板背面还有絮体，后来清理流程改成正反两面都冲，背面冲的时间是正面的两倍。
电源控制柜里的主控板在突加负载时监测母线电压。母线电压跌到 620 V 时，主控板的 AD 采样记录到这次跌落，事件标记为一次突加负载。事件次数每天统计，超过 5 次就报警。初期报警阈值定在 10 次，实际运行中每天 2 到 3 次，报警不灵敏；后来调到 5 次，超过就通知运维人员检查极板。报警信号通过 Profibus 传到中控室，中控室屏幕上弹出红色提示，值班人员打电话到现场确认。这个流程跑了两年，没有漏报过。
整流变压器的温升在突加负载工况下要单独算。变压器额定 800 kVA，正常运行温升 45 K，突加负载时电流冲到 1500 A，持续 100 μs，这个时间太短，绕组温升可以忽略，但变压器漏感上的尖峰电压会叠加到副边，影响整流二极管。变压器绝缘等级 F 级，允许温升 100 K，实际运行 45 K，裕量充足。变压器的油温每年测一次，用红外测温，正常 55 ℃，夏季摸到 65 ℃，在允许范围。变压器的硅胶干燥剂每年换一次，变色超过三分之一就提前换。
突加负载对控制柜的 EMC 是个考验。电流骤变产生的磁场耦合到主控板排线，排线里的信号出现毛刺，毛刺幅度 0.5 V，AD 采样误判。后来把排线换成双绞屏蔽线，屏蔽层两端接地，毛刺压到 0.1 V。控制柜的接地和水池的接地分开，两点距离 5 m，接地电阻各 1 Ω，防止水池里的杂散电流串进控制柜。控制柜内的滤波电容每年测一次容量，容量下降超过 10% 就更换。
极板间的水体电阻随温度和电导率变化。冬季水温 12 ℃，电导率 800 μS/cm，水体电阻 55 mΩ；夏季水温 28 ℃，电导率 1200 μS/cm，水体电阻 35 mΩ。电源输出电压闭环维持 18 V，电流从 320 A 涨到 510 A，波动幅度 60%。这个波动在工艺上允许，因为电絮凝效果取决于电荷注入总量，电流高一些处理速度快。但夏季电流冲到 510 A 时，平波电抗器温升从 30 K 升到 45 K，电抗器绝缘等级 F 级，还在裕量内。现场把夏季运行的额定电流限在 480 A，留 6% 裕量，防止电抗器过热。冬季电流限在 400 A，裕量更大。这个限流值写在 PLC 程序里，按季节自动切换，不靠人工改。
极板的接插件是铜质镀锡，长期在潮湿环境里氧化，接触电阻从 50 μΩ 涨到 200 μΩ。接插件发热，用红外测温测到 65 ℃，环境温度 28 ℃，温升 37 K，超过允许值 30 K。现场把接插件每年拆开一次，用砂纸打磨接触面，涂导电膏复装，螺栓力矩按 12 N·m 执行。有一次接插件发热严重，拆发现铜鼻子已经发暗，氧化层厚度 0.1 mm，打磨后恢复。接插件的备件库存按 20% 备，每年换 4 只。接插件和极板之间用不锈钢垫片压紧，防止电化学腐蚀。
电源的进线侧装了一只 100 A 的断路器和一只 50 kvar 的无功补偿柜。断路器是框架式，带电子脱扣，脱扣曲线按长延时 1.05 倍额定电流整定。无功补偿柜自动投切，功率因数维持在 0.95 以上。进线电缆用铜芯交联聚乙烯电缆，截面 95 mm²，长度 30 m，敷设方式是桥架。电缆终端头是预制式，应力锥工厂预制，现场只做压接。电缆金属护套两端接地，接地电阻 1 Ω。进线柜的仪表室装电流表、电压表、功率因数表，信号传到中控室。有一次进线断路器误跳闸，查记录发现是脱扣器的电压线圈松动，重新压紧后恢复。
柜内散热由两只 24 V 轴流风机承担，一只装柜顶抽风，一只装柜底进风，形成下进上出的风道。风机进风口装海绵过滤网，每周吹一次灰。柜内温度超过 35 ℃ 时温控开关启动风机，低于 25 ℃ 停转。冬季室温低，风机整月不转；夏季室温高，风机全天运行。曾有一只风机轴承卡死，柜内温升摸到 55 ℃，主控板电解电容外壳温度超 65 ℃。后来把风机故障信号接进中控室，停转 10 分钟内必须到场处理。风机备件柜内常备两只。
突加负载发生时，操作人员的现场处置流程写在作业指导书里。桥接发生时电源自动切断，1 s 后复位，复位失败就手动断电，排空水池，检查极板。初期没有流程，操作员看到报警就慌，有时误复位导致二次桥接。后来把流程写成四步：看报警记录、断高压、排空水池、拆板检查。每步签字，值班班长确认。这个流程跑了两年，没有误操作。桥接次数每天记录，超过 5 次就安排计划清理，不等到非停。
整流变压器的接线端子每年打开检查一次。端子是铜质镀锡，螺栓压紧，接触面涂导电膏。运行一年后端子表面有氧化层，颜色发暗，用砂纸打磨后恢复。有一次端子发热严重，红外测温到 75 ℃，拆发现螺栓松动，力矩从 12 N·m 掉到 6 N·m，接触面氧化，接触电阻增大。重新压紧后力矩回到 12 N·m，温度降到 55 ℃。变压器的硅胶干燥剂每年换一次，变色超过三分之一就提前换，防止油箱内部凝露。变压器油每年取样做色谱分析，乙炔含量小于 0.5 ppm，总烃小于 50 ppm，超过就安排吊罩检查。现场做过四次油色谱，数据稳定，没有异常。变压器的测温元件是铂电阻 Pt100，信号传到中控室，温度超限报警。变压器外壳接地，接地电阻 1 Ω，接地连线用 25 mm² 铜编织带。
电絮凝水池的液位和温度也接入控制柜。液位计是超声波式，量程 0 到 2 m，信号 4 到 20 mA 进 PLC。液位低时自动切断高压，防止极板裸露拉弧。温度用 Pt100 铂电阻，水温超过 35 ℃ 报警，超过 40 ℃ 切断高压。水池的曝气管每周检查一次，曝气头堵塞就拆洗。水池周围设防护栏，高 1.2 m，门上装联锁，开门切断高压。水池顶部装排风罩，排风量 2000 m³/h，抽出的气体经活性炭吸附后排放。活性炭每年换一次，吸附饱和就提前换。水池的溢流水接污水站，不直接排。
水池的日常巡检由运行班组负责，每班两次，看液位、看温度、看极板状态。巡检记录在设备日志上，签字确认。有一次巡检发现极板接插件发热，红外测温 65 ℃，立即安排停机处理，拆发现螺栓松动，重新压紧后恢复。巡检流程跑了两年，提前发现过三次类似隐患，没有发展成停机事故。
水池的水质每天取样化验一次，pH 值、浊度、电导率、含油量都记录。pH 值控制在 7 至 8，过高加酸调节，过低加碱调节。浊度超过 50 NTU 就换水。有一次 pH 掉到 6，极板腐蚀加快，铝板表面出现麻点。加碱后 pH 回到 7.5，腐蚀停止。水质化验记录存档五年，客户审厂时随时调阅。
这套电絮凝电源连续运行 22 个月，整流二极管换过两只，母线电容换过四只，平波电抗器没动过。遗留的问题是夏季高温时段，控制柜内温度摸到 55 ℃，主控板的 AD 基准漂移 0.4%，对应输出电压偏差 0.07 V，工艺上还能接受。如果以后废水处理量加大，极板数量从 40 片加到 60 片，电源容量要重新算，母线电容和电抗器都要扩容，那是下一轮改造的事。
