電解鋁企業的鋁產品生產主要依靠大型電力換流站,換流站一般由若干條整流器并列組成,將交流電通過AC/DC變換整流為直流電能供給鋁電解槽等電解設備運行,是整個電解鋁生產的核心裝備。
電解鋁企業的鋁產品生產主要依靠大型電力換流站,換流站一般由若干條整流器并列組成,將交流電通過AC/DC變換整流為直流電能供給鋁電解槽等電解設備運行,是整個電解鋁生產的核心裝備。電解鋁生產極具特殊性,對供電連續性有著極高的要求電力濾波補償裝置,因為,萬一電力換流站因為系統原因停止供電,將導致電解工藝過程中斷,而電解槽中大量已經處于熔融狀態的鋁水將迅速凝為固態,致使整個電解生產線無法工作,產生無法估量的巨大損失。因此電解鋁廠大功率整流器的諧波特性及治理方法114移動站,必須確保電解鋁企業電力換流站整流器系統的持續供電。作為傳統電能消費大戶,電解鋁廠的電力消費量驚人,通常通過裝設無功補償裝置提高功率因數的方法實現節能降耗的目的。
然而,電解鋁廠作為電力系統中公認的諧波污染大戶,其大量采用電力電子變流技術產生的大量諧波對電網造成嚴重的諧波污染,導致無功補償裝置長期無法投運,每月因功率因數不合格被供電部門罰款。同時,鋁廠的諧波注入電網,將直接影響到為其供電的電廠,造成電廠自動裝置誤動,例如在1995年5月白蓮河鋁廠曾使電廠出現一次全廠停電事故,造成巨大經濟損失。企業一般通過設置濾波型補償裝置來進行彌補。由于對采用大功率整流器的電力系統實際諧波狀況缺乏了解和可信的數據支持,很多補償裝置往往因為參數設置不合理導致設備燒毀或不能投運,因此有必要對電解鋁企業的真實諧波狀況進行監測和分析,并根據其諧波特性設計合理的無功補償與諧波治理方案。
整流裝置產生的諧波主要為 KP ± 1 次,其中 P 為整流裝置脈動數目。滿足上述公式特征的諧波稱之為特征諧波,如5次、7次諧波主要由六脈動整流裝置形成,而11次、13次諧波主要由十二脈動整流裝置形成。大量工程案例表明,整流裝置不僅僅是5、7、11、13次等特征諧波的發生源,在工作時還將產生大量非特征次諧波,包括子諧波和間諧波。這種特性主要由可控硅整流的過零觸發工作原理和整流變壓器的制造工藝(如磁芯材質、繞線一致性)等決定。同時電力濾波補償裝置,大功率整流器工作時,磁路穩定性較差,容易導致供電系統波形周期性偏移進而產生大量非奇次諧波。
一般鋁廠的整流裝置為非相控整流裝置,脈動數從6脈(小型鋁廠)到84脈(大型鋁廠)甚至更高。
根據監測,鋁廠存在有大量的非特性諧波和偶次諧波。由于近年來電解鋁工業迅猛發展,整流裝置的功率越來越大,所產生的諧波也隨著整流裝置的功率增加而增大。目前整流機組有兩種形式。一種是二極管整流電路,有載開關粗調壓和飽和電抗器細調壓的方式。第二種是晶閘管整流電路,改變其導通角調整電壓。晶閘管整流電路起步較晚,啟動電壓是用導通角深控來實現的。兩種整流形式的整流器在額定負載運行時,其諧波發生量是一樣的。整流裝置增大了設備的無功需求,往往功率因數低114移動站,采用晶閘管整流裝置的功率因數一般在 0.8 ~ 0.85 左右,采用整流管的功率因數稍高一些,一般在0.86~0.88。所以諧波治理及無功補償應結合在一起綜合來進行。
對于應用大功率整流器的電解鋁廠,湘潭中創電氣有限公司技術團隊在設計濾波裝置時,采用微鏈式自混合拓撲結構,并充分考慮3次、5次、6次等非特征諧波的影響,設計的濾波型補償裝置投入運行后,系統諧波得到有效抑制,補償裝置可安全穩定運行,無諧振危險。6臺機組運行時功率因數達到0.95以上,N-1運行時滿足功率因數0.93以上。供電系統電能質量得到進一步提升,提高了整流效率,表明了本方案在控制諧波和無功補償方面的優越性能。
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