220kV大型电解铝整流变压器分析黄春燕

220kV大型电解铝整流变压器分析黄春燕

黄春燕

（十一冶建设集团有限公司）

摘要：电力系统在我们生活之中随处可见，发挥着不可忽视的重要作用，而220KV大型电解铝整流变压器作为电力系统整流的重要装置，其重要性不言而喻。整流变压器是整流设备的电源变压器，在其进行输出时是从正方和副方两个位置来进行输出的。正方是进行原方输入交流，副方是利用整流原件来进行输出直流的。整流变压器是人们在应用过程之中最为广泛的一种。而220kv大型电解铝整流变压器则是其中较为常用的一项。所以，本文将会对220KV大型电解铝整流变压器的特点和功能进行详细介绍，并分析其工作原理和在市场中的价值。

关键词：电解铝整流；变压器；安全性

引言：随着电在我们日常生活中的不断应用加深，电力系统也不断的发展升级，现在电力系统正逐渐的向着大型化、专业化的方向发展，220KV大型电解铝整流变压器就是其中之一，但随着电解铝整流变压器的不断增大，与之相随的变压箱的体积也越来越大。这就产生了一系列的发展难题。例如：根据国家在变压器方面的标准，要求生产厂家必须将220KV变压器全部抽空为真空，这就大幅增加了电解铝整流变压器的生产难度，提高了生产的成本，众所周知，用铝材料应用于电力系统中，是因为铝材料的导电性良好，但是铝材料的耐用程度不高，因此在生产中所产生的安全问题也是我们要考虑的问题。

一、220KV大型电解铝整流变压器的工作原理

1.电解铝装置原理

电解铝的原理实际上就是通过将铝材料进行电解从而获取原铝。现代工厂电解铝大多是采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。其中的溶剂便是熔融状态下的冰晶石，而溶质则是氧化铝。在电解过程之中是将铝液作为阴极，将碳体素作为阳极。在通入较强的电流与高温状态下，电解装置内的电解槽将会发生电化学反应从而发生电解。其主要方程式便是2Al2O3==4Al+3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极：Al3++3eˉ=Al。

2.整流变压器的工作原理

整流变压器的电流非常大，因此在原理方便大多与电炉变是相类似的，二者之间存在着较多的相同之处，整流变压器最大的特点就是二次电流进行创新突破，变为正弦交流。在后续的整流元器件工作状况之下，存在着单向导通性的特征，各相线不再同时工作。单方向上的脉动电流经过一定的过滤装置演变成直流电。整流变压器一次侧接交流电网，二次侧接硅整流器，也称阀侧，其输出的波形不是正弦波，根据整流装置的要求，其阀侧接法各不相同。一般用途是：电化或电解、牵引、传动、直流输电、电镀及电加工、励磁、充电、串极调速用及静电除尘等。

二、我国目前阶段下大型电解铝整流变压器的发展状况以及产生的问题

我国自进入21世纪以来，铝电解工业受到人们的格外关注，在多方面的共同支持和帮助之下，我国铝电解工艺技术达到了世界级的阶段，单系列的电解铝产能能高达40万t，而电解槽电流可以达到40万t，系列直流电压也曾到达过1450v甚至更高的水平。而目前我国应用的最广泛的便是电解铝变压装置。但随着需求的不断变高，大型电解铝变压器却得不到更好的创造升级，只是在原来的基础上进行简单的改造升级，也就是在原来的基础上对二极管与快速熔断器的数量增大并进行并联。从整体内部结构来看，其本质没有发生变化。所以，要充分考虑到直流电压升高和电流槽储存大量电流后给整个装置所带来的影响变化。此外，一旦大功率铝电解整流装置出现故障或是短路情况将对人们的生命财产安全造成极大程度的影响。

铝电解整流装置只要包括调压装置、整流变压器、整流器、滤波补偿装置等几个重要的零部件组成。虽然，该整流装置在我国生产使用多年，我国已经基本实现了国有化，但是其内部的关键元器件还没有取得突破性创新的进展，仍然需要通过进口国外产品来实现装置的正产运转。因此，加紧该方面的技术的技术性突破是发展该领域的重中之重，是帮助企业进行腾飞的重要举措。

三、整流装置的主要结构

1.同相逆并联框架结构及弊端

同相逆并联框结构是整流结构的主要结构，同相逆并联接线的整流结构最先是由日本的富士康公司首先推出的结构，其结构为“对称性”装置，其能够大幅度的减少整流装置内部的电磁损耗状况，还能够提高同手臂整流器原件的均匀整流系数。该项技术在我国引进之后得到啦广泛的应用，并已经逐步的实现了国产化的发展。但其中的缺陷与不足之处还是较多的，其主要体现在下列的几个方面：

（1）相与相之间的间隔距离不够；

（2）过电压保护装置吸收装置无法将吸收的容量准确计算；

（3）在对过电压保护装置电路的保护措施不足；

（4）整流元件与保护其的快速熔断器的选择和应用不完全符合；

以上问题，是大型电解铝整流变压器中常见的几类问题，在前几年的工作过程中，由于这几个方面的工作做得不够，使得其在应用过程中出现问题较多。现根据调查研究对这些问题作出一些指导意见。

（1）加大相与相之间的间隔距离不小于700mm；

（2）重视操作过程之中的电压装置与电压保护装置的选择，一定要充分符合分数对照；

（3）整流柜上添加隔绝弧电流的装置，在各个整流臂之间、同相逆并联整流臂之中添加环氧玻璃布板进行装置隔离，其玻璃厚度应该设置在10mm以上。

（4）柜内的循环水管装置加大检查力度，连接必须符合标准，且能够承受5kg以上的压力。

以上建议的施行过程还必须经过实际的检验，才能应用到实际的装置之上，且要充分对各类问题进行深入的研究了解，避免其因设备问题造成事故发生。由于该设备是大型设备，一旦出现故障其所带来的影响是非常大的。

四、铝电解整流装置的发展趋势

在科学技术迅速发展进步的当下时代，晶闸管整流器也取得了突破性的进展，其应用所涉及的范围已经越来越宽广，各行各业都能见到其的身影。晶闸管整流方式主要是用于一些直流电压较低的整流设备之上，而随着晶闸管领域不断取得技术的突破，晶闸管无论是从技术水平还是控制水平都得到了提高。晶闸管的容量程度与耐受反向峰值电压的能力都有着突破性的进展，使其能够更好的应用到大功率电解铝整理变压器之上。

目前，在我国的电解铝行业的运营模式较以往模式都有着一些变化，大部分采用了铝电联营的方式，告别了以往的直供电的运营模式。直供电系统所存在弊端较为明显，其系统电容量非常小，电解铝的负荷占了极大的比例，且在运行过程之中，一旦出现一台设备故障，就必要要将全部装置进行切断处理，以免影响到整个系统。如此一来，对生产效益便产生了比较大的影响。而且传统模式之中的有载调压开关降低负荷已经不适合现在发展的趋势，其分段交流断路器的方式会对整个装置起到一定的破坏、冲击作用。所以，晶闸管整流器的更新升级是必然的趋势，其无级降、切断负荷的特点，正是未来人们应用的主要研究和发展方向。

结语：大型电解铝整流变压器在我国各个领域有着极为广泛的应用，固然其发展历程较为顺利。但是其存在的弊端还是较为明显的，这些问题大小不一，其问题的严重性也不同，但是科学工作者必须将这些问题逐一分析，进行解决。让大型电解铝整流变压器能够为我国经济市场的建设提供更大的助力。

参考文献：

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[2]陈伟国.采用晶闸管整流技术电解铝用大型整流变压器设计[J].轻金属，2018，No.475（5）：64-67.

[3]申中民.电解铝厂220kV供电整流系统中PLC的应用分析[J].贵州电力技术，2002（11）：22-26.