（四川九河电力股份有限公司四川宜宾644000）
摘要：随着我国的长久可持续发展目标及人类生存环境质量环保的重视，节约型社会对工业技术在节能方面也提出了很高要求。工业企业只有提高硬件投入、技术措施和管理技术水平，才能全面实现节约型社会、可持续发展的目标和要求。
关键词：整流设备；节能设计；施工措施
随着我国的可持续发展及人类生存环境质量的重视，环保受到国家空前的重视，对工业技术在节能方面也提出了要求。新能源汽车电池作为绿色可循环的能源基础，除自身绿色环保外，在基础材料钛酸锂、磷酸铁锂、层状锰酸锂、硬碳、软碳、石墨烯生产中的节能也提出了更高的要求。负极材料作为锂电池四大组成材料之一，分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位。而石墨类负极材料生产，需要一定规模的直流电炉逐步稳定加热到3200℃左右使其纯化，随着生产规模的不断扩大和发展，要求整流变压器的容量越来越大，其输出电流达到160KA--300KA，伴随着换相回路大电流的交变磁场的产生，带来以下几个问题：
（1）、整流变二次接线电抗压降明显增大；（2）、整流变二次导线出线接线板周围及整流器架局部过热；（3）、整流器各相、桥臂及整流元件之间的电流不平衡，造成效率下降和功率因数明显下降。而且随着电流增加趋势越明显严重。（4）、直流系统损耗增加。以上4项均增大了能源消耗，增加了生产成本，如何在设计、施工中采用一些新材料、新技术、措施减少生产能耗，下面就一个工程阐述实践。
在宜宾金石新材料科技有限公司的建设项目中，采用1台调压变压器（型号：SSPZ-21000/115，强油水冷、户内式结构）和1台整流变压器（型号：ZHSSP-21000/35，强油水冷、户内式结构）及整流设备、母排、炉体等组成1套系统（40-160V，100-250KA），轮流为8个炉体送电。考虑以上几个问题的存在，在设计和生产、安装工程中采用以下技术、工艺处理减少损耗的节能措施。
一、同相逆并联技术谐波的抑制及移相
调压变压器为三相三柱式铁芯，采用由无氧铜杆挤压的扁铜线，铜线无毛刺、电阻率低，技术性能优良。铁芯装配为45°全斜多级阶梯接缝、不冲孔、信诺绑扎带绑扎结构。铁芯材料选用武汉钢铁公司生产的高导磁、低损耗30Q120型冷轧取向晶粒硅钢片，磁密小于1.65T，保证噪音水平小于65dB。接线方式为Yy联结，设10kVd接平衡绕组，容量5500kVA。有三倍频谐波流通回路，具有奇次谐波通路，因交变值产生的三次谐波在理论上就得到消除，而不会影响到电网。调压线圈采用贵州长征电力设备有限公司开关，71级单相三个有载调压开关粗细调压，使用一个操作机构，保持同步调压。调压变压器为箱盖式结构，采用流线形外表，器身顶部与器身下部均采取防松动措施，有载开关处设置人孔便于检修。
整流变压器整流变压器主变为两台三相五柱式铁芯箱盖式结构；整流变压器油箱内包含主变两台。铁芯装配为45°全斜多级阶梯接缝、不冲孔、信诺绑扎带绑扎结构。材料选用武汉钢铁公司生产的高导磁、低损耗30Q120型冷轧取向晶粒硅钢片，磁密小于1.68T，保证噪音水平小于65dB。采用由无氧铜杆挤压的扁铜线，电阻率低性能优良。接线方式为一次为曲折星形移相结构，两台主变一次侧移相角度分别为＋15°、－15°，构成等效12脉波结构，降低系统谐波含量。主变二次为两组双反星结构，绕组及出头均采用同相逆并联结构以平衡阀侧引线电抗并提高功率因数，其中双反星的零与其他三相的直流电阻小于相关标准。交流母排出线相线铜排（48块）从变压器长侧面中部双面引出，每边24块。阀侧端子排列按同相逆并联原则布置。直流母排出线：变压器中性点直流出线铜排（16块）从变压器短侧面按“上正下负”引出。大电流出线端子：端子出线排额定电流密度≤1.5A/mm2，接触面电流密度≤0.2A/mm2。端子出线处采用大面积防磁不锈钢板隔磁，减小涡流损耗。
鉴于大功率整流变压器采用同相逆并联接线（根相邻母排及整流桥臂在同一瞬间产生的交变磁场相抵消），可有效地减少变压器二次引线电抗压降、显著地提高输出效率，降低引线电抗涡流损耗、结构损耗和噪声，提高了功率因数和改善均流。同时可有效地降低整流柜体的温升、改善均流。满足生产中的连续性，高可靠性、高稳定度、高效率等指标要求；保证了整流装置的安全、稳定、高效运行。
整流装置部分为了获得较好的均流、减少涡流损耗，缩短整流变压器至整流柜的间距（0.8m）。并联支路尽量对称分布，全部采用压接结构，致使压力变化范围缩小，接触电阻降低，整流管的冷却选用水冷，母排选用无氧铜双孔水冷母排，直流正负极冷却水路分别汇流，以减少电腐蚀。选用不锈钢材料做整流柜骨架，把导电时间相同、电流大小相等方向相反的同相（相位差180°）的桥臂导电排排列在一起。由于往复导体电流方向相反，使之各自产生的交变磁场相互抵消，大大减小了大电流母排的引线电抗，局部过热现象也明显减低。从根本上解决了因大电流而产生的交变磁场带来的一些问题。因整流二极管（实际由5-6只大功率二极管并联组成）安装位置关系，电流大小相等方向相反，所产生的交变磁场相互抵消，减少了电抗压降和连接铜排及桥臂的发热耗能作用。并且由于每个通路只经过一只整流管，管压降损耗只有桥式整流的一半，提高了变电、整流效率。
既然同相逆并联这么多优点，原理、技术是什么
同相逆并联实际是一种在交流导排电流大，导排距离长的条件下减小感抗优势比较明显的技术。在生产中利用相同相位、极性相反的两根导排组成的母线在整流装置中并联应用，要求条件是变压器阀侧由一个线圈分为二个线圈，而且要反极性使用，减少了交流导排的电感量，减少了穿越钢结构壳体的发热损耗。
见下图：
它的特点就是利用通过导体产生的磁力线相互抵消，达到减少导排的互感，最终减少母线的交流阻抗，达到提高功率因数的目的。当导排中的电流达到一定数值以上时，导排中电流产生的磁力线在周围的钢结构中产生电动势，形成涡流，涡流电流使钢结构发热，生成附加损耗。采用同相逆并联后，可以减少这种附加损耗。
二、减少交直流母排周围的铁磁物质
整流变压器低电压大电流的特点造成导电母排的有效阻抗增大，变压器阀侧母排周围局部过热，采取切断漏磁场产生的感应电流回路的办法将封闭钢框架改为绝缘非导磁材料连接。同时为了避免变压器引出端周围和整流柜的柜体局部发热，尽量采用非磁性材料（不锈钢或铝质材料）做整流柜骨架等。
三、减少直流回路、接触电阻
减小直流系统母排的电流密度，增加直流系统母排面积既减小了回路母排电阻又降低了运行温度，在考虑性价比情况下同时要控制铝母排的电流密度在0.7A/mm2以下减小直流母排损耗。同时直流母排的联接处较多，接触电阻增大，不仅增大了功率损耗，同时还会使联接处严重发热甚至烧红，加速了接触面的氧化，进而使接触电阻进一步增大，形成恶性循环。为降低接触电阻，从电炉变压器出线端与二极管电极相联接的导体中所有联接处的表面应磨平镀锡，采用双面夹接。对直流输出母排的联接部位采用焊接的办法，精细加工接触表面或焊接质量，对于夹接部位保持足够的接触压力，防止运行中空气、水分进入而造成接触表面氧化，引起接触电阻增大。在运行时，定期对接触处用红外线测温仪进行全部位温度检测，发现温度超标，应及时采取冷却措施或进行停电检修处理。处理后应再次测量接触电阻并使其保证在合格值的范围内。
四、降低环境温度
有条件时尽量降低直流母排环境温度，随着温度的升高，电阻增加，直流母排网络损耗增大，同时温度升高后对联接处的接触状况也产生有害的影响。降低直流母排的工作环境温度，对降低电能损耗的效果不可忽视。
五、炉体直流母排的节约用电措施
由于直流母排的电阻与其长度成正比，整流变压器一般紧靠厂房，使其尽可能靠近炉体，缩短大电流直流母排的长度，把降低回路阻抗和感抗有机的结合起来。
六、其它节电措施
根据生产规模，合理选择供电电压等级（优先110KV）及直流负载电压、根据距离选用电力线路导线截面，厂址选址尽量靠近电源点或供电变电站。以减少大负荷所造成的线路电能损耗。根据厂房条件增加炉长，炉体长比炉体短时直流系统电压高、功率因数高，母排损耗小。
加强体炉的保温措施，选用优质保温材料炉体材料提高炉体的热效率，合理选用电炉长宽比例和保温材料，使其具有与产量相适应的适当容量，根据炉子长宽高比例选择与之相适应的盛装原料投放数量和体积的坩埚（直径及高度），尽可能科学的加快负荷提升曲线提高变压器的电器设备的效率，力求连续运行减少停炉时间减小温度损失。
优化改进生产工艺流程：经常不断的总结和探索生产的工艺质量和生产规律，科学合理的掌握运行曲线并安排下达运行曲线时间周期，减少停炉换炉头时间。
结语：
国民经济的快速、长久可持续性发展，给全社会节环保及能管理提出了很高的要求。企业只有提高硬件投入、技术措施和管理技术水平，才能全面实现节约型社会、可持续发展的目标和要求。
参考文献：
[1]电力变压器选用导则（GB/T17468-2008）
[2]电力变压器经济运行（GB/T13462-2008）
[3]电石炉变压器技术参数和要求（JB/T6303—2004）
[4]工业用变流变压器（GB/T18494.1-2014）
[5]油浸式电力变压器负载导则（GB/T1094.7-2008）
作者简介
滕鹏：男、1973年生，现任四川九河电力股份有限公司总工，1990年11月参加工作，擅长无线电技术，先后在发电站、输变电站、工程技术各岗位主持工作，在全国多项电力承装、修、试工程中获得管理及质量奖；2012年参加宜宾市总工会举办的【宜宾市第二届职工技能大赛】维修电工决赛荣获三等奖。
滕毓飞：男、1999年生，现在宜宾市六中高中学生，自幼爱好无线电，在社会实践中多次参与电力工程的设计、施工，具有一定的动手能力及故障处理能力。
滕鹏，男，1973.03.23，汉，四川省屏山县，大专，工程师，电力系统自动化及保护、电力技术