不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组

摘要

本发明涉及铝－电联营供电整流装置应用的技术，具体为一种铝电解用的适用于不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，解决现有技术不允许联网的孤网运行供电等问题。该变压器组系统设有调压变压器一次绕组、调压变压器二次绕组和调压变压器无功补偿绕组构成的调压变压器，调压变压器一次绕组和调压变压器无功补偿绕组位于调压变压器铁芯的一侧，调压变压器二次绕组位于调压变压器铁芯的另一侧，调压变压器一次绕组的输入端与330kV或220kV电源连接；在调压变压器二次绕组上设置二次调压有载调压开关，二次调压有载调压开关的输出端抽头与整流变压器连接，调压变压器二次绕组与110kV电源连接，用于电解铝供电整流所。

说明书

技术领域

本发明涉及铝－电联营供电整流装置应用的技术，具体为一种铝电解用的适 用于不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组。

背景技术

由于电解铝冶炼厂是耗电大户，仅一个年产40万吨电解铝生产厂，需要约 720WM的电能，年耗电量约56×10⁸kWh，因此希望将电解铝冶炼厂建设在用电 价格较为合理的地方。但是，随着电力需求的攀升，很难从电网上向电解铝冶炼 厂提供足够多的容量，采用铝电联合企业成为必须。这意味着，需要在靠近电解 铝冶炼厂的地方修建专用或“附属”电厂与电解铝冶炼厂组成微电网孤网运行来提 供电解铝所需的电力。但是，如果当电解铝冶炼厂地处偏远，附近电网非常薄弱， 如果采用超高压输电，造价十分可观。因此，为了保证微电网孤网运行的可靠性， 必须将电厂发电机组和电解铝厂的生产系列作到一定的规模，才能够保证微电网 孤网运行的系统相对比较安全稳定运行。然而，为了铝电联营微电网孤网运行系 统相对比较安全稳定，必需要用弱电网作为铝电联营生产系统的启动、保安、联 网电源，为了能够经济有效的使用弱电网为铝电联营生产系统提供电源，特别是 在发电厂还没有发电运行之前需要，通过仅有的弱电网来启动一部分电解铝负荷 作为发电机组的启动、试验负荷是十分必要的。为此，研究并探讨设计一个能够 适用两个电压等级的调压整流变压器组组成的供电整流系统是十分必要的，本发 明就是提出来一个解决上述问题的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种铝电解用的适用于不同电压等级的双电源双卷降 压二次调压整流变压器组，解决现有技术不允许联网的孤网运行供电等问题。

本发明的技术方案是：

一种不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，该变压器组系 统设有调压变压器一次绕组、调压变压器二次绕组和调压变压器无功补偿绕组构 成的调压变压器，调压变压器一次绕组和调压变压器无功补偿绕组位于调压变压 器铁芯的一侧，调压变压器二次绕组位于调压变压器铁芯的另一侧，调压变压器 一次绕组的输入端与330kV或220kV电源连接；在调压变压器二次绕组上设置二 次调压有载调压开关，二次调压有载调压开关的输出端抽头与整流变压器连接， 调压变压器二次绕组与110kV电源连接。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调压变压器 一次绕组的输入端通过调压变压器一次绕组高压引线与330kV或220kV电源连 接。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，二次调压有 载调压开关的输出端抽头通过调压变压器二次绕组引线与整流变压器连接，调压 变压器二次绕组通过调压变压器二次绕组备用电源引线与110kV电源连接。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调压变压器 一次绕组的中性点输出端与中性点接地装置连接。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调压变压器 无功补偿绕组的输出端连接无功补偿装置。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调压变压器 一次绕组为Y形接线形式，调压变压器二次绕组为Y形接线形式，调压变压器无 功补偿绕组为△形接线形式。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，在调压变压 器一次绕组与330kV或220kV电源之间的调压变压器一次绕组高压引线上，设置 调变一次侧断路器。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调变一次侧 断路器与调压变压器一次绕组高压引线之间设置调变一次侧隔离开关。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，在调压变压 器二次绕组与110kV电源之间的调压变压器二次绕组备用电源引线上，设置调变 二次备用电源侧断路器。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，在调变二次 备用电源侧断路器与调压变压器二次绕组备用电源引线之间设置调变二次备用电 源侧隔离开关。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，调压变压器 二次绕组的输出端通过调压变压器二次绕组引线与整流变压器连接，整流变压器 的两个输出端均通过整流器与直流电源DC连接。

所述的不同电压等级的双电源双卷降压二次调压整流变压器组，在整流器 与直流电源DC连接的线路上设置直流隔离开关。

为提供一个能够适用两个电压等级的双卷降压二次调压整流变压器组组成 的供电整流系统，当一次高压工作电源不具备使用条件，或者当一次高压电源故 障退出运行时，利用降压自耦调压变压器原理使用二次绕组抽头作为备用电源工 作，此时调压变压器组与整流变压器组成自耦调压整流变压器组，该变压器运行 灵活，可靠性高，适用于偏远地区建设微电网孤网运行铝电联营供电整流系统， 可以实现在发电机组没有发电之前，投产一部分电解槽，为电厂发电机组启动、 试验创造一个理想的负荷，同时在电厂电源消失后能够为电解槽提供一部分负荷， 延缓电解槽凝固的时间，为电厂消除故障尽快恢复生产赢得足够的时间。

本发明的优点和有益效果如下：

1)本发明采用两个电源调压整流变压器组，可以解决偏远地区大型铝电联 营生产系统，采用弱电网不联网备用的难题，两个电源系统独立运行，互不干扰；

2)采用本发明可以解决偏远地区建设大型铝－电联营企业，建立微电网孤 网运行系统，没有初始电厂发电机组启动、调试负荷的难题；

3)采用本发明解决在一套供电整流所上既可以使用发电厂工作电源，又可 以在初始阶段或者电厂全停电时使用备用的弱电网电源，保留一部分电解槽生产 或者保温，为电厂恢复送电后，快速恢复电解铝生产创造条件；

4)本发明适用双电源互为备用的调压整流变压器组应用，对于在偏远地区建 设大型铝电联营微电网孤网运行即可以提高系统可靠性的同时，可以大大简化系 统结构，节省大量的投资费用和运行维护管理费用。

5）本发明具有两个不同电压等级互为备用工作电源的调压整流变压器组， 在电解铝供电整流所中的应用；当高压一次电源工作时为双卷降压调压整流变压 器组，当一次电源退出运行时，备用电源可在调压变压器二次绕组抽头处引入， 此时的调压变压器采用降压自耦调压原理，使调压整流变压器组具有自耦调压整 流变压器特性；调压变压器一次绕组高压工作电源电压等级适用330kV、220kV， 二次绕组备用电源适用电压等级适用110kV。

附图说明

图1是本发明双电源双卷降压调压整流变压器组系统的结构原理图。

图中：1－调压变压器一次绕组；2－调压变压器二次绕组；3－调压变压器 无功补偿绕组；4－二次调压有载调压开关；5－调压变压器一次绕组高压引线；6 －调压变压器二次绕组引线；7－调压变压器二次绕组备用电源引线；8－调压变 压器；9－整流变压器；10－中性点接地装置；11－无功补偿装置；12－整流器； 13－调变一次侧断路器；14－调变一次侧隔离开关；15－调变二次备用电源侧断 路器；16－调变二次备用电源侧隔离开关；17－直流隔离开关。

图2是本发明双电源双卷降压调压变压器接线图。

图中：1－调压变压器一次绕组；2－调压变压器二次绕组；3－调压变压器无 功补偿绕组；4－二次调压有载调压开关；5－调压变压器一次绕组高压引线；6 －调压变压器二次绕组引线；7－调压变压器二次绕组备用电源引线；8－调压变 压器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明双电源双卷降压调压整流变压器组系统主要包括：调压 变压器一次绕组1、调压变压器二次绕组2、调压变压器无功补偿绕组3、二次调 压有载调压开关4、调压变压器一次绕组高压引线5、调压变压器二次绕组引线6、 调压变压器二次绕组备用电源引线7、调压变压器8、整流变压器9、中性点接地 装置10、无功补偿装置11、整流器12、调变一次侧断路器13、调变一次侧隔离 开关14、调变二次备用电源侧断路器15、调变二次备用电源侧隔离开关16、直 流隔离开关17等，具体如下：

调压变压器一次绕组1、调压变压器二次绕组2和调压变压器无功补偿绕组3 构成调压变压器8。

调压变压器一次绕组1的输入端与330kV或220kV电源连接，在调压变压器 一次绕组1与330kV或220kV电源之间的调压变压器一次绕组高压引线5上，设 置调变一次侧断路器13、调变一次侧隔离开关14，调压变压器一次绕组1的中性 点输出端与中性点接地装置10连接。

调压变压器二次绕组2的输出端与110kV电源连接，在调压变压器二次绕组 2与110kV电源之间的调压变压器二次绕组备用电源引线7上，设置调变二次备 用电源侧断路器15、调变二次备用电源侧隔离开关16，在调压变压器二次绕组2 上设置二次调压有载调压开关4。

调压变压器二次绕组2的输出端通过调压变压器二次绕组引线6与整流变压 器9连接，整流变压器9的两个输出端均通过整流器12与直流电源DC连接，在 整流器12与直流电源DC连接的线路上设置直流隔离开关17。

调压变压器无功补偿绕组3的输出端连接无功补偿装置11，在无功补偿绕组 3侧设置无功补偿装置11主要用于无功功率补偿，兼作滤波。无功功率是指交流 电路中电压与电流存在一相角差时，电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所 形成的功率分量。这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高 （容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功，因而需要对无 功功率进行补偿。本发明无功补偿装置11用以改变变压器组系统中无功功率的流 动，从而提高变压器组系统的电压水平，减小网络损耗和改善变压器组系统的动 态性能，实现无功功率补偿；另外，铝电解厂的整流器12为非正弦受电设备，在 运行时会产生较大的交流谐波分量，所以为保证电能质量，采用无功补偿装置兼 作滤波功能。

如图2所示，本发明双电源双卷降压调压变压器接线结构主要包括：调压变 压器一次绕组1、调压变压器二次绕组2、调压变压器无功补偿绕组3、二次调压 有载调压开关4、调压变压器一次绕组高压引线5、调压变压器二次绕组引线6、 调压变压器二次绕组备用电源引线7、调压变压器8等，具体如下：

调压变压器一次绕组1和调压变压器无功补偿绕组3位于调压变压器铁芯的 一侧，调压变压器二次绕组2位于调压变压器铁芯的另一侧，调压变压器一次绕 组1的输入端通过调压变压器一次绕组高压引线5的三个接线端子A1、B1、C1 与330kV或220kV电源连接，调压变压器一次绕组1通过中性线（0接线端）与 中性点接地装置10连接。

在调压变压器二次绕组2上设置二次调压有载调压开关4，二次调压有载调 压开关4的输出端抽头通过调压变压器二次绕组引线6的三个接线端子Am、Bm、 Cm与整流变压器9连接。调压变压器二次绕组2通过调压变压器二次绕组备用 电源引线7的三个接线端子A2、B2、C2与110kV电源连接。

调压变压器无功补偿绕组3的输出端通过三个接线端子a、b、c连接无功补 偿装置11。

本实施例中，调压变压器一次绕组1为Y形接线形式，调压变压器二次绕组 2为Y形接线形式，调压变压器无功补偿绕组3为△形接线形式。

从图1-图2中可以看出，本发明利用调压变压器一次绕组1和调压变压器二 次绕组2之间只有磁的联系，没有电的直接联系的原理，来保证两个不同电压等 级电源之间从根本上，隔离工作。此种变压器的工作原理是：

当使用一次高压电源时，从调压变压器一次绕组高压引线5引入电源，此时 变压器为双卷降压二次调压特性；当一次高压电源没有建成或者故障退出运行时， 使用二次抽头从调压变压器二次绕组备用电源引线7接入备用电源，此时调压整 流变压器处于降压自耦变压器特性，即将常规调压变压器二次绕组2增加一个调 压变压器二次绕组备用电源引线7，作为变压器另一电源的工作入端，当调压变 压器一次绕组1（高压绕组）工作电源断电情况下，将备用电源从二次绕组抽头 引出调压变压器二次绕组备用电源引线7作为调压整流变压器组的备用工作电 源，此时调压变压器8转变为降压自耦变压器。

为了保证系统可靠工作，在高压侧即调变一次侧断路器13后面（与调压变 压器一次绕组高压引线之间）必须设置调变一次侧隔离开关14，在低压侧即调变 二次备用电源侧断路器15后面（与调压变压器二次绕组备用电源引线之间）必须 设置调变二次备用电源侧隔离开关16。

实施例结果表明，本发明铝电解用的适用于不同电压等级的双电源双卷降压 二次调压整流变压器组，即一个主工作电源和一个备用辅助电源能够分别使用的 双卷降压二次调压整流变压器组，由该种新型调压整流变压器组组成的整流机组 可以在高电压主工作电源没有具备供电条件下，用备用辅助电源通过二次降压绕 组为整流变压器供电，同时在正常使用过程中当高压主工作电源故障时，可以起 用备用辅助电源为整流器供电，该种结构变压器及供电型式尤其对铝－电联营孤 网运行的电解铝生产系统对供电安全或者没有发电机组启动试验负荷情况下十分 有用，是一种解决不允许联网的孤网运行供电方法的有效途径。