7.2 电解整流装置

    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二次降压，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，表7.2.1列出了整流机组单组容量与机组一次电压的选择数值。

    2  当电网电压为110kV，输出总功率大于或等于40MW，其单机容量在12.5MW～25MW之间，按第1款采用110kV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。

    3  当外部供电电压为220kV时，多为年产100kt级系列的铝电解厂，理应采用220kV直降方案，但限于当前设备制造水平，采用220kV直降方式还是采用二次降压，即整流变压器的一次电压是否采用110kV(35kV)的方式，应与制造部门共同研究，并经技术经济比较确定。

    供电电压220kV以上时，自耦电力变压器降到哪一级电压较为合适，可根据系列规模、槽型等工艺要求和我国现行的标准电压等级确定。标准电压等级为220kV、110kV、66kV，而66kV仅限于东北电网。330kV双卷调压变压器已有生产，但还没有成熟的设计、制造经验和运行经验，暂不推荐采用。

    4  当大型电解整流所距发电厂配电装置的距离不超过1km时，用发电机直接给整流所的机组供电是最经济的，可以节省升、降压变配电设备，节省投资，减少变电电耗，节省电能等。

7.2.2  110kV及以下自耦调压变压器损耗最小，结构容量小。目前，国内外制造厂商都有成熟的设计、制造经验和多年的现场运行经验，因此应优先选用这种调压方式。若变电电压等级为220kV时，第三绕组调压加串联(辅助)变压器结构容量小，损耗小，安全可靠。

    为使晶闸管不致深控，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有效措施。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5档；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。

    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，就尽可能不用有载抽头，以降低设备费用和充分发挥晶闸管的优势。

7.2.3  在低电压大电流的整流装置上，缩短二次交流母线及直流汇流母线长度对降低电耗是相当重要的。例如，整流站与电解车间之间的距离每缩短1m，对160kA电解系列而言，可减少损耗4kW，年节省电能3500kW·h，且可节约铝母线3t。

7.2.4  采用双反星形带平衡电抗器接线，能减小整流元件上的损耗，但由于双反星带平衡电抗器接线的整流变压器结构比三相桥式接线复杂，容量增大21％，而整流器的成本一般为变压器(不包括调压开关)成本的1/3，因而在选择整流接线时，应进行综合技术经济比较。

    整流机组(包括整流变压器和整流器)采用同相逆并联接线，不但能改善整流元件的电流分配，降低运行噪声，而且能降低交流母线周围铁磁件的涡流损耗。国内各整流变压器及整流器的生产厂家都能生产同相逆并联整流机组。因而不仅宜在大型整流机组上采用同相逆并联接线，在中型整流机组上也宜采用这种接线。

    整流机组(包括调压整流变压器和整流柜)在最小生产规模50kt/a、200kA预焙槽系统应用时，直流额定电压为450V左右，宜采用三相桥式整流电路。

7.2.5  电解整流站的交、直流母线的电流密度值应参照现行国家标准《有色金属冶炼厂电力设计规范》YS 5002的相关规定选取。直流汇流母线的取值：铝电解铝母线为0.25A/mm2～0.35A/mm2；重有色金属电解铝母线为0.50A/mm2～0.70A/mm2、铜母线为1.0A/mm2～1.5A/mm2；整流机组的交、直流支母线的电流密度，在满足温升的条件下，铝母线为0.50A/mm2～0.70A/mm2、铜母线为1.0A/mm2～1.5A/mm2。

7.2.6  电解整流所抑制谐波的措施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cosφ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12脉波或称等效12相整流，其最低次谐波为11次，基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。

    某炭素厂配有6套容量16000kV·A、第三线圈有载调压的66kV直降式二极管整流机组，形成等效36相整流，实际上为不完全对称等效运行(机组随时负荷都不相同)，经测定，功率因数cosφ和谐波均满足标准要求。

    某铜冶炼厂整流机组接线为等效12相，实测高次谐波很小。

    2  二极管加饱和电抗器调压，功率因数cosφ和谐波都可能达不到要求，晶闸管整流装置由于相控深度等原因，谐波含量还将增加，必须考虑谐波治理和功率因数cosφ补偿。为简化整流变压器结构，降低造价，多机组并联的整流系统以单机组为6相的等效多相整流加滤波补偿为宜。

    根据国内外运行经验的总结，滤波补偿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，功率因数cosφ和滤波都能达到理想要求。这样可以简化变压器结构，解决了变压器补偿线圈故障处理困难的难题。

    国内220kV滤波器的制造技术水平已满足使用要求，引进装置的备品备件现均可由国内提供。某电解铝厂的滤波装置接在为晶闸管整流机组供电的110kV母线上，全部选用国产设备，运行效果良好。

7.2.7  铝电解厂电费的支出占铝成本的30％～40％，大型铝厂每年耗电从几亿到几十亿度，早期国产电度表精确度最高仅有1级，电压电流互感器的精度仅能达到0.5级，由于计量的误差，对于一个年产100kt铝的工厂，每年就可能多付50万元～100万元的电费。因此国外铝厂对计费用的电气计量装置的精确度非常重视。某铝厂从日本引进的电度表为特别精确型，其精度为0.2级；电流、电压互感器的精度为0.3级。因此，在供电系统装设精度高的电能计量装置非常必要。

7.2.8  大型铝电解预焙槽及上插槽采用计算机控制调节，是取得高产、优质、低耗的重要手段之一，目前国内的主要电解铝厂已广泛采用。

7.2.9  整流所采用计算机数据处理系统，能提高管理水平，合理利用电能，节能效果显著。

7.2.10  本条规定的整流机组整机效率是根据我国目前的制造技术水平及现场实测结果的平均先进值，并考虑了近年从国外引进的部分较高效率的整流机组的运行情况而确定的。由于整流效率除与机组的额定直流电压有关外，还与外部供电电压、降压层次、调压方式、整流接线方式及整流装置的结构、布置等因素有关，因此各种机组在外部条件变化时会有一定的变化。另外，增加了自动稳流系统，其效率通常比无自动稳流低。

7.2.11  整流所交、直流母线采用焊接形式可减少母线部分的电能损耗。