電解鋁企業(yè)的鋁產(chǎn)品生產(chǎn)主要依靠大型電力換流站，換流站一般由若干條整流器并列組成，將交流電通過AC/DC變換整流為直流電能供給鋁電解槽等電解設(shè)備運(yùn)行，是整個(gè)電解鋁生產(chǎn)的核心裝備。電解鋁生產(chǎn)特殊性，對供電連續(xù)性有著的要求，因?yàn)?，萬一電力換流站因?yàn)橄到y(tǒng)原因停止供電，將導(dǎo)致電解工藝過程中斷，而電解槽中大量已經(jīng)處于熔融狀態(tài)的鋁水將迅速凝為固態(tài)，致使整個(gè)電解生產(chǎn)線無法工作，產(chǎn)生無法估量的巨大損失。因此，必須確保電解鋁企業(yè)電力換流站整流器系統(tǒng)的持續(xù)供電。作為傳統(tǒng)電能消費(fèi)大戶，電解鋁廠的電力消費(fèi)量驚人，通常通過裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置提高功率因數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。
然而，電解鋁廠作為電力系統(tǒng)中的諧波污染大戶，其大量采用電力電子變流技術(shù)產(chǎn)生的大量諧波對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染，導(dǎo)致無功補(bǔ)償裝置長期無法投運(yùn)，每月因功率因數(shù)不合格被供電部門罰款。同時(shí)，鋁廠的諧波注入電網(wǎng)，將直接影響到為其供電的電廠，造成電廠自動(dòng)裝置誤動(dòng)，例如在1995年5月白蓮河鋁廠曾使電廠出現(xiàn)一次全廠停電事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。企業(yè)一般通過設(shè)置濾波型補(bǔ)償裝置來進(jìn)行彌補(bǔ)。由于對采用大功率整流器的電力系統(tǒng)實(shí)際諧波狀況缺乏了解和可信的數(shù)據(jù)支持，很多補(bǔ)償裝置往往因?yàn)閰?shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致設(shè)備燒毀或不能投運(yùn)，因此有必要對電解鋁企業(yè)的真實(shí)諧波狀況進(jìn)行監(jiān)測和分析，并根據(jù)其諧波特性設(shè)計(jì)合理的無功補(bǔ)償與諧波治理方案。
整流裝置產(chǎn)生的諧波主要為 KP ± 1 次，其中 P 為整流裝置脈動(dòng)數(shù)目。滿足上述公式特征的諧波稱之為特征諧波，如5次、7次諧波主要由六脈動(dòng)整流裝置形成，而11次、13次諧波主要由十二脈動(dòng)整流裝置形成。大量工程案例表明，整流裝置不僅僅是5、7、11、13次等特征諧波的發(fā)生源，在工作時(shí)還將產(chǎn)生大量非特征次諧波，包括子諧波和間諧波。這種特性主要由可控硅整流的過零觸發(fā)工作原理和整流變壓器的制造工藝（如磁芯材質(zhì)、繞線一致性）等決定。同時(shí)，大功率整流器工作時(shí)，磁路穩(wěn)定性較差，容易導(dǎo)致供電系統(tǒng)波形周期性偏移進(jìn)而產(chǎn)生大量非奇次諧波。
一般鋁廠的整流裝置為非相控整流裝置，脈動(dòng)數(shù)從6脈（小型鋁廠）到84脈（大型鋁廠）甚至更高。
根據(jù)監(jiān)測，鋁廠存在有大量的非特性諧波和偶次諧波。由于近年來電解鋁工業(yè)迅猛發(fā)展，整流裝置的功率越來越大，所產(chǎn)生的諧波也隨著整流裝置的功率增加而增大。目前整流機(jī)組有兩種形式。一種是二極管整流電路，有載開關(guān)粗調(diào)壓和飽和電抗器細(xì)調(diào)壓的方式。第二種是晶閘管整流電路，改變其導(dǎo)通角調(diào)整電壓。晶閘管整流電路起步較晚，啟動(dòng)電壓是用導(dǎo)通角深控來實(shí)現(xiàn)的。兩種整流形式的整流器在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其諧波發(fā)生量是一樣的。整流裝置增大了設(shè)備的無功需求，往往功率因數(shù)低，采用晶閘管整流裝置的功率因數(shù)一般在 0.8 ~ 0.85 左右，采用整流管的功率因數(shù)稍高一些，一般在0.86~0.88。所以諧波治理及無功補(bǔ)償應(yīng)結(jié)合在一起綜合來進(jìn)行。
對于應(yīng)用大功率整流器的電解鋁廠，湘潭中創(chuàng)電氣有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)濾波裝置時(shí)，采用PlatoPPF微鏈?zhǔn)阶曰旌贤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，并充分考慮3次、5次、6次等非特征諧波的影響，設(shè)計(jì)的濾波型補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行后，系統(tǒng)諧波得到有效抑制，補(bǔ)償裝置可安全穩(wěn)定運(yùn)行，無諧振危險(xiǎn)。6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，N-1運(yùn)行時(shí)滿足功率因數(shù)0.93以上。供電系統(tǒng)電能質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，提高了整流效率，表明了本方案在控制諧波和無功補(bǔ)償方面的性能。
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