Електроустаткування електролізних виробництв.

Живлення електролізних установок постійним струмом здійснюється від генераторів постійного струму чи напівпровідникових випрямних агрегатів, що перетворять змінний струм промислової частоти в постійний. Найбільше поширення одержали кремнієві випрямні агрегати, що мають ККД 97—99 %.

Перетворювальна підстанція складається з розподільного пристрою змінного струму, силових трансформаторів із пристроєм регулювання напруги, напівпровідникових агрегатів, розподільного пристрою постійного струму і пристроїв власних потреб.

Застосовувані для живлення електричних установок силові трифазні трансформатори, можуть мати вбудований пристрій переключення під навантаженням на стороні вищої напруги і кілька вторинних обмоток. Кожна з вторинних обмоток, число яких залежить від числа фаз випрямлення, живить блок з напівпровідниковими вентилями.

Технічний розвиток силових трансформаторів для електролізних виробництв спрямовано на підвищення економічності і зменшення шкідливого впливу на навколишнє середовище при їхній експлуатації. Економічні фактори обумовлені зниженням капітальних витрат і втрат енергії. Зменшення шкідливої дії на навколишнє середовище досягається застосуванням нових охолоджувальних агентів (силіконова олія) і зниженням шуму.

У силових випрямних трансформаторах обмотку нижчої напруги виконують з алюмінієвої стрічки, ширина якої відповідає довжині магнітного сердечника, обмотку вищої напруги — з алюмінієвої стрічки чи дроту. Регулювання напруги повинне забезпечити необхідну глибину і плавність.

Найбільша глибина регулювання необхідна при пуску електролізних установок. Необхідна ширина діапазону регулювання досягається за рахунок переключення мережної обмотки трансформатора з зірки на трикутник, паралельно-послідовним включенням її секцій і т.д. Застосовується регулювання за допомогою спеціального регулювального трансформатора за рахунок зміни числа витків в обмотках вищої і нижчої напруги, тобто його коефіцієнта трансформації.

Найбільш раціональне розташування цього трансформатора перед силовим. Як регулювальний трансформатор часто використовується трифазний автотрансформатор, розрахований на прохідну потужність, рівну номінальної потужності силового трансформатора. Автотрансформатор має кілька ступіней грубого регулювання за допомогою ПБЗ (переключення без збудження), усередині яких плавне регулювання напруги виконується за допомогою пристрою РПН (регулювання під навантаженням).

Випрямні агрегати виконуються з некерованими і керованими вентилями. Принципова схема силової частини вентильного перетворювача з некерованими вентилями показана на рис. 12.3. Мережна обмотка силового трансформатора з'єднана в трикутник з послідовним і рівнобіжним з'єднанням її частин за допомогою перемикача ПБЗ. Дві вентильні обмотки з'єднані трикутником, а дві — зіркою. Трансформатор живить чотири паралельно включені вентильні блоки БВ, виконані по шестифазній мостовій схемі (схемі Ларионова).

Дроселі зрівнювання, Дру1 і Дру2 призначені для рівномірного розподілу струмів між випрямними блоками, оскільки напруга з'єднаних у трикутник обмоток трансформатора на 1% вище напруги обмоток, з'єднаних зіркою.

Дроселі насичення ДрН1—ДрН2 забезпечують плавне регулювання напруги. Кожен комплект складається із шести однофазних дроселів. Дроселі підбирають по характеристиках індивідуально для кожного агрегату.

Принципова схема випрямного агрегату з керованими вентилями (тиристорами) показана на рис.12.4. Первинні обмотки трьох однофазних трансформаторів Тр1—Трз з'єднані в зірку за допомогою тиристорів, що служать для плавного регулювання змінного струму. В агрегаті застосована двоконтурна система регулювання з внутрішнім струмовим контуром і зовнішнім — контуром напруги. Регулятор струму РТ підключений до входу системи імпульсно-фазового керування тиристорами—СІФК. Некерований анодний випрямляч В живиться від вторинних обмоток трансформаторів Тр1—Трз, з'єднаних за схемою подвійної трифазної зірки. У нормальному режимі регулятор напруги РН знаходиться в насиченому стані, а при збільшенні напруги на навантаженні вище заданого рівня коректує сумарне значення випрямленого струму.

Перетворювальні агрегати могутніх електролізних установок приєднують до серії безпосередньо без комутаційної апаратури. Установки порівняно невеликої потужності підключають з використанням автоматичних вимикачів, що є одночасно і захисною апаратурою агрегату. Потужнострумова комутаційна апаратура застосовується також при підживленні струмом чи серій окремих електролізерів, шунтуванні ванн при гасінні анодних спалахів, виводу їх у ремонт і т.п.

Швидкодіючі автоматичні вимикачі серії ВАБ і ВАТ використовуються для оперативних відключень без навантажень і рідких відключень під навантаженням. Вони складаються з уніфікованих вузлів-блоків, укомплектовані однотипними реле і блоками керування. Вимикачі серії ВАТ відрізняються від серії ВАБ наявністю індукційно-динамічного приводу. Швидкодія приводу забезпечується тим, що утримуючий магнітний потік витісняється в рівнобіжну ділянку магнітного ланцюга.

Потужнострумові комутатори постійного струму здебільшого виконані з рідкометалевим контактом. В апаратах з нерухомими електродами комутація здійснюється рідким металом, що рухається по електродному каналі. У ряді комутаторів застосовуються рідкометалеві пасти чи вугільні щітки.

До електролізних ванн струм від джерел живлення електролізного виробництва підводиться по спеціальних шинопроводах, що складаються з зібраних у пакети окремих прямокутних шин. Звичайно шинопроводи виконують з алюмінієвих шин, мідь застосовується тільки там, де алюміній непридатний унаслідок його малої антикорозійної стійкості.

Перетин шинопроводів визначають, виходячи з економічної густині струму. Для алюмінієвих шин при електролізі вона складає 0,3—0,4, для мідних 1,0—1,3, для шин з чавуна і стали 0,15—0,2 А/мм². Розрахований перетин шинопровода потім перевіряють на припустиме значення втрат напруги в шинопроводі (вона повинна бути не більш 3 %), припустиме нагрівання в сталому режимі (не вище 343 К) і на механічну міцність.

Оскільки робочі струми електролізних ванн досягають десятків і сотень кілоампер, перетин шинопровода також виходить великим — до 15 см². Шинопроводи великих перетинів збирають із прямокутних шин, між якими для охолодження залишаються зазори, рівні товщині шин.

Для компенсації подовження при нагріванні на прямолінійних ділянках шинопровода через 20—25 м монтуються температурні компенсатори з гнучких шин.

Шинопроводи, що підводять електроенергію від випрямної підстанції до електролізного цеху, монтуються на спеціальних естакадах. Між окремими електролізними ваннами усередині цеху шинопроводи прокладають у спеціальних шинних каналах, закритих залізобетонними плитами.

Коефіцієнт потужності перетворювальних агрегатів. Коефіцієнт потужності агрегатів з некерованими вентилями досить високий і залежить лише від числа фаз випрямлення. Проблема підвищення коефіцієнта потужності виникає при використанні могутніх перетворювачів з керованими вентилями. Компенсація реактивної потужності, що генерується перетворювальними агрегатами, може вироблятися наступними методами: застосуванням статичних конденсаторів, використанням синхронних машин, застосуванням подовжньої ємнісної компенсації (ПЄК) реактивного опору живильної мережі, введенням спеціальних схем з некерованими вентилями (компенсаційні випрямні агрегати), а також експлуатацією спеціальних схем керованих вентильних агрегатів.

Оптимальний ступінь компенсації визначається по узагальненому критеріальному показнику - навантажувальному ККД ланцюга електропостачання, що характеризує активні втрати енергії.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Електроліз розчинів і розплавів	\|	Застосування електрохімічної обробки матеріалів у машинобудуванні

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.