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6、3。整流機(jī)組的選擇及諧波治理6,3 1.整流機(jī)組一次側(cè)電壓及降壓方式 與外部供電電壓及整流所總?cè)萘棵芮邢嚓P(guān)、應(yīng)根據(jù)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。1.根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、機(jī)組一次電壓應(yīng)優(yōu)先考慮采用電網(wǎng)電壓、盡量避免對電解用整流負(fù)荷進(jìn)行兩次降壓、以降低投資，減少電能損耗,減少機(jī)組一次側(cè)電壓波形的畸變 根據(jù)上述原則列出了表6、3、1整流機(jī)組單組容量與機(jī)組一次電壓的選擇表，2。當(dāng)電網(wǎng)電壓為110kV，輸出總功率大于或等于40MW，其單機(jī)容量在12.5MV，A 25MV。A、按1款采用110kV直降式整流機(jī)組與經(jīng)二次降壓的普通整流機(jī)組相比較，其經(jīng)濟(jì)效果顯著、應(yīng)優(yōu)先采用.3，當(dāng)外部供電電壓為220kV時(shí) 多為年產(chǎn)10萬噸級以上的鋁電解廠。應(yīng)采用220kV直降方案,6、3,2.整流機(jī)組直流母線其中包括整流所至電解廠房段的母線、鋁電解用整流機(jī)組直流額定電壓.按條文所述原則確定 隨著電解槽容量的增大，平均槽電壓和陽極效應(yīng)電壓均在降低。因此鋁電解系列發(fā)生陽極效應(yīng)的個(gè)數(shù)是，100臺電解槽及以下宜取1個(gè) 以上宜取2個(gè)，2 重有色金屬電解用整流機(jī)組的額定直流電壓 除按工藝生產(chǎn)所需的電壓值外。還必須考慮電解槽和電解液循環(huán)系統(tǒng)的絕緣水平、使漏泄電流不危及人身安全，由于水溶液電解槽在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生酸霧,對電解槽、樓板,新液及廢渣總流槽雖有絕緣物支持.但絕緣物表面積酸較嚴(yán)重。漏泄電流隨著系列電壓的增高而增大 既不安全也影響到電解電流效率,根據(jù)國內(nèi)的生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、確定了最高限制系列電壓,6、3 3.鋁電解系列整流機(jī)組數(shù)量與機(jī)組電流 考慮下列因素確定.1,滿足工藝生產(chǎn)要求、2.節(jié)省投資和獲得較高的整流效率、整流機(jī)組臺數(shù)的增多相應(yīng)的增加了一.二次開關(guān)設(shè)備和輔助設(shè)施的數(shù)量 因而也增大了土建建筑面積和設(shè)備投資。尤其當(dāng)采用110kV及以上電壓直降方案時(shí) 一次開關(guān)設(shè)備較為昂貴。而且110kV及以上電壓直降式調(diào)壓整流變壓器單位容量的制造費(fèi)用隨著容量增大而減小，容量小于10MV A時(shí)是不經(jīng)濟(jì)的。適當(dāng)增加整流機(jī)組單機(jī)容量和減少整流機(jī)組臺數(shù),不但能節(jié)省投資、而且便于整流機(jī)組在停電和送電時(shí)的操作,3 保證整流機(jī)組中任一臺檢修或故障時(shí)。電解系列電流仍不降低，一般采用.n，1，的原則、但全系列機(jī)組正常時(shí)應(yīng)全部投入運(yùn)行、以構(gòu)成對稱等效多相制.有利于抑制諧波 可大大降低電能損耗 特別是大容量系列,4、由于多機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行.機(jī)組間 整流柜間電流分配的不均衡 規(guī)定n臺整流機(jī)組額定電流的總和應(yīng)大于電解系列電流需要值的5 15，5、在不增加或少增加投資條件下、盡可能使整個(gè)整流所形成較高的整流相數(shù)、以減少整流機(jī)組產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的影響，6。盡量選用目前國家已生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、7、與工藝發(fā)展的可能性相協(xié)調(diào)。6,3.4、重有色大型電解整流所的備用整流機(jī)組應(yīng)為熱備用、即在正常情況下包括備用的整流機(jī)組均投入運(yùn)行 當(dāng)任一組故障或檢修時(shí)、不應(yīng)降低電解電流。中小型電解整流所容量小、許多情況下可選擇一組整流機(jī)組運(yùn)行。設(shè)備檢修一般與電解車間檢修配合，僅考慮易損元件的備用，整流機(jī)組的容量與組數(shù)一般都應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較來確定 由于重有色金屬電解系列直流電壓和電流都不太大.機(jī)組數(shù)量不宜過多。機(jī)組數(shù)多，雖然備用率可降低 但占地面積大 維護(hù)量大、投資不一定省.適當(dāng)減少組數(shù) 增大機(jī)組容量.還可能有利于電網(wǎng)供電電壓直降式整流機(jī)組的采用，這對減少電壓層次。降低電耗，節(jié)約投資都是有利的,由于每臺機(jī)組特性不能完全一致 其相互間的電流差按4，6,考慮。因此.一個(gè)系列的整流機(jī)組額定電流總和 不包括備用機(jī)組、宜等于系列電流的1 05倍。1，15倍,6,3 5 穩(wěn)流和濾波是電解整流的兩大技術(shù)進(jìn)步,電解用整流裝置采用自動(dòng)穩(wěn)流系統(tǒng)后、可提高電解效率3,4，鋁電解單耗節(jié)電，130kA.350kA槽500kW h、t.700kW，h、t，二極管整流加飽和電抗器穩(wěn)流，其有載調(diào)壓分接開關(guān)較少操作,減少了維護(hù)工作量和延長了使用年限 提高了供電可靠性.晶閘管整流精度高、調(diào)整范圍廣。響應(yīng)速度快。整流變壓器結(jié)構(gòu)簡單、停送電方便,閉鎖后可無載操作機(jī)組斷路器，計(jì)算機(jī)控制亦優(yōu)于二極管整流。6，3.7.整流所抑制諧波主要有多相制整流和設(shè)濾波裝置、1,二極管無飽和電抗器調(diào)壓，其功率因數(shù)一般不低于0、92。不存在無功補(bǔ)償問題、但諧波不一定達(dá)標(biāo)過關(guān) 所以 首先考慮多相整流這種最簡單的治理諧波的方法.單機(jī)組等效12相整流,基本上消除了幅值較大的5次和7次諧波，2 二極管加飽和電抗器調(diào)壓穩(wěn)流和晶閘管整流控制穩(wěn)流 功率因數(shù)往往達(dá)不到要求 必須進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償,至于是否需要諧波治理裝置應(yīng)根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)要求確定,多機(jī)組并聯(lián)的整流系統(tǒng)其單機(jī)組采用6相還是12相應(yīng)根據(jù)具體工程結(jié)合濾波補(bǔ)償裝置的綜合考慮為宜 6.3.8,濾波裝置設(shè)計(jì)考慮的因素是.1.濾波裝置在基波下呈容性 它可兼作無功補(bǔ)償裝置.所以應(yīng)統(tǒng)一考慮、2 從國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)、濾波裝置接在整流機(jī)組的供電母線上集中補(bǔ)償。比各機(jī)組通過變壓器補(bǔ)償線圈接濾波補(bǔ)償裝置的效果好 因此在有條件時(shí)宜在供電母線上集中補(bǔ)償、具體采用哪種方式應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際和系統(tǒng)長期運(yùn)行維護(hù)，檢修等因素綜合考慮.3 為使各分支濾波器能單獨(dú)運(yùn)行、在可靠的前提下考慮電氣接線簡單、少用設(shè)備 節(jié)省投資，運(yùn)行操作及維護(hù)檢修方便、為防止大氣和操作過電壓擊穿濾波器應(yīng)在其兩端裝設(shè)避雷器。濾波器應(yīng)設(shè)有低電壓,過負(fù)荷.過電流.電流速斷及電容器不平衡保護(hù)等二次設(shè)備.4、重燃斷路器會因過流過壓而爆炸。5、因理論計(jì)算與實(shí)際有誤差。制造上也存在差異，所以串聯(lián)電抗器應(yīng)設(shè)調(diào)整調(diào)諧的抽頭以達(dá)到最佳濾波效果.6 從安全，獨(dú)立運(yùn)行考慮設(shè)圍欄、7 特征諧波經(jīng)計(jì)算較接近實(shí)際，而非特征諧波,偶次,3和3的倍數(shù)次,計(jì)算較困難、一般經(jīng)實(shí)測比較準(zhǔn)確,如某電解鋁廠引進(jìn)可控硅整流機(jī)組及其濾波裝置。投產(chǎn)后經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)3次諧波超標(biāo) 另一電解鋁廠同樣引進(jìn)設(shè)備、結(jié)果6次諧波超標(biāo),理應(yīng)采用補(bǔ)救措施 但因設(shè)計(jì)沒考慮預(yù)留安裝場地而實(shí)現(xiàn)困難、6 3,9,雙反星帶或不帶平衡電器接線的二極管整流機(jī)組,整流臂短路將同時(shí)構(gòu)成交流和直流兩側(cè)短路,非故障臂以及并聯(lián)運(yùn)行的整流器和具有反電動(dòng)勢的直流負(fù)荷.都向故障臂供給事故電流,不僅僅是以整流元件的反峰壓提高為轉(zhuǎn)移，某鋁電解廠，直流輸出電壓超過300V.因元件擊穿造成嚴(yán)重事故 被迫停產(chǎn),整流所被廢,美國規(guī)范也將并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，直流額定電壓限制在300V及以下 本條僅對雙反星帶或不帶平衡電抗器接線的適用電壓進(jìn)行了規(guī)定.由于雙反星帶平衡電抗器接線的整流變壓器制造結(jié)構(gòu)比三相橋式接線復(fù)雜，容量亦大21.而整流器的成本一般僅為變壓器成本 不包括調(diào)壓開關(guān)。的1、3.故機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，雖直流電壓小于條文中的電壓規(guī)定值、只要技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、亦可選用橋式接線、6、3、10 電壓偏移率等于機(jī)組各部分阻抗引起的直流電壓降,以空載直流電壓的百分?jǐn)?shù)表示、其中變壓器的短路阻抗造成的壓降占主要成分，在大多數(shù)整流電路內(nèi)、短路阻抗可以代替換相電抗,因而。短路阻抗大、則換相角也大,位移因數(shù)低。電壓偏移率大，外特性斜度大。此外，為了限制短路電流不致過大。往往希望提高整流變壓器的短路阻抗，但是在大電流機(jī)組內(nèi) 即使將短路阻抗提高到較高值,變壓器二次側(cè)的短路電流往往還是大到難以保證短路動(dòng)穩(wěn)定的程度 因此 綜合以上兩個(gè)相互矛盾的因素，規(guī)定整流變壓器的合理的短路阻抗很有必要,在大型機(jī)組內(nèi).二次側(cè)常為多繞組.校驗(yàn)短路穩(wěn)定時(shí),只考慮其中一組繞組短路,二次側(cè)一組繞組短路時(shí)的短路阻抗值可到20、30 而全部繞組短路時(shí)的短路阻抗宜在15。以下、為了有一個(gè)合理的數(shù)值。本規(guī)范規(guī)定電壓偏移率不大于10。6。3 14，因分期投產(chǎn)時(shí)間間隔較長和使晶閘管不致深控，在整流變壓器設(shè)置適當(dāng)?shù)某轭^配合調(diào)壓，不失為降低諧波含量和提高功率因數(shù)的措施、如某鋁電解廠110kV晶閘管直降機(jī)組整流變壓器無載抽頭為.20，40,60,80。100.共五檔,某鋅電解廠220kV晶閘管機(jī)組在整流變壓器80。處抽頭星形和三角形倒換.某銅電解廠晶閘管整流機(jī)組采用調(diào)壓深度為30 的有載抽頭配合晶閘管調(diào)壓.抽頭調(diào)壓的方式。級數(shù)應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)情況確定，能用無載抽頭盡可能不用有載、以降低設(shè)備費(fèi)用和充分發(fā)揮晶閘管的優(yōu)勢、6 3。15.調(diào)壓范圍的下限和級電壓差的確定。1.為避免全系列整流機(jī)組逐臺進(jìn)行停電或送電操作時(shí).最先投入或最后切除的機(jī)組不致嚴(yán)重過負(fù)荷，2 投產(chǎn)初期電解系列常分批焙燒啟動(dòng)電解槽。整流裝置調(diào)壓范圍的下限主要決定于焙燒過程,鋁電解,的需要和開始送電時(shí)需要的電壓、重有色,同時(shí)考慮到適當(dāng)縮小有載連續(xù)調(diào)壓范圍,以簡化有載分接開關(guān)的結(jié)構(gòu)，還須考慮滿足逐個(gè)機(jī)組停送電需要 如采用無激磁切換變壓器抽頭和加飽和電抗器的措施、最低電壓宜以焙燒末期的槽電壓約2,5V,2.7V為依據(jù).此時(shí)槽電流已達(dá)額定 如果整流裝置的直流電壓仍高于焙燒末期所需電壓，勢必造成整流裝置及電解槽過流 鋁電解最低電壓一般為系列電壓的10,重有色金屬電解的啟動(dòng)電壓是指開始送電時(shí)需要的電壓，其中鋅電解約為系列電壓的80 銅電解約為系列電壓的50.3 目前可供選用的有載分接開關(guān)級數(shù)已達(dá)到105級，通常已能滿足電壓級差要求,4。有時(shí)需要在調(diào)壓變壓器電源側(cè)為額定電壓的情況下進(jìn)行整流器直流短路下的均流試驗(yàn).為此.需確定試驗(yàn)時(shí)需要的最低直流空載電壓，直流短路時(shí)、輸出電壓為零、如略去整流元件的正向壓降。則直流空載電壓等于換相電抗直流電壓降、5。一般電解整流裝置最高電壓為系列電壓的115,6，考慮到由低壓段向高壓段倒段時(shí) 不致引起機(jī)組過負(fù)荷,6。3、16,隨著電解系列電流的不斷增大,如國內(nèi)鋁電解槽已達(dá)350kA。無疑要求整流機(jī)組的單機(jī)電流大 機(jī)組電流越大、磁場以及各部分阻抗的不對稱對均流的影響越加嚴(yán)重,整流器鋼鐵外殼和附近鐵構(gòu)件渦流而發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)增加了電能損耗。為了降低阻抗壓降。提高功率因數(shù),改善均流情況減少雜散損耗 大電流整流機(jī)組宜采用同相逆并聯(lián)整流電路、采用兩個(gè)三相橋或兩個(gè)雙反星形帶或不帶平衡電抗器組成的同相逆并聯(lián)系統(tǒng),當(dāng)正。逆兩同名相間絕緣破壞時(shí)、元件反峰壓將升至正常狀態(tài)下的2倍或1 5倍,橋臂導(dǎo)電期間電流升至正常狀態(tài)下的4倍或流過巨大的短路電流 所以對正 逆兩同名相間在正常維護(hù)操作時(shí)容易產(chǎn)生金屬性連接的地方、應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)絕緣或采取隔離措施等。6，3.17、單機(jī)組形成等效12相,對減少交直流側(cè)諧波電流.電壓都有很大的好處。目前共軛式鐵芯和兩個(gè)鐵芯結(jié)構(gòu)的整流變壓器都有采用 但由于共軛式鐵芯迭裝費(fèi)工，制造難度較大,國內(nèi)有的制造廠不愿生產(chǎn),所以仍多采用兩個(gè)鐵芯。在同等容量條件下.采用共軛式鐵芯比兩個(gè)鐵芯結(jié)構(gòu)的整流變壓器能夠降低一定的費(fèi)用，國外通常采用共軛式鐵芯。6、3。18 整流機(jī)組的整流效率.隨著整流電壓的升高而有所提高 有自動(dòng)穩(wěn)流系統(tǒng)的效率通常比無自動(dòng)穩(wěn)流低一些