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6:.3 整》流机:组的选择及谐—波治理
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6.3.1— 整流机组—一次侧电压》及降压方式与外部供!电电压及整流所总】容量密切相》关;应根据》全面的技《术经济比较确—定
!。 1 根—据设计经验机组一】次,电压应优先》考虑采用电网—电压尽?量避免对电解用【整流负荷进行—两次降压以降低【投资减少电》能损耗减少机组【一次侧电压波形【的畸变根据上—述原则列出》。了表6.3》.1整流机》组单组容量与机组】一次电压的选择表】
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2 】 当电网电》压为110kV输出!总功率大于或等于】。40:MW其单机容量在1!。2.5MV·A~】25MV·A按【1款采用1》10kV直降式整】流机组与经》二次:降,压,的普:通整流机组相—比较其经济效果显】著应优先采用
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3 ! 当:外部供电《电压为2《20kV时多为年产!10万吨级以上的铝!电解厂应采用22】0kV?直降方案
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6.3.2 ! 整流机组直流母线!其中包括整》流所至电解厂房【段的母线《铝,。电解用整流机组直流!额定:电压按条《文所述原《则确定?随着电解槽容—量的增大平均槽【。。电压和阳极效应电】压,均在降低《因此铝?电解系列发生阳极】效应的?个数是100台电】。解槽及以下宜取1个!以上宜取2》个
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, 《2 重有色金属】电,解用整?流机组的额定—直流电?压除按工艺生产所】需的电压值外还【必须考虑电解槽和电!。。。解,液循:环系统的绝缘水平使!漏泄:电流不?危及人身安全—由于水?溶液电解槽》在生产?过程中产《生,酸雾对电解槽、楼】板、新液《及废渣总流槽虽有绝!缘物支持但绝缘物】表面积酸较严—。重漏泄电流》随着系列电压的增】高而增大既不安全也!影响到电解》电流效率根据国内的!生产运行《经验确?定了最?高,限制系列电压—
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6.3.3】 铝?。电解系列整流机【。组数量?与机:组电流考虑下—列因素确《定
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1— 满?足工:。艺生产要求
【。
【 2 ? 节省投资和获得】较高的整流效—率整流机《组台:数的增多相应—的增加了《一、:二,次开关设备》和辅:助设施的数量因而】也增大了土》建建筑面积和设备投!资;:尤其当采用110k!V及以上电压直降方!案时一次开关—。设备较为《昂贵而?且110kV及以】上,电压直降式调压【整流:变,压器单?位容量的制造费用】随着容量《增大而减小容量【小于10《MV:·A时是《不经济的适当—增加整流机组单机容!量和:减少整流机组台数不!但能节省投资而且】便于整流机组—在停电和送电—时的操作
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》 3 保证!整流机组中任一台】。检修或故障时电解】系列电流仍不降低一!般采用(n+1【)的原则《但全系列《机组:正常时应《全部投入运行—以构成对称》等效多相《制有利于抑》制谐波可大大降【低电能损耗特别是大!容,量,系列:
— 4 【由于多?。。机组并?联运行机组间、整】流柜间电流分配的不!均衡规定n台整流机!组额定电流的总和应!大,于电解系列电流需要!值的5%《~15%
】
5【 在不增加或少】增加投?资条件下尽可—能使整个《整流:所形成较高的—整流相?。数以减少整》。流机组产生》的高次谐波对电网】的影:响
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》 6 尽量选用!目前国家已生产【的标准设备》
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7 ! 与工艺发展的【可能性相协》调
【。6.3.《。4 重有色大型】电解整流所》的备用整《流,机组应为《热,备用即在正常情【况下包括备用—的整流机组均—投入运?行当任?一组故障或检修【时不应降低电解电】流
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: 中小型电【解整流所容量小【许多情况下可选择一!组整流机《组运行设备》检修一般与电—解车间检《修配合仅《。考虑易损《元件的备《用,
!。 整流?机组的容量》与组数一般都—。应,经过技术经济方【案比较来确定由于】重有色金属电—解系列直《流电压和电》流都不?。太大机组数》量不宜过多机组数】多,虽然备用率可—降低但占地面积大维!护量大投资不—一定省适当减—少组数增大机—组容量还可能有利于!电网供电电压直【降式整流机组的【采用这对减》少电压层次降低电】耗节约?投资都是《有,利的由于《每台机组特性—不能完全一致其相互!。间的电流差按4%】~6%考虑》因此:一个系列的整流机】组额定电流总—和(不包括备—用机组)宜等于【系列电流的1.0】5倍~?1,.15?倍
《。
6《。.3.5 》 稳:流和滤?波是电解《整流的两大技术进】步电解用《整流:。装置采用自》动稳流系统后可【。提,高电解效率3%【~4%?铝电解单耗节电【13:0kA~350【kA槽50》0kW?·h:。/t~70》0kW?·h/t
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? 二极管整流加饱!和电抗器稳流其有】载调:压分接开关较少操】作减少了《维护工?作量和延长》了使用年《限提高?了供电可靠性晶闸】管整流精度高、调】。整范:围,广、响应速度—快、整流变压—器结构简《单、停送电方便【。、闭锁后可》无载操作机》组断路器计算机控制!亦优于二《极管整流
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6.3.7! 整流所》抑制谐波主要有多】相制整流和设滤【波,。。装置
】 ? ,1 二极管无饱】和电抗器调压—其功率因数一般不低!于0:。.92?不存在无功》补偿问题但谐波【不一定达《标过关所以》首先考虑多相整流】这,种最简单的》治理谐波《的方法单机组—等效12相整—流基本上消》除了幅值较大的【5次:和7次谐《波
【。 ? 2 二极—管加饱和电抗器调压!稳流和晶闸管整流控!制稳流功率》因数往往达不到【要求:必须:进行功率因数补偿】。;至于是否需—要,谐波:。治理装置应根—据实:际电力系统要—求确定;多机—。组并联的整流系【统其单机《组采用6相还是12!相应根据具体工【程结合滤波补偿【。装置的综《合,考虑为宜
》
》6.:3.8 》滤波装置设计考虑的!因素是?
】 :1 : 滤:波,装置在基波下呈容】性它可兼作无功补】偿装置所《以,应统一考虑
【
】2 从国》内外运?行,经验的总结滤—波装置接在整流机组!的供:。电母线上集中—补偿比各《。机组通过变》压器补?偿线圈接滤波补偿装!置的:效果好因此在有条】件,时宜在供电母—线上集中补偿具【体采用哪种方式【应根据工程》实际和系《统长期运行维—护、检修等因素综】合考虑?
【 3《。 为使各》分支滤波器能单独】运,行在:可靠:的前:提下考虑电气接线简!单、:少用设备、节—省投:资、运行《操作及维护》检修:方,便为防止大气和操作!过电压击穿》滤波器?应在其?两端装设避雷器滤】波器应?。设有:低电压、过负荷【、,过电流电流速断【及电容器《不,平衡保?护等二次设备
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》 4 重【燃断路器会因过流】过压而爆炸》
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》 5 因理】论计:算与实际有误差【制造:上,。。也,存在差异所以串联】电,抗,器应设调《整调谐的《抽头以达到》最,佳滤波效果》。
】。 6 从安全、!独立:。。运行考虑设》围栏
】。 7》 特?征,谐波经计《算较接近实》际而非特征谐波(偶!。次、3和3的—倍,数次)?计算较困难》。一般经实测比较【准确:。。如某电解铝厂引进】可控硅整流机组及其!滤波装置投》产后经测试发现3次!谐波超标另一电【解铝厂同样引进【设备结果6次—。谐波超标理应—。采用补救《措施:但因:设计没考虑预留【安,装,场地而实《现,困难
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6.—。3.9? 双反星》带或:不带平?衡电器接线的二极】管整流机《组整流臂短路将【同时构成交流和直流!。两,侧短路非故障臂以】及并联运行的整流器!和具:有反:。电动势的直流负荷都!向故障臂供给事故】电流:不仅仅是以整流【元件的反峰压—提,高为转移
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》 某铝《电解厂直流输出电】压超过?300V《因,元件击?穿造成严重》事故被迫停》产整流所被废美国】规范也?。将并联运《行时直?流额定?电压限制在3—00V及以下
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? 本条仅对】。双反星带或不—带平衡电抗器接线】的适用电压进—行了规?。定由于双《反,星带:平衡电抗器接—线的整流变压器制造!结构比三相桥—式接线复杂容量亦大!21%而整流器的成!本一般仅为变—。压器成本(不包【括调压开关》)的1/《。3故机组并联—运行时虽直》流电压小于》条文中的电压—。规定值只要》技术:经济合理亦可选【用桥式接线
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6—.,3.:10 《电压偏移率等于【。机,组各部分阻抗—引起的直流电压降】(以空载直》流电压?的百分数表示)其中!。变,压器的短路阻抗造】成的压降占主—要,成分在大《。多数整流电路内短】路阻抗?可以代替换》。相电抗因而》短路:阻抗:大则换相角》也,大;:位移因数低电—压偏移率大(外【特性斜度大)此【外为了限制短路【电流不致《过大往往希望—提高整流变》压器的短路阻—抗但:是,在大电流机组内即使!将短路阻《抗提高?到较高值变压器二次!。。侧,的短路电流往—往还是?大到难以保证—短路动稳定的程度因!此综合以上两个相】互,矛,盾的因素规定整流变!压器:。的,合理的短路阻抗【很有:必要在大型》机组内二《次侧常为多绕组校验!短路稳定《时,只考虑其中一组【绕组短路二》次侧:一组绕组短》路时的短路》阻抗值?。可到20%~30%!而全:部,绕组短?。路时的短路阻—。抗宜在1《5,%以下为了有—一,个合理的《数值:本规范规定电压【偏移率不大于—10%
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6.3.【14: 因分期》投产时?间间隔较长和使晶】闸管不致深控在整流!变压器设置适—当的抽头《配合调压《不失为降低谐波含】量和提高功率因数】的措:施如某铝电》解厂110kV晶闸!管,直降机组整流变压】器无载?抽头为20%、40!%、60%、80%!、100%共五档】。;某锌电解》厂2:20k?。V晶:。闸管机组在整流变压!器8:0%处抽头》星,形和三?。角形倒换;某铜电解!厂晶闸管《整流:机组采用调压深度为!30%的有载抽头配!合,晶闸管调压
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—抽头调压的方式【、级数应根据工艺】生,产情况确定能用无】载抽头尽可能不【用有载以降低设备费!用和:充分发挥晶》闸管的?优,势
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6.3.】15 调压范围】的下限和级电—压差:的确定
! : 1? 为避免》全系列整流机组逐台!进行停电或送电【操,作时最先投入或最后!切除的机组不致【严重过负《荷
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》 《2 投产初期电】解系列常分批焙烧启!动电解?槽整流装置调压范】。围的:下限主?要决定于焙烧—过,程(铝电解》)的:需要和?开始送电时需要的】电压(?重有色)同时考虑到!适当缩?小有载连续调压范】围以简化有》载分:接开关?的结:构还须?考虑满足逐个机【组停送电需》要如采用无》。激磁切换变压器抽】头和加饱和》电抗器的措施最低电!压宜以焙《烧末期?的槽电压约》2.5?V~2.7V为【依据此时槽电流【已达额定《如果整流装置的【直流电压仍》高于焙烧末期所需】电压势必造》成整流?装置及电解》槽过流铝电解最低】电压一般为系—。列电:压,的10?%
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— 重有色金属电!解的启动电压是指开!始送电时需要的电压!其中:锌电:解约为系《列,电压的80%铜【电解:。约为系?列电压的50%【
【 3 —目前:可供选用的有载【分接开关级数已达到!。105级通常—已能满足电》压级差要求》
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— 4 有时—。需要在调压变—压器电源《。侧为额定电》压的情?况下进行整流器直流!短路下的《均流试?验为:此需确定《试验时?需要的最低》直,流空载电压》
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直流短!路时:输出电压为零如略】去整:流元件的正》向压降则直流空载】电,压等于换《相电抗?直流:。电压降
【
—。5 一般电—解整:流装置?最,高电压为系列—。电,压的:115%
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, 6 考】虑到由低《压段向高《压,段倒段时不致引起】机,组过负荷
【
6.》3.1?6 ?随着电解系列—。电流的不断增大如】国内铝电《解槽已达3》50kA无疑要求】整流:机组的单机电—流,。大机组电流越大磁】场以及各部分阻【抗的不对称对—均流:的影响越加严重整】流,器钢:。铁外壳和附近铁构】件涡:流,而发热严重同时【增加了?电能损耗
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? 为了降低阻抗压!降提高功率因—数改:善均流情《况减少杂散》损耗大?电流整?流机组宜《采用同相逆》并联整?流电路
! 采用—两个三相桥或两【个双反星形带或【不带平衡《电,抗器组成的同相逆】并联:系,统当正、逆两同【名相:间绝:缘破坏时元件反【峰压将升至正常状态!下的2倍或1.【5倍桥臂导电—期,间,电流升至正常状态下!的4倍或流过巨【大,的,短路电流《所以对正、》逆两:。同名相间在正常维护!操作时容易产—生金:属性连接《的地:方应适当加强绝缘】或采取?隔离措施等
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6.?。3.17《 单机组形—成等效12》相对减少《交直流侧《谐波:电流、?电,压都有很大的—好处目前共轭式铁芯!和两个?铁芯结构的整—流变压器都有采用但!由,于,共轭式铁芯》迭装费工制造难度】较大:国内有的制造厂不】愿生:产所:以仍多采《用两个铁《芯在:同等:容量条件下采用共轭!式铁芯比两个铁【芯结构的整》流变压?器能够降低一定的费!用国外通常采用共轭!式铁芯
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《6.3.1》8 整流机—组的整流效》率随着?整流:电压的升高而有【所提高有自动稳流】系,统的效?率通常比无》自,动稳流低一》些
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