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。由几种整流电路相互比较确定整流柜的整流电路及联接方式。

关键词：电解铝整流系统直流电整流机组整流器

此电解铝项目供电系统按年产30万吨电解铝用电负荷考虑，全厂最大负荷为550000kW。整流所选择八台调压-整流变压器及整流器,辅助电力变压器二台。铝电解所用电源为直流电，本厂直流负荷要求为400kA，为提高铝电解的供电可靠性，要求铝电解220kV整流所必需有两条进线，一条主供，另一条作为热备用。站内一次采用双母线运行，厂用动力变压器带在Ⅰ组母线，整流机组带在Ⅱ组母线上，220kV进线带于一段母线，通过母联断路器合闸带二段母线。这样厂用变压器与整流变压器互相独立开，当直流系统故障，需停止整流机组运行时，只需直接断开母联断路器，这样既不影响辅助用电的正常供送，又能更快的切断直流供电，可以缩短停电时间和事故范围。采用220kV大型自耦调压整流机组, 由大功率硅二极管形成整流功能，已能保证安全、平稳的向电解车间供送直流电。

第一章电气一次主接线设计

1.1 铝电解负荷对供电的技术要求

①铝电解负荷为一级负荷。另外,电解车间的多功能天车,抽取铝液的真空泵,全厂性水泵站,整流所的自用电等动力负荷也均为一级负荷。因此,大型电解铝厂的一级负荷约占全厂总负荷的95%,设计应将电解厂供电将可靠性放在首位。

②正常情况下(包括检修及一般事故）不许停电,极端情况下允许全停电30-45分钟,20%减电4个小时,10%减电12个小时。全停电时间指电解槽的直流电源中断时间,即包括整流机组为恢复送电所需时间,故电源实际中断时间应更短。

③电解铝厂应有两个(或以上)独立电源供电，任何一个电源出现事故或检修时，其余电源需满足全厂用电要求。以年产30万吨电解铝厂为例, 直流负荷在400kA 左右, 优先采用220kV受电电压.

④大型铝工业基地的电解系列电流向超大方向发展。我国目前的大型铝厂将逐步淘汰60kA的自焙电解槽,发展为130kA至200kA的预焙电解槽,最大的可达到500kA,而直流电

压却不高,只有几百伏到一千多伏不等。整流电源是大电流、低电压的超高压直降机组。

⑤确定220kV系统主接线采用双母线系统，双回路220kV电源进线。

⑥整流机组的一次电压与外部供电电压及整流所总容量密切相关。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1050V，电网电压220kV+7.5%时不过激磁，且能长期运行。为了节省投资, 减少电能损耗, 应避免在铝厂内对整流负荷进行二次降压, 所以直接采用电网电压作为整流机组的一次

电压。

以年产30万吨电解铝厂为例, 直流负荷在410kA 左右, 优先采用220kV受电电压及220kV直降式整流变压器，多数情况下, 电解厂离电源较近, 采用220kV 受电电压, 技术上均能满足电解厂正常供电要求。除电力系统根据技术经济综合比较, 必须以220kV或更高电压向电解厂供电的特定情况外, 一般优先采用220kV受电电压。220kV 自耦式整流机组与厂内二次降压的普通整流机组相比较, 不仅技术先进, 且经济合理, 现在国内采用220kV 自耦式大容量整流机组的技术条件已经成熟, 它具有整流效率高、电能损失小、投资省、占地少的优点。