多晶硅解决方案

本质为负载的可变电阻,是化工下的电源系统;装置拥有电流环和温度闭环,采用三相平衡供电。

根据现场情况定制

1.现场技术数据(甲方提供),例如:

 

序号

项目

单位

数值

1

40对棒还原炉数量

10

2

硅芯/棒高度

mm

3000

3

硅芯/棒横梁长度

mm

260

4

一对“Π形”硅芯/棒长度

mm

5600

5

硅芯直径

mm

15*15方硅芯

6

电极间距

mm

230

7

硅棒目标直径

mm

180-200

8

炉内操作压力

MPa

0.8

9

电极最大工作电压

kV

12

10

海拔高度

m

1500

 

2.还原炉硅芯棒分组

40对棒还原炉硅芯棒对应还原变压器的 A、B、C 三相,其对应关系如下:

A1:8 对棒、   A2:6 对棒;

B1:8 对棒、   B2:4 对棒;

C1:8 对棒、   C2:6 对棒。

3.还原炉电气系统结构

整个电气系统由我公司生产的调压功率柜、调压控制柜、计算机操作管理系统组成的核心设备以及专业变压器厂家生产的还原变压器组成的外围设备。打压变压器、高压开关在调压功率柜内。其中,计算机操作管理系统是与还原炉数量无关的集中公共设备。

4.调压器设计

(1)设计原则:外圈、中圈、内圈硅棒的电流给定独力设定,并且不混合串联,这样可以独力调整外圈、中圈、内圈硅棒的温度。

采用三相平衡供电方式,变压器每相为12或14对棒供电(60对棒每相对20对棒进行供电)。

(2)选取方案:例如40对棒每台还原炉共用6台还原电源功率柜,对40对棒进行控制,每个还原电源功率柜都采用先独立后串联结构,由变压器A1相、A2相、B1相、B2相、C1相、C2相供电。综上所述,这种控制方式既考虑了温场均匀问题、又满足了变压器三相平衡供电。每台炉还原电源功率柜分配如《表1:还原电源功率柜设计》所示:

表1:还原电源功率柜设计

变压器抽头号

还原电源功率柜

负载

控制方式

A1

还原电源功率柜

8对硅芯

先独立后串联

A2

还原电源功率柜

6对硅芯

先独立后串联

B1

还原电源功率柜

8对硅芯

先独立后串联

B2

还原电源功率柜

4对硅芯

串联

C1

还原电源功率柜

8对硅芯

先独立后串联

C2

还原电源功率柜

6对硅芯

先独立后串联

 

(3)启动方案:高压启动电源提供0~12KV的可调电压击穿硅芯,每炉每相独立打压,采用 击穿一组交一组给还原电源维持,直到本相全部击穿;启动电源自动进入恒流运行。

对于该项目40对棒还原炉的硅芯启动,有三种启动模式,分别描述如下:

启动模式一:一对一启动(第1、2对棒),高压启动开始,硅芯电阻率较大,所以采用一对一单对击穿的方式。

启动模式二:一对一或一对二启动(第3、4对棒),具备2种方式可选(同时具备)。

启动模式三:一对四启动(第5~8对棒),当9个功率柜同时启动运行,此时单对击穿已有36对,还原炉内温度已经很高,硅芯电阻率变小,为了提供工作效率,此时可以采用一对四击穿的方式。

5.调压控制柜

还原电源控制柜每炉1台,负责还原电源功率柜的启动停止及通讯、故障保护。

还原电源控制柜有三个主要功能:对功率柜下达触发调节命令、对功率柜进行电子综保、连接功率柜和上位机之间的通讯。

6.接地柜

内置多路碰壁检测设备,用于检测炉内硅棒接地故障。

7.计算机操作系统设计

无操作开关的微机监控系统采用双服务器冗余方式,光纤通信方式,可多炉共用一套。两台服务器是相互热备用状态,一台服务器有问题,另一台服务器自动投入运行。

 

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