电子产品世界

摘要：超高功率整流器短路电流的计算对于其保护设计是必不可少的。本文通过一个实际的电化学工程项目，介绍了该超高功率整流器短路电流的计算方法，其计算值与实测值十分接近，证明了该计算方法的正确性。

关键词：超高功率整流器;短路;短路电流计算

Calculation of Short Current of Superpower Rectifier

HUANG Da-hua, WU Tie-zheng

Abstract:It is necessary for the protection design of the superpower rectifier to calculate the short current. The calculation method of the short current for the superpower rectifier with the aid of a specific electrochemistry project is introduced. The calculated value approaches to the test value and the correctness of the calculation method is proved.

Keywords:Superpower rectifier; Short current; Calculation of short current

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RTB

1）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RTB为：

RTB=△PTD/3(IZ2N)2

=463.06×103/3(4×15102)2

=0.042×10－3Ω=0.042mΩ

式中：△PTD——调压变压器短路损耗(额定容量下、油温75℃)；

IZ2N——整流变压器阀侧额定电流，

IZ2N=37000/(2×1.225)=15102A。

2）按绕组实测直流电阻（折算至整流变压器阀侧）计算RTB。

在油温为18℃的条件下，调压变压器一次侧（Y形连接）各相绕组直流电阻ROA、ROB和ROC的实测值为ROA=ROB=ROC=761mΩ；在油温为18℃、调压变压器二次侧有载开关在额定分接挡位（78挡）的条件下，调压变压器二次侧（△形连接）各相之间直流电阻Rab、Rbc和Rca的实测值为Rab=Rbc=Rca=92mΩ，调压变压器的电阻分量RTB为：

RTB=ROA/(kTBkZB)2＋Rab/2kZB2

=761/(3.627×57.76)2＋92/2×57.762

=0.031mΩ

式中：kTB=3.627——调压变压器的电压变比（有载开关在额定分接挡位78挡的条件下）；

kZB=57.76——整流变压器的电压变比。

考虑到调压变压器实际运行状况，取RTB=0.042mΩ更符合实际情况。

关键词：