大容量高速开关装置在电解整流系统中应用

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1、大容量高速开关装置在电解整流系统中应用【摘要】本文论述了非线性负载接入电网时高次谐波产生的危害，阐明了对高次谐波进行抑制和治理措施，同时将JFSR(FSR)大容量高速开关装置用于整流变压器的补偿侧,提高对整流变本体的保护。【关键词】整流装置；告辞谐波；补偿；滤波；大容量高速开关对赤峰中色锌业公司整流系统的谐波分布情况进行了详细分析，得出了该整流系统在供电母线侧、调压变流支路一次侧、调压变流支路整流侧的谐波分布情况。并将四台整流机组运行方式和四台整流机组运行方式下的谐波情况进行对比，通过分析，得出赤峰中色锌业公司当前的谐波污染程度，建议对该整流系统进行谐波治理，并提出谐

2、波抑制和无功补偿方案。1电解整流系统谐波研究的意义电力系统中的各种谐波由来已久，谐波会对电力系统造成污染，影响供电质量和电网运行安全。1.1电力系统中谐波的危害(1)谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。(1)谐波会影响电气设备的正常工作，特别是对于通过变频器控制的电气设备，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。(2)谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大

3、威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。(3)谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。电解整流工业是电力系统中公认的谐波污染大户，由于其大量采用电力电子变流技术而不可避免地产生大量谐波对电网造成谐波污染。通过对冶炼厂的谐波研究，谐波主要来源于两个方面。一是整流装置：电解整流系统大多采用三相桥式逆并联方式，并由若干12脉动整流机组组成，这样将产生多种高次特征谐波并非特征谐波。二是变频装置：厂内部除线性负荷外，还包括变频装置等大量非线性负荷，如风机类、泵类等变频调速设备。本文将着重就赤峰中色锌业公司整流系统造成的谐波做较深入研

4、究。2赤峰中色锌业公司整流系统及其谐波测试1.1赤峰中色锌业公司整流系统简介赤峰中色锌业有限公司的新建四期工程为年产10万t锌产品项目。其整流系统由两个电解系列四台12脉动整流机组组成。其中有载调压交流变压器为整流柜提供交流输入，有载调压交流变压器由一台调压变压器和两台带移相绕组的整流变压器组成，调压变压器采用3个单相35级有载分接地开关进行连续调压。整流方式为三相桥式同相逆并联方式。两台整流变压器并联运行组成12脉动，2台机组为2*12=24脉动。电解系统共有电解槽400个，分别配置在东、西两个系列，每个系列200个电解槽分别供电。按照电解的生产工艺，电解槽串联在系

5、统中，每台电解槽的直流电解电压为3.35〜3.45V,每系列槽电压670V〜690V,电流密度：白天380A/m2,晚上500A/m2,电解槽投入运行后负荷基本保持稳定。3赤峰中色锌业公司整流系统谐波治理1.1谐波治理方案我公司一期投入的无功及滤波补偿装置采用集中滤波补偿的方式，滤波器装设在总降变电所主变压器二次侧，这样可实现集中滤波和无功补偿的目的，以提高滤波和补偿效果，减少投资，方便管理。我公司三期及四期新上负荷（整流变）容量较大，分别在每台整流变压器调变的二次侧（10kv侧）各自装置相应的滤波装置，这样运行经济。但是在这种运行方式下，如果滤波补偿装置发生故障，故

6、障将直接波及到整流变压器本体，使故障扩大化。这样设计非常不合理，有待改造。3.2具体改造方案(1)改造方案一：在整流变压器调变的二次侧(10kv侧)各安装一台隔离用变压器，输入输出电压等级相同。在隔离变压器本体设置一定的保护参数，当滤波补偿装置发生故障，故障可以使隔离变压器跳闸，将故障点隔离。(2)改造方案二：在整流变压器调变的二次侧(lOkv侧)各安装大容量高速开关(FSR),当滤波补偿装置发生故障，在整流变压器尚没有反应的情况下，通过高速开关将故障点隔离。大容量高速开关(FSR)又被称为故障电流限制器、快速开关、高速限流保护开关、限流保护器、FCL(FaultCu

7、rrentLimiter)等。主要作用是在短路电流未上升到峰值之前，将其高速开断。FSR原理接线图见图1。图中高压载流桥体FS和特种髙压限流熔断器FU在电气上是并联的，由于前者电阻为微欧级，后者电阻为毫欧级，故正常运行情况下，主导流母线中的电流几乎全部流过高压载流桥体FS。当系统发生短路事故时，特种电流互感器CT检测到短路电流信号，将其传递给电子控制器ZK,由ZK进行信号的分析和处理。若短路电流信号超过整定值，ZK将发出点火信号，通过高压脉冲变压器MB,使高压载流桥体FS在几百微秒的时间内高速断开；在其断口开断的过程中，故障电流转移到特种高压限流熔断