用國產整流設備替換進口整流設備的技術對比與分析
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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參數
| 型號 | 額定電壓/V | 額定電流/A | 結構 | 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，當直流側發生故障短路時，要求整流柜里的整流器件和快速熔斷器在高壓開關跳閘之前不得損壞，能夠承受持續時間不小于2s的直流側短路沖擊。
按照器件供應商（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，允許通過約5倍的浪涌電流。Bussmann快熔（4500A/1300V）在2s之內，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，調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，當直流側發生故障短路時，器件和快熔在高壓開關跳閘之前（時間不超過2s）不會損壞。
替換前后整流機組的主要技術參數對比見表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（28000×2）A/1150V進行對比。
表6 整流機組主要技術參數一覽表
| 序號 | 名稱 | 技術參數 | |
|---|---|---|---|
| 國產新機組 | 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 | 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 | 快熔結構 | 單體 | 三并 |
| 12 | 整流變壓器閥側電壓UVO/V | 974 | 974 |
| 13 | 器件電流儲備系數KAI | 4.06 | 3.14 |
| 14 | 器件電壓儲備系數KVA | 3.80 | 2.45 |
| 15 | 整流效率η/％ | 99.7 | |
| 16 | 同臂中器件均流系數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 結語
1）近年來國產電解鋁用整流電源設備的技術水平有了很大的提高,能夠滿足鋁電解工程技術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構有三種可選擇形式,其中以同相逆并聯結構獲得的效果最佳。
3）國內外生產的整流器件和快速熔斷器在技術水平方面比較接近，二者之間的匹配很重要。
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