用國產(chǎn)整流設(shè)備替換進口整流設(shè)備的技術(shù)對比與分析
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圖7 整流器件擊穿時短路電流流向示意圖
表5 幾種快速熔斷器主要技術(shù)參數(shù)
| 型號 | 額定電壓/V | 額定電流/A | 結(jié)構(gòu) | 熔斷I2t/MA2·s | 極限分斷能力/kA | 制造商 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RS4－1100/3600 | 1100 | 3600 | 單體 | 22.8 | 230 | 西整二分廠 |
| RS8－1250/5000 | 1250 | 5000 | 雙體 | 60.2 | 230 | 西整二分廠 |
| RS8－1250/4500 | 1250 | 4500 | 單體 | 49.8 | 205 | 西整二分廠 |
| 5SBKN/115 | 1100 | 5000 | 單體 | 93.0 | 197 | Bussmann |
| 5SBKN/115 | 1100 | 4500 | 單體 | 67.5 | 197 | Bussmann |
| 5SBKN/130 | 1300 | 3000 | 單體 | 27.5 | 197 | Bussmann |
| 1250 | 4000 | 雙體 | 47.0 | 220 | FERRAZ |
4）按標準要求，當直流側(cè)發(fā)生故障短路時，要求整流柜里的整流器件和快速熔斷器在高壓開關(guān)跳閘之前不得損壞，能夠承受持續(xù)時間不小于2s的直流側(cè)短路沖擊。
按照器件供應(yīng)商（ABB和株洲所）提供的資料，二極管整流器件在時間不超過2s（即100個周波）以內(nèi)，允許通過約5倍的浪涌電流。Bussmann快熔（4500A/1300V）在2s之內(nèi)，可通過7倍以上的電流。再考慮整流機組本身還有不小于3倍的安全裕量，至少有不小于10倍以上的抗短路過流能力。對于10kV以上的供電電網(wǎng)，調(diào)壓整流變壓器的總短路阻抗，一般不小于12.5％，最大的直流短路電流在8倍以下。所以，當直流側(cè)發(fā)生故障短路時，器件和快熔在高壓開關(guān)跳閘之前（時間不超過2s）不會損壞。
替換前后整流機組的主要技術(shù)參數(shù)對比見表6。按照要求替換之后，新機組的電流電壓為（32000×2）A/1200V，但為了對比，仍按進口舊機組的輸出參數(shù)（28000×2）A/1150V進行對比。
表6 整流機組主要技術(shù)參數(shù)一覽表
| 序號 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) | |
|---|---|---|---|
| 國產(chǎn)新機組 | 進口舊機組 | ||
| 1 | 額定直流電流IdN/A | 28000×2 | 28000×2 |
| 2 | 額定直流電壓UdN/V | 1150 | 1150 |
| 3 | 理想空載直流電壓Udio/V | 1315 | 1315 |
| 4 | 整流器件只數(shù) | 48×2 | 72×2 |
| 5 | 整流器件型號 | 5SDD50N5000 | DSA1208－29A |
| 5.1 | 管芯直徑 | Φ100 | Φ50 |
| 5.2 | 正向平均直流IFAVM/A | 4680 | 2410 |
| 5.3 | 反向重復(fù)峰值電壓URRM/V | 4500 | 2900 |
| 5.4 | 斜率電阻/mΩ | 0.112 | 0.15 |
| 5.5 | 門坎電壓VTO/V | 0.77 | 0.85 |
| 5.6 | 運行時正向峰值壓降UFM/V | 1.16 | 1.20 |
| 5.7 | 結(jié)殼直流熱阻/(K/kW) | 5.7 | 15 |
| 5.8 | 器件浪涌電流IFSM/kA | 73 | 31 |
| 6 | 通過器件的平均電流IT/A | 1167 | 778 |
| 7 | 通過器件的峰值電流ITM/A | 3500 | 2333 |
| 8 | 器件正向功率損耗/W | 1353 | 933 |
| 9 | 正常運行時器件結(jié)溫溫升ΔTj/℃ | 7.8 | 16.0 |
| 10 | 器件正向總功率損耗/kW | 130 | 135 |
| 11 | 快熔型號 | 5BKN/115 | 法國FERRAZ |
| 11.1 | 額定電壓UR/V | 1100 | 1000 |
| 11.2 | 額定電流IRN/A | 4500 | 800×3 |
| 11.3 | 快熔分斷能力/kA | 197 | |
| 11.4 | 熔斷I2t/MA2·s | 67.5 | |
| 11.5 | 快熔結(jié)構(gòu) | 單體 | 三并 |
| 12 | 整流變壓器閥側(cè)電壓UVO/V | 974 | 974 |
| 13 | 器件電流儲備系數(shù)KAI | 4.06 | 3.14 |
| 14 | 器件電壓儲備系數(shù)KVA | 3.80 | 2.45 |
| 15 | 整流效率η/％ | 99.7 | |
| 16 | 同臂中器件均流系數(shù)KI | 0.85 | 0.82以上 |
| 17 | 整流柜外形尺寸（寬×深×高）/m | 3.4×1.2×2.6 | |
| 18 | 冷卻水量/(m3/h) | 26 | |
| 19 | 整流柜進出水溫差Δt/℃ | ≤3.5 | |
| 20 | 噪聲/dB | ≤70 | |
5 結(jié)語
1）近年來國產(chǎn)電解鋁用整流電源設(shè)備的技術(shù)水平有了很大的提高,能夠滿足鋁電解工程技術(shù)改造和新建項目的要求。
2）為了解決大電流交變磁場問題,整流主電路的連接結(jié)構(gòu)有三種可選擇形式,其中以同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)獲得的效果最佳。
3）國內(nèi)外生產(chǎn)的整流器件和快速熔斷器在技術(shù)水平方面比較接近，二者之間的匹配很重要。
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