电解铝用大型整流变压器额定参数计算示例
电解铝用超大功率整流器的设计 西安电力整流器厂黄大华张伟郝建罗宏
电解铝用超大功率整流器的设计西安电力整流器厂黄大华张伟郝建罗宏（西安710077）摘要：主要介绍电解铝用220kA、1220V、ZHS型超大功率整流器的技术参数和结构设计，以求达到高效率、低损耗、小体积、高可靠性等要求。
关键词：超大功率整流器铝电解自动稳流技术高效率Design of Superhigh Power Rectifier for Use in ElectrochemistryAbstract: This paper mostly introduces techno－ parameter and structure design of superhigh power rectifier of ZHS type 220kA/1220V for electrochemistry in order to obtain high efficiency and low waste and small volume and high reliability.Keywords:Superhigh power rectifier Electrolysis aluminium Automatic stabilized current technique High efficiency[编者按]电解铝用超大功率整流器，由于其高电压、强电流以及电解铝的工艺要求，如何使其达到高可靠性、高稳定度、高效率一直是用户十分关注的问题。
这篇文章的理论性及实用性均较好，特此推荐，值得从事超大功率电化学整流器的设计者和使用者一读。
电解铝用超大功率整流器的设计青铜峡铝厂三期工程是我国目前规模最大的电解铝在建项目。
建成后，单系列年产铝将达到14万吨，也是当前世界上最大的电解铝工程之一。
其整流电源全部采用国产设备。
国内现已建成投运的最大电解铝生产线单系列年产是10万吨的规模，除最近投运的云南铝厂采用国产设备外，其余8～10万吨级电解铝工程均采用国外引进设备。
220kV电解铝整流系统设计
昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）某年产30万吨电解铝220kV整流系统初步设计*名：***学号： *************专业：电气工程及其自动化年级： 2013级学习形式：函授▇夜大□脱产□学习层次：高起本□专升本▇高起专□函授站：昆明站目录摘要 (I)前言 ....................................................................... I I 第一章电气一次主接线设计. (1)1.1 铝电解负荷对供电的技术要求 (1)1.2 主接线方案的初步比较 (2)1.3 一次主接线系统图 (3)1.4 220kV GIS开关站配置 (4)1.5 220kV GIS开关站保护装置 (4)第二章整流机组方案确定 (4)2.1 电解工艺条件 (4)2.2 整流机组应满足生产工艺的技术参数 (5)2.3 整流机组基本介绍 (5)2.4 整流机组相数的选择 (7)2.5整流机组调压方案的选择 (7)2.6 整流机组调压方法的选择 (8)2.7 整流机组的移相 (8)2.8 额定参数计算 (11)2.9 整流机组方案的最终确定 (13)第三章整流器 (13)3.1 整流器的主要结构及技术参数 (13)3.2 整流柜工作原理 (15)3.3 整流柜主电路联结 (18)3.4 整流装置保护 (21)3.5 整流器冷却系统 (23)第四章整流所辅助配置 (24)4.1 整流所交直流自用电 (24)4.2 功率因数补偿及谐波治理 (24)4.3 整流所区域防雷及接地 (24)4.4 变压器事故油池 (24)4.5 照明 (24)结论 (25)总结与体会 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)本论文为某年产30万吨电解铝的220kV整流变电站整流系统初步设计。
主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线图，再根据电解铝的年产量及直流负荷计算出整流机组变压器组数及各项技术参数，画出主接线图，根据电解铝直流负荷及年产量计算出系列直流电压和系列直流电流。
变压器计算公式范文
变压器计算公式范文
变压器的主要参数有变压比、输出功率、额定电流、短路阻抗等。
以
下将介绍常用的变压器计算公式。
1.变压器变压比计算公式：
变压比是指输入和输出电压之间的比值，它可以通过变压器一次侧与
二次侧的匝数关系来计算。
变压比公式如下：
变压比=一次侧匝数/二次侧匝数
2.变压器的输出功率计算公式：
输出功率是指变压器所能输出的电功率，可以通过输入功率和变压比
来计算。
输出功率公式如下：
输出功率=输入功率×变压比
3.变压器的额定电流计算公式：
额定电流是指变压器被设计成能够连续工作的电流值，可以通过输出
功率和额定电压来计算。
额定电流公式如下：
额定电流=输出功率/额定电压
4.变压器的短路阻抗计算公式：
短路阻抗是指在变压器运行时，一次侧或二次侧发生短路时所产生的
电阻，它是变压器的一个重要参数。
可以通过短路电压和额定电压来计算。
短路阻抗公式如下：
短路阻抗=(短路电压/额定电压)×100%
5.变压器的容量计算公式：
容量是指变压器所能承受的最大负载功率，可以根据额定电流和额定
电压来计算。
容量公式如下：
容量=额定电流×额定电压
以上是常用的变压器计算公式。
在实际应用中，根据具体的需求和变
压器的参数，可以根据这些公式计算出所需的数值。
同时，在计算过程中
还需要考虑变压器的损耗、效率等因素，以保证变压器的安全和稳定运行。
变压器参数计算
变压器参数计算引言变压器是电力系统中不可缺少的设备之一，它的主要功能是将电能从一电压等级传输到另一电压等级，通常用来实现电压的升降变换。
为了正确使用变压器，必须对其参数进行合理计算，包括变压器的额定容量、额定电压、短路阻抗等等。
本文将介绍变压器的参数计算方法，并给出一些应用实例。
变压器的基本参数额定容量变压器的额定容量是指在一定的工作条件下，变压器能够连续运行的最大容量。
额定容量通常以千伏安（kVA）为单位来表示，例如一个1MVA的变压器表示其额定容量为1兆伏安。
额定容量的计算方法是根据实际负载的需求和供电能力来确定的。
一般可以通过以下公式来计算：额定容量 = 实际负载需求 / 变压器的负载率其中，负载率表示变压器实际运行时的负载水平，通常为0.8。
例如，某企业的实际负载需求为800kVA，那么该企业所需要的变压器的额定容量为1000kVA。
需要注意的是，实际负载需求应考虑到负载的类型和特点，以及未来的扩容计划。
额定电压变压器的额定电压是指变压器设计时所选定的标称电压，用于传输和分配电能。
变压器常用的额定电压等级包括220V、380V、660V、10kV、35kV等等。
额定电压的选择应根据实际用电设备的电压需求和供电系统的电压等级来确定。
一般来说，额定电压的选择应遵循以下原则：•变压器的额定电压应与用电设备的额定电压匹配，以确保电能的有效传输和使用；•变压器的额定电压应与供电系统的电压等级匹配，以确保与其他设备的互联互通；例如，某企业的用电设备额定电压为380V，供电系统的电压等级为10kV，那么该企业所需的变压器额定电压应为380V/10kV。
变压器参数的计算短路阻抗短路阻抗是指变压器在短路状态下电压降低的能力。
短路阻抗通常以百分比的形式表示，例如10%、12%等等。
短路阻抗的计算是变压器设计中重要的一步，它涉及到变压器的铜损耗和铁损耗的计算。
一般来说，可以通过以下公式计算变压器的短路阻抗：短路阻抗 = Usc / In其中，Usc表示变压器短路时的电压降低值，In表示变压器的额定电流。
变压器容量计算
变压器容量计算1. 简介变压器是电力系统中常见的设备之一，用于将输入电压和电流变换为输出电压和电流。
在设计变压器时，需要准确计算其容量，以满足特定的电能需求。
本文将介绍变压器容量计算的相关知识和步骤。
2. 变压器容量计算方法2.1 定义变压器容量是指变压器能够输出的最大功率。
常用的容量单位是千伏安（KVA）。
容量的大小决定了变压器能够承受的负荷大小。
2.2 计算公式变压器容量的计算可以使用以下公式：容量（KVA）= 输出电压（V） × 输出电流（A） / 1000其中，输出电压为变压器的额定输出电压，输出电流为变压器的额定输出电流。
2.3 容量计算示例假设变压器的额定输出电压为220V，额定输出电流为5A，则可根据上述公式计算容量：容量（KVA）= 220V × 5A / 1000 = 1.1 KVA因此，该变压器的容量为1.1KVA。
3. 容量计算注意事项3.1 考虑负载因素在进行容量计算时，需要考虑负载因素。
负载因素是指实际负载功率与满载功率之比。
通常情况下，变压器的容量应该大于实际负载功率，以确保变压器能够正常工作。
3.2 考虑冗余为了确保系统的可靠性，容量计算时应考虑冗余。
冗余指的是在容量计算的基础上增加一定的功率余量，以应对突发负荷或系统扩容的情况。
3.3 考虑环境条件容量计算时还需要考虑工作环境的温度、湿度等因素。
这些因素会影响变压器的工作效率和散热情况，从而影响容量计算结果。
4. 总结变压器容量的计算是设计电力系统中的重要步骤。
通过合理计算变压器容量，可以确保电力系统的安全稳定运行。
在进行容量计算时，需要考虑负载因素、冗余以及环境条件等因素。
希望本文提供的相关知识对您的容量计算工作有所帮助。
以上是关于变压器容量计算的Markdown文档，共计1202字。
变压器容量计算与额定电流计算方法(附口诀)
变压器容量计算首先选择变压器的额定电压。
高压侧电压与所接入电网电压相等，低压侧电压比低压侧电网的电压高10%或5%（取决变压器电压等级和阻抗电压大小）；额定容量选择。
计算变压器所带负荷的大小（要求统计最大综合负荷，将有功负荷kW 值换算成视在功率kVA），如果是两台变压器，那么每台变压器的容量可按照最大综合负荷的70%选择，一台变压器要按总负荷考虑，并留有适当的裕度。
其它名牌参数可结合变压器产品适当考虑。
例如：选择35/10kV变压器。
假定最大负荷为3500kW，功率因数为0.8，选两台变压器，容量S=0.7×3500/0.8=3062kVA，可选择3150kVA的变压器，电压比为35kV/10.5kV。
再从产品目录中选择型号。
一、变压器容量计算公式：1、计算负载的每相最大功率将A相、B相、C相每相负载功率独立相加，如A相负载总功率10KW，B 相负载总功率9KW，C相负载总功率11KW，取最大值11KW。
(注：单相每台设备的功率按照铭牌上面的最大值计算，三相设备功率除以3，等于这台设备的每相功率。
)例如：C相负载总功率=电脑300W×10台)+(空调2KW×4台)=11KW2、计算三相总功率11KW×3相=33KW(变压器三相总功率)3、计算变压器总功率三相总功率/0.8，这是最重要的步骤，目前市场上销售的变压器90%以上功率因素只有0.8，所以需要除以0.8的功率因数。
33KW/0.8=41.25KW(变压器总功率)4、计算变压器总容量变压器总功率/0.85，根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右。
41.25KW/0.85=48.529KW(需要购买的变压器功率)，那么在购买时选择50KVA的变压器就可以了。
二、关于变压器容量计算的一些问题1、变压器的额定容量，应该是变压器在规定的使用条件下，能够保证变压器正常运行的最大载荷视在功率；2、这个视在功率就是变压器的输出功率，也是变压器能带最大负载的视在功率；3、变压器额定运行时，变压器的输出视在功率等于额定容量；4、变压器额定运行时，变压器的输入视在功率大于额定容量；5、由于变压器的效率很高，一般认为变压器额定运行时，变压器的输入视在功率等于额定容量，由此进行的运算及结果也是基本准确的；6、所以在使用变压器时，你只要观察变压器输出的电流、电压、功率因数及其视在功率等于或小于额定容量就是安全的(使用条件满足时)；7、有人认为变压器有损耗，必须在额定容量90%以下运行是错误的！8、变压器在设计选用容量时，根据计算负荷要乘以安全系数是对的。
整流变压器的参数计算
整流变压器的参数计算晶闸管变流设备一般都是通过变压器与电网连接的,因此其工作频率为工频初级电压即为交流电网电压.经过变压器的耦合,晶闸管主电路可以得到一个合适的输入电压,是晶闸管在较大的功率因数下运行.变流主电路和电网之间用变压器隔离,还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分,减小电网污染.在变流电路所需的电压与电网电压相差不多时,有时会采用自耦变压器;当变流电路所需的电压与电网电压一致时,也可以不经变压器而直接与电网连接,不过要在输入端串联"进线电抗器"以减少对电网的污染.变压器的参数计算之前,应该确定负载要求的直流电压和电流,确定变流设备的主电路接线形式和电网电压.先选择其次级电压有效值U2,U2数值的选择不可过高和过低,如果U2过高会使得设备运行中为保证输出直流电压符合要求而导致控制角过大,使功率因数变小;如果U2过低又会在运行中出现当α=αmin时仍然得不到负载要求的直流电压的现象.通常次级电压,初级和次级电流根据设备的容量,主接线结构和工作方式来定.由于有些主接线形式次级电流中含有直流成分,有的又不存在,所以变压器容量(视在功率)的计算要根据具体情况来定.5.5.1 变压器次级相电压U2的计算整流器主电路有多种接线形式,在理想情况下,输出直流电压Ud与变压器次级相电压U2有以下关系BUVdKUKU2= (5.39)其中KUV为与主电路接线形式有关的常数;KB为以控制角为变量的函数,设整流器在控制角α=0和控制角不为0时的输出电压平均值分别为Ud0和Udα,则KUV= Ud0/ U2,KB=Udα/Ud0.在实际运行中,整流器输出的平均电压还受其它因素的影响,主要为:(1)电网电压的波动.一般的电力系统,电网电压的波动允许范围在+5%~-10%,令ε为电压波动系数,则ε在0.9~1.05之间变化,这是选择U2的依据之一.考虑电网电压最低的情况,设计中通常取ε=0.9~0.95.(2)整流元件(晶闸管)的正向压降.在前面对整流电路的分析中,没有考虑整流元件的正向压降对输出电压的影响,实际上整流元件要降掉一部分输出电压,设其为UT.由于整流元件与负载是串联的,所以导通回路中串联元件越多,降掉的电压也就越多.令PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建回路元件串联个数为nS,如半波电路nS=1;桥式电路nS=2.如果桥臂上有元件串联,nS 也做相应的变动.这样由于整流元件降掉的电压为nSUT.(3)直流回路的杂散电阻.滞留回路中,接线端子,引线,熔断器,电抗器等都具有电阻,统称杂散电阻.设备工作时会产生附加电压降,记为∑U,在额定工作条件下,一般∑U占额定电压的0.2%~0.25%.(4)换相重叠角引起的电压损失.由前面对整流电路的分析可知,换相重叠角引起的电压降ΔUd由交流回路的电抗引起,可由整流变压器漏抗XS表示.由前面的分析可知,变压器漏抗主要与变压器的短路电压百分比uk%,有关.不同容量的变压器其短路电压百分比也不一样,通常为:容量小于100KV A的变压器uk%取5;容量在100~1000KV A范围时,uk%在5~7之间选取;容量大于1000KV A,uk%的取值范围为7~10.ΔUd可由以下公式计算,对于n相半波电路,nUunKUkgd2100%2π= (5.40)对n相桥式电路2100%2nUunKUkgdπ= (5.41)单相桥式整流与单相双半波整流电路相同,取n=2.(5)整流变压器电阻的影响.交流电压损失受负载系数的影响,假定功率因数为1,则交流电压的损失(可认为由变压器引起的交流电压降)ΔUa为22USpKUcu由其引起的整流输出电压的压降为BcugUVadKUSpKKU22= (5.42)考虑上述所有因素,整流电路的直流输出电压应为addTSBUVdUUUUnKUKU -∑- --=2minε (5.43)将有关各量代入并整理后可得次级相电压有效值的计算公式为2min2100%SpKKKuKKKKUUnUUcuBgUVkXgBUVTSd-∑++=ε(5.44)PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建 表5-2 整流变压器计算系数电路形式KX KUV Kfb KI2 KI1 KTL KB单相双半波0.450 0.9 0.45 0.707 1 1 cosα单相半控桥0.637 0.9 0.45 1 1 1 0.5(1+ cosα)单相全控桥0.637 0.9 0.45 1 1 1 cosα三相半波0.827 1.17 0.386 0.577 0.471 1.732 cosα三相半控桥1.170 2.34 0.386 0.816 0.816 1.22 0.5(1+cosα)三相全控桥1.170 2.34 0.386 0.816 0.816 1.22 cosα式(5.44)中的KX叫做换相电压降系数,对换相压降有影响,它与电路的接线形式有关, 当电路为n相半波整流时nnKXπ2=当为n相桥式整流时,2nnKXπ=2. 变压器次级相电流有效值I2的计算一般的工业生产用晶闸管设备的负载都为电感性的,负载电流基本上是直流,因而晶闸管电流为方波.变压器的各相绕组与一个(半波)或两个(桥式)晶闸管连接,所以变压器次级电流也为方波,其有效值I2与负载电流Id成正比关系,比例系数决定于电路的接线形式,所以dIIKI22= (5.45)如果负载为电阻性,则负载电流,晶闸管电流和变压器次级电流都不是方波,不能采用上式计算,要通过电路分析求取电流的方均根值.如果是电动机负载,式(5.45)中的Id 应取电动机的额定电流而不是堵转电流,因为堵转电流仅出现在启动后的很短的一段时间,这段时间变压器过载运行是允许的.3. 变压器次级相电流有效值I1的计算整流变压器的初,次级电流都是非正弦波,对于不同的主电路接线形式两者的关系是不一样的.主电路为桥式接线时变压器次级绕组电流中没有直流分量,初,次级电流的波形相同,PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建其有效值之比就是变压器的变比Kn.在半波电路中,变压器的次级电流是单方向的,包含着直流分量Id2和交流分量Ia2,i2= id2+ ia2,而直流成分是不能影响初级电流i1的.i1仅与ia2有关,i1= ia2/Kn.现以三相半波电路为例说明初级电流的计算方法.设负载为电感性,电感量足以消除负载电流的波动,i2的波形如图5-11所示.次级电流的有效值为3/2dII=, 次级电流中的直流成分为3/2ddII=,根据电路理论,次级电流中的交流成分有效值为ddaIIII3222222=-=初级电流与次级交流电流之间成正比关系,为dnnaIKKII32121= (5.46)当变比为1时,I1与Ia2之间的关系称为网侧电流变换系数KI1,I1可表示为dnIIKKI11= (5.47)tti1i2图5-11 三相半波电路变压器的电流3. 变压器容量的计算变压器的容量即变压器的视在功率,对于绕组电流中含有直流成分的变压器,由于初, 次级的电流有效值之比不是变压器的变比,而两侧的电压之比却为变比,所以初级和次级的容量是不同的.设变压器初级容量为S1,次级容量为S2;初级和次级的相数分别为n1和n2,初,次级容量的计算公式分别为1111IUnS= (5.48)2222IUnS= (5.49)PDF 文件使用"pdfFactory Pro" 试用版本创建变压器的等效容量为初,次级容量的平均值,为221SSS+= (5.50)。
变压器容量计算与额定电流计算及口诀
变压器容量计算与额定电流计算及口诀
一、变压器容量计算
1、首先要确定变压器供电负载额定功率：可根据客户的用电情况确定，负载总的额定功率=每个负载的额定功率之和。
2、变压器的额定负载系数确定：通常按照经验法确定，根据变压器
供电负载能否满足100%功率的需求，确定其额定负载。
一般负载系数为：小于等于100%的负载，额定负载系数为1.2，大于100%的负载，额定负
载系数可根据变压器实际能吸收的负载量来确定。
3、绝缘系数确定：对于变压器变压器，该系数一般为1.5，也就是
变压器分接头电压和变压器出口电压的比值，而对于变流器可以根据其实
际情况进行确定，常用的值为1.3～1.5
4、确定变压器额定电压：一般按照目标用户电压来确定，可根据客
户使用电压及系统需求进行确定，例如电力系统的额定电压一般为380V
或者220V,而国际上变压器的额定电压常用的有
110v,220v,380v,386v,440v,480v等。
电解铝用大型整流变压器额定参数计算示例
电解铝用大型整流变压器额定参数计算示例有载调压整流变压器额定参数计算示例项目示例：包头铝业ZHSFPTB-113200/220自耦有载调压整流变包头铝业股份有限责任公司三期电解铝清洁生产、扩大合金产能、节能技改项目，工程建设厂址为包头铝业股份有限责任公司电解三公司。
该工程利用原电解三公司空闲场地及现有的共用辅助设施，采用一次规划、分步实施的方案，先行建设4 万吨电解铝，两年内，逐步改造为 13.8 万吨，项目投资 81420 万元。
企业自筹资金。
电解铝生产工艺选用240KA中间加料预焙阳极电解槽技术。
新建两栋电解厂房内安装 218台240KA中间下料预焙阳极电解槽，并采用电解烟气密闭机器集气氧化铝吸附干法净化技术。
此项目供电系统按年产140Kt电解铝用电负荷考虑，全厂最大负荷为203430KW。
确定220KV系统主接线采用双母线系统，两回路220KV电源进线，整流所选择四组调压-整流变压器及整流器。
辅助电力变压器二台。
技术要求：1.网侧电压U1=220kV（+7.5%,-5%）；当电网电压为220kV-5%时，保证机组直流额定输出电压仍保持1050VDC，电网电压220kV+7.5%时不过激磁，且能长期运行。
3. 单机最高直流空载电压Udi0=1200 V；单机直流额定电压UdN=1050V；4. 单机直流额定电流IdN=2×45kA；5.整流变最大分接总额定阻抗：14~16%；6.单机脉波数：P=12；总脉波为：12X4=48；主变采用两个独立铁芯。
主变一次侧设移相线圈，移相角：±3.75°、±11.25°共4台；7.调变补偿绕组电压9.5kV，容量20000kVA；8.有载粗细调压：粗调5级，细调16级，调压级数共79级；调压范围：5%~105%；9.额定总损耗：不大于950kW；10.冷却方式：OFAF；饱和电抗器调压深度70V；11.调变的联结组别为YN a0 d11，主变的联结组别为ZN y0-y6/d11-d5；12. 调变、主变（含饱和电抗器）采用分箱合体结构；调变与主变之间采用油-油套管联结；13. 绕组的绝缘水平：网侧LI950AC395；阀侧AC6；中性点LI325AC140；额定参数计算：一、单机最高直流空载电压Udi0、阀侧交流线电压U2；【验证性计算，在很多项目中只给出Udn，Udi0需自行计算；】这个数值包括五个部分。
220kV大型电解铝整流变压器概论
小
结
降压自 耦式 中性点 调压 整 流变 压器将大量 使用在 220kV 主 调合 一整流变压器项目中
图 1 和图 4 是 110kV 直降式整流变压器采用
第2期
张
洪、 张
明 : 220kV 大型 电解铝整流变压器概论
5
括局部放电电压 ) 、 内部过电压和外部过电压对变压 器绝缘的作用均应以试验电压进行考核 , 为此 , 整流 变压器的试验电压值就是其绝缘水平。 该变 压器 的绝 缘水 平为 L I950 AC395/ L I400 AC200/ AC45/ AC5。 3. 1. 1 开关恢复电压是长期工作电压作用下值得 注意的技术问题 220kV 整流变压器在长期工作电压作用下 , 最 大的问题是有载调压频繁。 在有载开关的范围开关动作过程中 , 调变与整 流变的连接桥梁 有载调压回路, 会出现数毫秒 的断电时间 , 此时悬空的调压绕组与邻近绕组及油 箱分别存在一个电容耦合 C 1 和 C 2 ( 如图 5 所示 ) , 产生对应的电容耦合电位差, 该电位差称为恢复电 压。 ( 1) 恢复电压计算公式 U+ = ( UT 2 Uj C2 Uj + ) + ( @ )2 2 C 2 1 + C2 2 3 ( 2)
变压器容量的计算公式
变压器容量的计算公式
变压器容量是指变压器可以承载的最大功率。
在电力系统中，变压器起着重要的作用，它可以将电压进行升降，从而实现电能的传输和分配。
而变压器容量的计算公式是根据电压、电流和功率之间的关系来确定的。
我们需要知道变压器的额定电压和额定电流。
额定电压是指变压器设计时所规定的电压，通常以千伏（kV）为单位表示。
额定电流是指变压器设计时所规定的电流，通常以安培（A）为单位表示。
然后，我们可以利用功率的公式来计算变压器容量。
功率是电压乘以电流，通常以千瓦（kW）为单位表示。
根据功率的定义，我们可以将变压器容量表示为：
容量 = 电压 × 电流
例如，如果一个变压器的额定电压为110kV，额定电流为100A，那么它的容量就是：
容量 = 110kV × 100A = 11MW
这意味着这个变压器可以承载最大功率为11兆瓦。
需要注意的是，变压器容量的计算公式只是一种简化的方法，实际情况可能会受到更多因素的影响。
例如，变压器的损耗、温升等都会对容量进行调整。
变压器容量的计算公式是根据电压、电流和功率的关系来确定的。
通过计算容量，我们可以了解变压器的承载能力，从而合理安排电力系统的运行和分配。
500kA_大型电解槽关键供电设备参数计算
则有
ICP=
SC×IdN nb
=
2×92 24
=7.7kA。
3.2.3 二极管电流储备系数
电流储备系数是指在正常工作条件下，为了保证元件不
受损坏，在额定值上留出一定的余量。电流储备系数通常是
每个桥臂元件额定正向平均电流与桥臂平均电流的比值，一
般情况下桥臂电流储备系数为 3~5，这样可以确保在瞬间负
3.1 二极管校验
对 ABB 二极管 4 英寸元件 5SDD5055N002、Bussmann5# 单体快熔 170M8091 进行校验，分别见表 1、表 2。
表 1 5SDD5055N002 元件参数表
符号
参数名称
单位
IFAV IFSM I2
tr
URRM URSM
rF UFO Tj F
标称正向平均电流
备注 均方根值 均方根值
2.6 整流变压器阀侧交流相电流有效值 I2
三 相 桥 式 整 流 电 路 [3-4]，Y 接， 线 电 流 等 于 相 电 流， I2=0.8165IdN。其中 IdN 为整流器单机组额定直流电流，单位 kA。
当 UdN ＞ 800V 时，一般从可靠角度出发，不会考虑双 反星型带平衡电抗器 [5-6] 整流电路；当 IdN ≤ 8%~12%UdN 时， 侧三相桥式整流电路综合指标较好，IdN=8%×1560=124.8kA； 当 IdN ≥ 12%UdN 时， 如 果 选 择 三 相 桥 式 整 流 电 路， 就 会 出 现 阀 侧 变 压 器 内部局部过热和附加损耗增大的现象， IdN=12%×1560=187.2kA。
工业技术
2024 NO.4（上） 中国新技术新产品
500kA大型电解槽关键供电设备
铝电解整流机组滤波器参数的计算
Calculation of the Filter Parameters for the Aluminum Electrolyzation RectifierAbstract—In this paper, the rectifier transformer third winding to install high-pass filter have been studied, and the calculating method of the high-pass filter parameters have been put forward . The power factor and the filter parameter of three series rectifier unit in a company are calculated，then it’s discovered that the practical operating parameter tallies with theoretical result and the practical power factor fits with the theory in one of the series of filters, and this attain the system requisition, so then demonstrates the parameter calculation method in this paper is correct. It is suggested that the capacitance capacity of the high-pass filter of the third winding in aluminum electrolyzation rectifier unit should be calculated according to meeting to the displacement factor compensation requisition, that is, cut-off frequency: 3th harmonic, resonance frequency: 7th harmonic, quality factor: 5 or so, m: 0.2 or so, resistance: ≤10Ω. The greater the filtering resistance, the stronger the harmonic impedance, which will affect the harmonic filtering effect. Keywords-Rectification;Harmonic;PowerFactor; FilterI.INTRODUCTIONThe power factor is reduced and serious harmonic pollution is brought about by high-power controlled rectifier of aluminum electrolyzation system. Therefore, to install filters to eliminate harmonic pollution and improve the power factor comes to be a necessary problem to be taken into account in electrolytic aluminum plant.II.PROBLEM IN FILTER DESIGNA. About Aluminum electrolyzation rectifier unitModern Aluminum electrolyzation rectifier system, a single unit commonly adopts pairs of three-phase bridge with ︒30phase-shifted connected in parallel, which is 12 pulse-wave rectifying, and the transformer of a common 12 pulse-wave rectifier unit divided into two kinds of structure: one, Y/y12Δ11 with ︒30phase-shifted and connected in double – parallel, the other ,Y/y6 y12+Y/Δ5Δ11 with ︒30phase-shifted and connected in quadruple same-phase inverse parallel[1].Aluminum electrolyzation rectifier unit commonly have two types: one is PD rectifier unit, in which voltage-regulating is in grades on load in the network side and combined voltage-regulating by saturation reactor in the second side. The other is SCR rectifier unit, in which voltage-regulating is in grades on load in the network side and combined voltage-regulating by SCR in the second side. In order to avoid long-term operation under the deep-controlled state, voltage-regulating by SCR or saturation reactor limits to covering two electrobath effects, about 60-70V. Currently the PD saturated reactor rectifier unit is mostly used.Owing to the electrolytic electrolyzation rectifier system is too large, passive filters and reactive power compensation device are generally used in filter design at home and abroad[2], and a second-order high-pass filter is connected to the third winding of the rectifier transformers by delta- connected.B. High-pass filter design methods in generalIn Electric Engineering manual and Power and Electronic Equipment Design and Application manual, it is given that for high-pass filter, the definition of Q is[3,4,5] ()()LfRLRQ02πω== (1))RCfπ21= (2)where the 0f is the cut-off frequency, taking the high-pass filter cut-off frequency equal to the minimum k-order frequency. Second-order high-pass filter can also be shown by 0f and m in this form:()C R Lm2=(3)In the frequency range:∞=f~f0, the filter impedance is a low-impedance less than its resistance R. m is a parameter directly related to Q,and it directly impacts on the filter tuning curve shape.in the formula, ()n,,kin i=is the harmonics order need to filter out by the high-pass filter:()∑=***≈=nki infmin nICC i(4)in the formula, ()nkin i,,=——the number of harmonics need to filter out by the high-pass filter.When C is determined, we can determine the R, L of the filter. The smaller the value m(or the larger the value Q), the smaller the filter loss. Literature [3] proposed that a general value Q is between 0.7 to 1.4, the corresponding value m is between 2 to 0.5, generally taken 5.0=m. In the literature [6], the range of suggested Q is 0.5 ~ 5.C. Problems existingOf two series of rectifier unit in a aluminum company, capacity of unit 、structure of transformer and way of rectification are the same, the original Ⅰseries is introduced from the Swedish BBC company in 1986, the Ⅱseries is introduced from Germany Siemens AG in 1992. But because of differences in filter parameters, filtering effect varies widely (refer to Table 2). The new Ⅰseries is designed by West Power Company-Xi'an Rectifier plant in 2004, it has the same structure and similar capacity, but the effect is not satisfactory due to differences in individual parameters. So it is known that there is no uniform design method for high-pass filter of high-power rectifier unit of aluminum electrolyzation both in and abroad. Therefore if install high-pass filter in the third winding in Aluminum electrolyzation rectifier unit, it is very important to give a unified formula for calculating the parameters of the filter. III.PARAMETER DESIGN METHOD OFHIGH-PASS FILTERThe principle of magneto-motive potential balance is used in installing high-pass filter to the third transformer winding. In addition to 112±k harmonics exist, it will bring 16±k harmonics if the current in wye- valve side and in delta -load side is imbalance in the 12-pulse rectifier transformer. If taking into account the odd harmonics caused by transformer magnetic saturation [3], there are still various 3 and more than 3 odd-harmonics, even even-harmonics too. Of course, content of 11th and 13th harmonics is prime.The smaller the harmonic impedance of the third winding, the better the harmonic current compensation based on principle of magneto-motive potential balance. So for high-power electrolytic rectifier system, the cut-off frequency of high-pass filter can be near to 3th harmonic, 0f is choosen near to Hz 140,resonant frequency Hz f f s 35071=≈. Of course, whether or not it is suitable must be tested through practical engineering. A. Determine the value of filter capacitor according to considering the reactive power compensation.Considering power factor compensation, capacitive fundamental current should be provided for the rectifier unit first by the filter. Therefore, for the fundamental voltage, the filter should provide a purely capacitive impedance.The former displacement factor of the network sidewithout filter is ϕcos . If the displacement factor of the unit at full voltage reached 95.0when filter capacitor compensation is added, the fundamental reactive current(converted to the network side) provided by filter is 'I 13,then:()95.0arccos tan cos sin 11'13ϕϕ⨯-⨯=L L I I I （5）Ratio between primary-side winding ofself-coupling transformer and the third winding delta-linked is 13k , the capacitive line current ought to be provided by the third winding is3'1313⨯⨯=I k I c （6）As the short-circuit impedance of valve-side of the rectifier transformer is larger, which bring a certain inhibitory effect to the harmonic currents, content of harmonics is a little more than allowance of power. But because of the existence of commutation angle, displacement factor is reduced. So the filter capacitor in the third winding must be designed to meet to the requirements of fundamental displacement factor. For the nth harmonic, harmonic impedance of the second-order filter is⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++==C L R L R j L R L R Z n ωωωωω1222222222 （7） Where ωis harmonic angular frequency, 1f is the fundamental frequency, and 112nf n πωω==. If c I , which is reactive current required to compensate for each phase, is known, and harmonic filters is wye-connected, then the fundamental impedance()c NI U Z 331= （8）To reduce the power loss in the resistor produced by fundamental current, requirements to the fundamental is:R L <<ωand ()()111Z C L ωωω≈<<, so the capacitance is:()11Z C ω≈ （9） B. Design of resistance and inductance valuesAccording to the definition of cut-off frequency, resistance is()C f R 021π= (10)From equation (7), the resonant frequency is()()012222=-+C L R L R s s s ωωω (11)Inductive reactance of fundamental should be far less than the condenser reactance, and it is242222⎪⎭⎫ ⎝⎛--=s C R R C R L ω (12)If there is answer in form (12), then form04222≥-s C R ω must be tenable, namely 02f f s ≥.To filter the 3th harmonic, the cut-off frequency is fixed for Hz f 1400=, the resonant frequency is fixed for Hz f s 350=, som is 0.2. This result exceeded thevalue recommended in literature [3]. And through calculating, the quality factor Q is 5, this result coincidences to the value in literature [2] , but exceeded the value recommended in literature [3].Need to notice that, the filter parameters designed according to displacement factor of （n-1）unit operating in parallel and saturated reactance in full-voltage and the value ought to reached under the filter reactive power compensation, shoud be verified to achieve the displacement factor of, not overcompensation of reactive power, n unit in parallel running and saturated reactance not voltage regulating. If it is overcompensation, you must reduce the value of displacement factor compensation, and design again. Generally, the filter parameters , designed according to displacement factor of n unit operating in parallel and saturated reactance in full-voltage and the value ought to reached under reactive power compensation of the filter, need not to be verified.IV.COMPARATIVE ANALYSISTaking 3 series of rectifier unit of a Aluminum Company as an example to prove the method correct, which is used to design the filter in Aluminum electrolytic rectifier unit in this paper.A. Filter parameters design and comparison with the work unit of importEach four sets of rectifier transformer of Ⅱseries and the original Ⅰseries, the main technical data as follows: nominal capacity of 75MVA; on-load tap changing of grade-79 and primary voltage of 115kV , group of joining of Y/Y0+Y/△11, output capacity of secondary winding of Y and △ is each for half a total basic capacity. DC voltage of rectifier unit is 0～1160V ,rated current of the series is 160kA, rated current of single is 56kA. Around the iron core of transformer regulating voltage, there is a 10kV coils delta-connected, and circumscribed harmonic filtering set. When series of unit is normal, it must be kept that, four unit are operating in parallel, regulating voltage on-load is grade-69, short-circuit impedance of rectifier transformeris 7.21=x e ; When one runs into trouble or is being overhauled, it must be kept that , three unit are operating in parallel, regulating voltage on-load is grade-70, short-circuit impedance of rectifier transformer is 6.21=x e .Power system requires the total power factor reached 95.0≥λafter filter compensation, which requires displacement factor 95.0cos ≥ϕ when full-voltage by saturated reactor of rectifier transformer valve-side or by SCR. The fundamental wave current and displacementfactor,whichiscalculatedbyanalyzing harmonic of rectifier unit and power factor when considering the reactance, and the theoretical parameters of the filter are shown in Table 1. Among it, the parameters designed according to three unit operating inparallelandfull-voltageregulating,isverified according to four unit operating in parallel and without voltage regulating. We get that, the displacement factor is 0.999, which is lagging, and does not over-compensate.It is shown in Table 1, Ⅱseries and the original Ⅰseries of rectifier unit differs in the actual filter parameters, so the results of filtering effect varies widely. Table 2 shows the impedance of theory and actual parameter of the filters of two series of rectifier unit. It can be seen by comparative analysis that, the values such as :m of the actual filters of the original Ⅰseries, quality factor, resonant frequency, and cut-off frequency are all close to the calculated values. Especially the values of actual filter resistance,, ,capacitance and inductance, are almost equal to the values designed by four unit operating in parallel and regulating in full-voltage and meeting the displacement factor to more than 0.95. The harmonic impedance value and the harmonic impedance angle are similar to the calculated values, even more important is when the original Ⅰseries of filters put into operation, the actual power factor of the unit reached 0.96～0.97, which fits with the value of theoretical design.However, the filter parameters of Ⅱseries differs a larger from the calculated value, especially the resistance, which makes the quality factor larger than the recommended value of range 0.5～5 given in literature [1]. Although its resonant frequency closes to the theoretical value, fundamental impedance is equal to the theoretical value, but its cut-off frequency is less than the fundamental frequency ，this makes the characteristic harmonic impedance and impedance angle are all a little larger. Which is clearly shown in the impedance chart of the rectifier unit filter in Figure 1 and the actual power factor of the unit only reached 0.925 after the Ⅱseries of filters put into operation. So it can be seen, if the filter resistance R is too large, then the quality factor Q is too large, cut-off frequency is below the fundamental, the value m is too small, the harmonic impedance and impedance angle are overall too large, harmonic currents is of inadequate compensation or amplification of the suspect, so that fundamental factor is too small.B. Comparison with unit filter work between theoreticalparameters of designed and the domesticIn 2004, a series of rectifier units of a company are all replaced. Data of the new series of rectifier transformer is: rated capacity of 92MVA; 4 sets of grade-79 on-load tap autotransformer, the primary voltage of 115kV; connection group No. of Y/Y0 Y6+Y/△5△11 (in same-phase inverse parallel), the output capacity of the Y / △ secondary winding are basically each half of the total. DC voltage of rectifier unit output is 0～1170V , rated current of the series output is 185kA, rated current of single output is 65kA. Around the core of voltage transformer there is a delta-connected coil of 9.5kV , rated capacity of 20000 kV A. And then, one is: 4 units operating in parallel, on-load tap ingrade-69, short-circuit impedance of 67.20=x e ; the other is: 3 units operating in parallel, on-load tap in grade-70, short-circuit impedance of 38.20=x e . The actual operating parameters and theoretical parameters of a new series of unit filter are shown in Table 3, and the filter impedance chart is shown in Fig.2.Table 1 The filter parameters of rectifier unit of Ⅱseries and the original Ⅰseries of a companyUnit No. C (Fμ)L (mH )R (Ω)Cut-off frequency (z H ) Resonance frequency (z H )mQpower factorTheoretical 315 0.82 3.61 140 350 0.2 5 >0.96 Original Ⅰseries297 0.877 3.78 142 308 0.207 4.83 >0.96 Ⅱseries305.520.58412433760.01338.7<0.925Table 2 The main harmonic impedance, impedance angle of filter. unit ：impedance(Ω)，impedance angle(0)UnitsZ 1 Z 5 Z 7 Z 11 Z 13 Z 23 Z 37 TheoreticalImpedance9.850.970.7201.611.962.883.29angle-89.89 -65.2 -0.126 31.2 31.5 23.9 16.3 Original ⅠseriesImpedance 10.45 1.03 0.780 1.72 2.08 3.03 3.45 angle -89.89 -64.5 -0.150 30.5 30.7 23.2 15.8 ⅡseriesImpedance10.241.180.2591.071.563.555.66angle-89.98-86.6-58.372.073.068.259.1Table 3 The parameters of the new Ⅰseries rectifiers of a companyUnit No. C (Fμ)L (mH ) R (Ω)Cut-off frequency (z H ) Resonance frequency (z H )mQ power factorTheoretical 387 0.668 2.94 140 350 0.2 5 >0.95 New Ⅰseries544.81.609505.8431700.00118846<0.94The checkout shows that, when the theoretical parameters of the filter designed according to 3 units operating in parallel, is used in 4 units operating in parallel and saturated reactor not voltage regulating, the result is : displacement factor of 0.99 lag, filter of not overcompensation, filter capacity of kVA kVA S 20000188003<=, the third side of rectifier transformer of not overload. Only the filter fundamental loss is kW P 34=∆, loss is slightly larger.If filter parameters is designed according to 4 units operating in parallel, fundamental loss is kW P 20=∆, loss reduced a lot.Under actual operating parameters, filter resistance loss is kW P 16=∆. Compared with the theoretical values on 4 units running in parallel, loss reduces not much.According to theoretical calculations, the displacement factor should be achieved 978.0cos =ϕ when being compensated by the actual filter capacitor, the total power factor should reach above 967.0=λ. However, the actual power factor are all below 0.94, the average can only reach 0.93～0.94. It can be knownasthefundamentalreactivepowercompensation of the actual operating filter is enough, only a harmonic filtering effect is suspicious, fundamental factor may be dropped.It can be seen from the fundamental power loss, with excessive increase of resistance, it is not proportional to the decrease of loss, but it led to the total power factor less than the requirements of 0.95. For high-power aluminum electrolyzation systems, less than 100kW loss of a series is much less than the loss of reactors, rectifier transformer and devices in the rectifier cabinet. In order to reduce filter resistiveloss but the power factor does not meet therequirements of 0.95, for the power system and users ，as a whole ，it is still not cost-effective..V.CONCLUSIONFrom the design of the filter parameters of the third winding of the Aluminum electrolyzation rectifier unit, the following conclusions are drawn:1) Firstly, note that the filter capacitance should be calculated to meet the compensation requirement ofdisplacement factor.2) For 48 pulse-wave rectifier system, the 3,5,7th harmonics are still to be considered when filtering. When a second-order high-pass filter is installed individually, its cut-off frequency should be chosen near to 3th, the resonant frequency should be chosen near to 7th, quality factor is generally about 5, valuem is about 0.2, and the filter resistors are generallynot more than 10Ω.ACKNOELEDGMENTThis work is supported by Department of EducationFoundation ，Hebei Province, No: Z20060425REFERENCES[1]Lai Chao,Xu Ting.Design and development trends of high-power rectifier equipment of non-ferrous metallurgy,V ol.54(2),May.2002, pp.63～65[2]Tan Han. Harmonic suppression and reactive power compensation in Aluminum SCR system. Inverter technology and electric power plant, June.2006,pp.25-27[3]Wang Zhaoan, Zhang Mingxun. China Electrician Society Power Electronic Society. Power and Electronic Equipment Design and Application Manual,2nd edition.Beijing:Mechanical Industry Press, 2002.[4]Editorial board of Mechanical Engineering Handbook and Electrical Engineering Handbook.Electrical Engineering Handbook:2nd edition.V ol.2(3).Power Electronic Technology. Beijing: Mechanical Industry Press,1997.[5]Editorial board of Mechanical Engineering Handbook and Electrical Engineering Handbook.Electrical Engineering Handbook:Second Edition,V ol.1(1),Industrial electric heating equipment.Beijing:Mechanical Industry Press, 1997.[6][New Zealand] J.Alilajia etc. Translated by Pang Tongyi etc. Power system harmonics. first edition,China University of Mining Press, 1991.。
整流机组短路电流的计算
整流机组短路电流的计算1 引言众所周知，电解铝厂是能耗大户。
为了降低电解铝的单产成本、便于集中治理其产生的环境污染与谐波污染、提高经济效益和社会效益，现在电解铝工程的设计年产量越来越高（如100kt,甚至更高）。
因此，整流电源的功率随之也越来越大。
为了降低输电系统的损耗、保证交流供电系统的稳定性，对于单系列年产100kt及以上的电解铝工程，整流电源设备的网侧多采用AC220kV高压供电。
于是，整流电源的供电系统短路容量也越来越大。
对于超高功率的整流设备，阀侧短路电流值与整流器件能够承受的浪涌电流（或I2t）及快速熔断器的极限分断能力是息息相关的。
三者之间的保护配合是否合理，直接关系到整流电源设备能否安全可靠地运行。
整流器件的浪涌电流（或I2t）与快速熔断器的I2t都可以从其产品说明书中查到，但整流电源系统的短路电流值是查不到的。
整流电源系统的短路电流值取决于整流系统的短路阻抗和电力系统的阻抗之和，而后者又与电力系统的运行状况和短路容量有关。
因此，为了合理地选配整流器件和快速熔断器的有关参数、并使之满足系统保护的要求，必须计算整流设备的最大短路电流值。
本文以我国一个单系列年产140kt电解铝的整流电源系统的实际数据为例，计算其桥臂短路（阀侧短路）电流值和直流侧短路电流值。
整流电源系统的结构及有关电气参数，如图1所示。
图1 整流系统结构和技术参数2 整流电源系统短路阻抗计算2.1 调压变压器阻抗2.1.1 电阻分量R TB1）根据文献[1]，按短路损耗（折算至整流变压器阀侧）计算，其电阻分量R为：TBR=△P TD/3(I Z2N)2TB=463.06×103/3(4×15102)2=0.042×10－3Ω=0.042mΩ式中：△P TD——调压变压器短路损耗(额定容量下、油温75℃)；I——整流变压器阀侧额定电流，Z2NI=37000/(2×1.225)=15102A。
变压器参数计算例子
(0.7)
选择磁芯 EI33/29/13，其 Ap 1.5854cm4 ， Ae 1.185cm2 ，从而可确定正激 变压器原边匝数为：
Np Vin max 1.3* 220*(1 20%) 48.3 K f Bw f s Ae 2 *0.3*100*103 *1.185*104
1）正激变压器参数 变压器的参数计算一般采用 AP 法求出磁芯尺寸要求后，按一定裕量选择磁 芯型号， 便可从规格表上查出对应磁芯的截面积 Ae ， 从而计算出原边匝数 N p 。 而变压器绕组的铜线线径和并联股数，则由开关频率对应的趋肤深度和铜线 的电流密度决定{#10}。 根据法拉第定律（ d / dt V ） ，
a2 I orms 35.5 K j D 2 / 4
(0.11)
初级主输入绕组 I1rms Po / Vin min 2.3A ，导线并联股数
a1 I1rms 4 K j D 2 / 4
(0.12)
(0.2)
式中， K 0 为窗口使用系数（一般取 0.4） ， Aw 为磁芯窗口面积， I1 、 I 2 分别 为原副边电流有效值， J 为电流密度。 综合两式得到，
AP Ae Aw PT Ko K f f s Bw K j
(0.3)
式中， P T V1 I1 V2 I 2 称为变压器的实在功率，对于常规变压器，有
P W Ta P T *Vmax / Vmin 1575
(0.6)
取 K o =0.4， K f =2（方波电压，单象限磁通） ， Bw =0.3T， f s =100kHz，对于 铁氧体磁芯，允许温升 25℃时， K j =450A/cm^2，
AP PTa 1575*104 1.458cm4 Ko K f f s Bw K j 0.4 * 2 *100*103 *0.3* 450
变压器额定参数计算方法
变压器额定参数计算方法变压器是电力系统中常见的电气设备之一，它起着将电能传输和分配到不同电压等级的作用。
在设计和运行变压器时，需要准确计算其额定参数，以确保其稳定运行和电力传输质量。
本文将介绍变压器额定参数的计算方法。
一、额定电压变压器的额定电压指的是变压器的额定原边电压和额定副边电压。
额定原边电压是指变压器在额定负载条件下，正常运行的原边电压值；额定副边电压是指变压器在额定负载条件下，正常运行的副边电压值。
确定变压器的额定电压需要考虑负载情况、电力系统的电压等级和传输距离等因素，并根据相关国家或地区的标准进行选择。
二、额定容量变压器的额定容量指的是变压器能够以长时间连续运行的功率容量。
额定容量的大小决定了变压器能够输送的电能大小。
在计算额定容量时，需要考虑负载类型、负载功率因数、负载性质以及负载的变化情况等因素。
三、额定频率变压器的额定频率是指变压器正常运行的电力系统频率。
在大多数国家和地区，电力系统的额定频率为50Hz或60Hz，因此变压器的额定频率通常与电力系统的额定频率相同。
四、额定短路阻抗变压器的额定短路阻抗是指变压器在额定负载条件下，正常运行时的短路阻抗。
额定短路阻抗是评估变压器性能和保护设备的重要参数。
在计算额定短路阻抗时，需要考虑变压器的原边电压、副边电压、额定容量和变压器内部的电阻和电抗等因素。
五、额定效率变压器的额定效率是指变压器在额定负载条件下，正常运行时的能量转换效率。
额定效率是评估变压器能量损耗和能源利用率的重要指标。
在计算额定效率时，需要考虑变压器的额定容量、负载功率因数、短路阻抗和变压器内部的电功率损耗等因素。
综上所述，变压器的额定参数计算方法涉及到额定电压、额定容量、额定频率、额定短路阻抗和额定效率等多个方面。
在实际设计和运行中，需要充分考虑变压器的使用条件和电力系统的要求，确保变压器能够稳定可靠地工作。
变压器额定参数的准确计算是保障电力系统正常运行的重要环节。
附注：本文仅为变压器额定参数计算方法的简要介绍，并未详细阐述具体计算步骤和公式。
电解铝指标计算方法计划及常用公式
电解铝常用计算公试1 铝液直流电单耗定义：铝液直流电单耗是指报告期铝电解过程中，每生产 1 吨铝液所耗费的直流电量。
计算公式为：铝液直流电单耗( 千瓦.时/ 吨) ＝10000 ×报告期铝液直流电耗费量(万千瓦. 时)/ 报告期铝液产量(吨)说明：直流电总量往常是依据电压数值分派的，系列总电压能够划分为正常生产槽电压、停槽短路口电压和焙烧启动电压，因此直流总电量也应分为上述部分。
也能够说报告期铝液直流电耗费量=直流电总量-停槽短路口分摊电量-焙烧启动用直流电量。
母项为报告期铝液产量。
2 铝液沟通电单耗定义：铝液沟通电单耗是指报告期铝电解过程中，每生产 1 吨铝液所耗费的交流电量，既反应电解槽的技术情况和工艺操作水平，又反应整流效率，也称可比交流电单耗。
计算公式为：铝液沟通电单耗( 千瓦.时/ 吨) ＝10000 ×报告期铝液沟通电耗费量(万千瓦. 时)/ 报告期铝液产量(吨)说明：报告期铝液沟通电耗费量=电解用沟通电总量（即输入整流器的沟通电总量）-停槽短路口分摊沟通电量-焙烧启动用沟通电量。
注意式中各扣减部分的口径要与铝液直流电单耗计算式中的各扣减部分口径一致。
母项为报告期铝液产量。
3 单位重熔用铝锭综合能耗定义：单位重熔用铝锭综合能耗是指报告期重熔用铝锭生产过程中，每生产 1 吨重熔用铝锭所耗费的各样能源总量。
计算公式为：单位重熔用铝锭综合能耗(千克标煤/ 吨)＝1000×报告期重熔用铝锭综合能源消耗量(吨标煤)/ 报告期合格入库的重熔用铝锭产量(吨)说明：子项的报告期重熔用铝锭综合能源耗费量是报告期重熔用铝锭工艺能耗(直接耗费)量（吨标煤）和协助、隶属部门耗费（间接耗费）的各样能源耗费分摊量（吨标煤）及公司能源变换消耗分摊量与公司生产中能源正常消耗量之和，还应包含停槽短路口分摊能耗量和大修焙烧启动用能量，但不含新建电解槽焙烧启动用能量。
母项为报告期合格交库的重熔用铝锭产量，包含商品产量和自用量之和。
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有载调压整流变压器额定参数计算示例
项目示例：包头铝业ZHSFPTB-113200/220自耦有载调压整流变
包头铝业股份有限责任公司三期电解铝清洁生产、扩大合金产能、节能技改项目，工程建设厂址为包头铝业股份有限责任公司电解三公司。
该工程利用原电解三公司空闲场地及现有的共用辅助设施，采用一次规划、分步实施的方案，先行建设4 万吨电解铝，两年内，逐步改造为 13.8 万吨，项目投资 81420 万元。
企业自筹资金。
电解铝生产工艺选用240KA中间加料预焙阳极电解槽技术。
新建两栋电解厂房内安装 218台240KA中间下料预焙阳极电解槽，并采用电解烟气密闭机器集气氧化铝吸附干法净化技术。
此项目供电系统按年产140Kt电解铝用电负荷考虑，全厂最大负荷为 203430KW。
确定220KV系统主接线采用双母线系统，两回路220KV电源进线，整流所选择四组调压-整流变压器及整流器。
辅助电力变压器二台。
技术要求：
1.网侧电压U1=220kV（+7.5%,-5%）；当电网电压为220kV-5%时，保证机组直流额定输出电压仍保
持1050VDC，电网电压220kV+7.5%时不过激磁，且能长期运行。
3. 单机最高直流空载电压Udi0=1200 V；单机直流额定电压 UdN=1050V；
4. 单机直流额定电流 IdN=2×45kA；
5.整流变最大分接总额定阻抗：14~16%；
6.单机脉波数：P=12；总脉波为：12X4=48；主变采用两个独立铁芯。
主变一次侧设移相线圈，移相
角：±3.75°、±11.25°共4台；
7.调变补偿绕组电压9.5kV，容量20000kVA；
8.有载粗细调压：粗调5级，细调16级，调压级数共79级；调压范围：5%~105%；
9.额定总损耗：不大于950kW；
10.冷却方式：OFAF；饱和电抗器调压深度70V；
11.调变的联结组别为YN a0 d11，主变的联结组别为ZN y0-y6/d11-d5；
12. 调变、主变（含饱和电抗器）采用分箱合体结构；调变与主变之间采用油-油套管联结；
13. 绕组的绝缘水平：网侧LI950AC395；阀侧AC6；中性点LI325AC140；
额定参数计算：
一、单机最高直流空载电压Udi0、阀侧交流线电压U2；
【验证性计算，在很多项目中只给出Udn，Udi0需自行计算；】
这个数值包括五个部分。
即
1)额定直流电压U dN；
2)各种电抗压降；
3)各种损耗对应的电阻压降；
4)电网电压波动百分数；
5)阳极效应(铝电解而言)U y 。
前四部分用额定直流空载电压U do 表示，则有
U di0=U d0+U y
U y =25~50V (一至两个阳极效应电压)
b S T S dN k x x dN K U U Sn P P U K U d U -+
+++∑=1)/1(0
式中 P k /P dN ---- 变压器负载损耗百分数(％)；
n S ---- 每臂串联元件数；
U T ---- 整流管在额定运行条件下的通态电压降(V)；
S ---- 独立换相组数；
∑U S ---- 母排、熔断器及各连接处接触压降(V)，一般可取0.2％～2.5％U dN 。
当U dN 电压达800V
时取较小值；当电压在100V 以下时取较大值；当电压在100V 以下且电流在3000A 以上
时取2.5%，在任何情况下均不小于1V 。
当交流侧有饱和电抗器时，还应在此基础上加饱
和电抗器调压深度的10％；
K b ---- 网侧电压允许的持续负波动幅度对额定值的百分数，一般取5％～10％。
【本案的推算:】
先根据产量、电流来计算额定直流电压U dN 理论上的最小值：
单个240KA 中间加料预焙阳极电解槽的产量：0.3354×240×8760×0.95×310-=670 Ton;
生产140kT 铝产量所需240KA 预焙阳极电解槽的数量：（140000/670）×1.05=219.4 取为220个； 额定直流电压U dN ：
取每个电解槽的槽电压为4.2V ，并考虑两个阳极效应，即：
U dN =220×4.2+70=994 V ，该数值为理论上的最小值; 本案中招标文件确定为U dN =1050 V ；
可能存在各种电解槽槽电压以及出力的差异。
接着计算额定直流空载电压U do ：
)(1210%
51%1070%5.010508.012%)
7.0%155.01(10500V U d ==-⨯+⨯+⨯⨯++⨯+⨯ 由于U dN 中已经包括两个阳极效应，因此最高直流空载电压计算值U di0=U d0=1210（V ）;
本案招标文件确定为U di0=1200V ；
在通常计算中，可以用U di0=1.15U dN 来进行计算。
【有些厂商亦以U di0=U dN +150计算；】
对于三相桥式整流电路，见《特种变压器理论与计算》P433，其中标准图形2.2-7所示为Y 接: 则阀侧交流线电压有效值)(9.88835.1120035.163002V U U U d d L ===⨯=
π； 则阀侧交流相电压有效值)(51312004275.04275.06300
2V U U U d d P =⨯===π；
二、阀侧交流相电流有效值I 2；
一般的工业生产用晶闸管设备的负载都为电感性的，负载电流基本上是直流，因而晶闸管电流为方波。
变压器的各相绕组与一个（半波）或两个（桥式）晶闸管连接，所以变压器次级电流也为方波，其有效值
I 2与负载电流I d 成正比关系，比例系数决定于电路的接线形式。
对于三相桥式整流电路，见《特种变压器理论与计算》P435: 图2.2-7所示为Y 接:线电流等于相电流。
)(743.362458165.028165.03
22kA I I I dN dN ⨯=⨯⨯===； 【注：如果负载为电阻性，则负载电流、晶闸管电流和变压器次级电流都不是方波，不能采用上式计算，要通过电路分析求取电流的方均根值。
如果是电动机负载，式中的IdN 应取电动机的额定电流而不是堵转电流，因为堵转电流仅出现在启动后的很短的一段时间，这段时间变压器过载运行是允许的。
】
三、变压器额定容量
一般的工业生产用晶闸管设备的负载都为电感性的负载
d d d d d P T P I U I U I U S 047.1047.18165.04275.0330022==⨯⨯==；
)(1131004521200047.1kVA S T =⨯⨯⨯=；。