280kA铝电解系列供电整流系统电流强化与实践

280kA铝电解系列供电整流系统电流强化与实践

收稿日期:2003-11-14

280kA 铝电解系列供电整流系统电流强化与实践

顾华,王振江,任雪娟

(中国铝业郑州研究院沁阳铝电解试验厂,河南沁阳454591)

摘要:本文就国家大型铝电解试验基地280kA 电解系列强化到300kA 所采取的改造措施进行阐述,供有关技术人员参考。

关键词:电流强化;温升;改造;均流系数;硅元件;饱和电抗器

中图分类号:TM461　文献标识码:B 　文章编号:10021752(2005)01003504

　　2000年郑州轻金属研究院开始研究并开发特大型预焙铝电解槽及相关技术,新建了六台300kA 大型预焙铝电解槽,将原来的4台280kA 大型预焙铝电解槽改造成300kA 电解槽,为了满足300kA 大型预焙槽对供电整流系统的要求,本着投资少、见效快的原则,在不影响对280kA 电解系列正常供电的情况下,2000年我们对五台280kA 整流机组局部进行了技术改造,取得了良好的运行效果。

1　280kA 大型预焙电解槽供电整流系

统的状况

　　试验厂280kA 供电整流系统共有五台整流机组,具有饱和电抗器稳流功能,直流额定输出电压

120V ,系列直流额定输出电流300kA (单机组额定直流电流75kA ),具有系列电压低、系统电流大的特点。采用双反星形同相逆并联接线、二极管整流方式,是国内铝电解行业直流输出电压最低、系列直流电流最大的整流机组,电流强化之前,整流机组正常运行时系列电压72V 左右,系列电流280kA ,机组额定电流利用率93.3%。

2　电流强化后供电整流系统存在的问

题

2.1　整流机组的过负荷问题

在对280kA 电解系列正常供电时,整流机组的电流利用率为93.3%,由于外部供电质量、整流设备制造、整流元件的选配以及整流柜运行环境等多方面的因素,280kA 整流机组的臂间的均流系数为0.86～0.90,工作电流最大的整流桥臂将处于过负

荷状态,最大整流桥臂的工作电流可用下式计算:

I m =(I d /n )/k b ⑴式中:I m ———最大整流桥臂的工作电流,A ;I d ———单台整流柜平均工作电流,A ;

n ———单台整流柜的整流相数;k b ———整流柜的臂间均流系数。I m =35000/12/(0.86～0.90)=3240.7(A )～3391.5(A )

因为整流臂的额定工作电流为3125A ,所以在

正常运行于280kA 电流的情况下,整流机组的部分整流桥臂负荷率已达到103.7%～108.5%。如果均流系数不改善,系列电流强化到300kA 以后,将达到111.1%～116.3%。由于电解系列电压低(改造前为72V 左右)、自动稳流系统的执行元件———饱和电抗器的响应速度慢,因此在电解槽阳极效应熄灭时对整流机组造成很大的冲击,按照280KA 整流机组饱和电抗器实际控制的调压深度(约7.2V ～10V ),在电解槽阳极效应熄灭时系列电流在280kA 的基础上上升20%左右,这时,整流机组将在过电流25.9%～31.7%的状态下工作,系列电流强化到300kA 以后,整流机组在电解槽阳极效应状态下,将过载31.1%～36.3%。

2.2　调压整流变压器以及整流柜运行温度偏高的

问题

　　整流机组运行于280kA 时,由于机组的电流利用率较高,达到93.3%,造成调压整流变压器运行温度和整流柜冷却水温度较高,在环境温度为39℃左右时,变压器油温升为38℃,整流柜冷却水温度为40℃,

当系列电流强化以后,运行温度将进一步

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53・2005年第1期　　　　　　　　　　　　　　　轻　金　属　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://

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升高。

为确保整流机组安全,达到系列电流强化的目的,在不增加较大投资的基础上,针对280kA整流机组存在的问题,我们采取了相应的技术措施。

3　280kA整流机组电流强化运行所采取的主要技术措施

3.1　提高整流柜的额定输出能力

当整流机组正常运行于280kA系列电流时,整流柜的每只硅整流元件的平均工作电流为:

280000/(8×12×6)=486.1(A)

当整流机组正常运行于300kA电流时,整流柜的每只硅整流元件的平均工作电流为:

300000/(8×12×6)=520.8(A)

电流强化以后虽然每只硅整流元件平均工作电流仅增加了34.7A,但考虑280kA电解系列电压低、整流机组饱和电抗器自动稳流系统响应速度慢,电解槽阳极效应电流对整流柜冲击电流大的特点,所以增加整流臂上并联的硅整流元件数量,由6只增加到7只,改造后当系列电流为300kA时,整流柜每只硅整流元件的平均工作电流为:

300000/(8×12×7)=446.4(A)

同时,加大二极管的冷却水量,并将各分支水路的管径、汇流水管和纯水主管道直径分别加大,增加整流柜的冷却水流量,提高整流柜的热交换容量,单台整流柜的允许输出电流为:

300000/(8×12×6)×7×12=43750(A)

与改造前相比,整流柜的额定直流电流输出能力提高了16.7%。

3.2　采取更加科学合理的方法改善整流机组的均

流系数,提高整流机组的出力

3.2.1　提高整流柜均流系数测量的准确性,为均流调整提供准确依据。

均流系数包括衡量同一整流臂上各并联整流元件之间电流分配均衡情况的指标———元件均流系数和衡量整流柜内各整流桥臂之间电流分配均衡情况的指标———臂间均流系数两种。均流系数是考核整流机组运行状况的重要指标。为 …… 此处隐藏：4693字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……