И электролизных установок

В установках для электрохимической обработки металлов (обезжиривание, травление, электрополировка, размерная обработка) и нанесения различных гальванических покрытий (меднение, хромирование, никелирование, цинкование и др.) работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток, используют кремниевые выпрямительные агрегаты с низкими номинальными напряжениями. Для электролизных установок выпускаются мощные кремниевые выпрямительные агрегаты – 50 кА на 450 и 300 В и 63 кА на 850 В, при этих напряжениях применяют трехфазную мостовую схему выпрямителя.

При выпрямленных напряжениях 75 и 150 В применяется нулевая схема выпрямления с соединением вторичных обмоток трансформатора по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором. Выпрямительные блоки при нулевой схеме выполняются на номинальный ток 12,5 кА, а при трехфазной мостовой схеме – 6,25 кА. Каждое плечо трехфазного выпрямительного моста на ток 6,25 кА и каждая фаза выпрямителя на 12,5 кА при нулевой схеме имеет 19 или 20 параллельно включенных кремниевых вентилей соответствующего класса на номинальный ток 200 А. Последовательно с каждым вентилем включают быстродействующий предохранитель.

Трансформаторы выпрямительных агрегатов имеют переключающее устройство для регулирования напряжения под нагрузкой. Конструкция устройства РПН позволяет осуществлять ручное, дистанционное и автоматическое регулирование вторичного (выпрямленного) напряжения. Поскольку РПН осуществляет ступенчатое регулирование напряжения, агрегаты могут укомплектовываться дросселями насыщения. При наличии дросселей насыщения агрегаты обычно снабжают устройством для автоматической стабилизации тока. Особенностью этих агрегатов можно считать их совмещенную конструкцию – выпрямительные блоки в них расположены в одной камере с трансформатором. Такая конструкция при большой единичной мощности агрегатов позволяет значительно уменьшить габариты преобразовательных подстанций и трудоемкость их монтажа. Большие выпрямительные токи требуют принудительного охлаждения вентилей в процессе работы, которое может быть воздушным, водяным и масляным.

Электролитический процесс требует постоянства выпрямленного тока, для чего необходимо регулирование напряжения. В связи с этим агрегаты выполняются на тиристорах, что позволяет получить широкий диапазон изменения выпрямленного напряжения и тока в автоматическом и ручном режимах. Коэффициент мощности установок 0,8…0,9. По условиям работы электролизов допускается перерыв электроснабжения на несколько минут (иногда часов). Однако из-за обратного перемещения металла в раствор ванны, обусловленного обратной ЭДС в электролизах, получается недовыпуск продукции и перерасход электроэнергии. Мощность одной электролизной серии 100-133 МВт.

Питание дуговых вакуумных и графитизированных электропечей также осуществляется выпрямленным током. Применение для вакуумных печей постоянного тока вместо переменного позволяет обеспечить более устойчивое горение дуги, высокий коэффициент мощности и равномерную нагрузку на питающую сеть (при двухэлектродной конструкции электропечи). Выпрямительные блоки в агрегатах дуговых вакуумных и графитизированных электропечей аналогичны выпрямительным блокам агрегатов для электролизных установок

Схемы и конструкции преобразовательных подстанций зависят от распределительных устройств переменного тока, преобразовательных агрегатов РУ выпрямленного тока. Преобразовательные подстанции часто совмещают с распределительными пунктами 6-10 кВ промышленных предприятий. В этом случае от РУ переменного тока наряду с преобразовательными агрегатами получают питание и другие цеховые потребители электроэнергии.

Преобразовательные подстанции электролизных установок по производству алюминия, магния и хлора построены обычно по схеме параллельного включения выпрямительных агрегатов (из-за необходимости больших значений выпрямленного тока). Для других производств с электролизерами, требующими меньшего тока, характерно применение одиночных выпрямительных агрегатов на каждый электролизер. Схемы питания преобразовательных подстанций строят в зависимости от числа параллельно работающих преобразовательных агрегатов и требований надежности электроснабжения. При небольшом количестве преобразовательных агрегатов (два-четыре) РУ переменного тока преобразовательной подстанции обычно имеет одиночную секционированную систему шин 6-35 кВ. При большом числе преобразовательных агрегатов и наличии потребителей I категории (на стороне постоянного тока) применяют РУ с двойной системой шин.

На промышленных предприятиях для питания цеховых сетей постоянного тока напряжением 230 В широко применяются комплектные выпрямительные полупроводниковые подстанции КВПП (рис. 7.33) [23]. Это подстанции, состоящие из силового трансформатора с кабельным вводом, выпрямительного шкафа, шкафа управления, защиты и сигнализации, РУ постоянного тока.

Рис. 7.33. Принципиальная схема одноагрегатной КВПП:

Т – трансформатор, F – предохранитель, S – переключатель ввода

(для КВПП 400-200-230-У4), РУ – распределительное устройство 230 В,

QF – автоматические выключатели, R – балластное сопротивление,

КМ – контактор

Шестифазная нулевая схема, на которой первичная обмотка трансформатора преобразователя соединена в звезду, а вторичная (вентильная) – в две обратные звезды, нулевые точки которых соединены через уравнительный реактор. Средняя точка уравнительного реактора – отрицательный полюс выпрямленного тока. Для снижения выпрямленного напряжения при холостом ходе подстанции в шкафу управления устанавливают балластное сопротивление R, которое включается при отсутствии нагрузки и автоматически выключается контактором КМ при токе нагрузки, превышающем 1% от номинального.

Конструкция КВПП допускает их открытую установку в помещениях с нормальной средой. РУ постоянного тока состоит из стандартных шкафов с двусторонним обслуживанием. Охлаждение выпрямительных шкафов – воздушное принудительное с помощью вентиляторов, установленных на шкафах. Конструкция РУ постоянного тока позволяет осуществлять вывод из шкафов РУ кабелем и шинами (шинопроводом типа ШМАД).

В настоящее время выпускается серия КВПП на ток 1000, 2500, 4000 и 6300 А и напряжение 230 В со стабилизацией и без стабилизации выходного напряжения, коэффициент полезного действия равен 96%, коэффициент мощности 0,925.