供電整流系統(tǒng)常見故障及解決措施探索

劉建國

（中電投寧夏能源鋁業(yè)青鋁股份動力分公司，寧夏 銀川751603）

0 引言

隨著工業(yè)的發(fā)展，電解鋁工業(yè)的生產(chǎn)水平也發(fā)生了突飛猛進的變化。在電解鋁生產(chǎn)工藝中，供電整流系統(tǒng)起著不可替代的作用，是當今電解鋁工藝的研究重點。由于供電整流系統(tǒng)在電解鋁工藝中所起的作用十分突出，因此通常當其發(fā)生故障時，整個電解鋁的生產(chǎn)流程都會受到十分嚴重的影響。本文所寫企業(yè)為我國北方某大型電解鋁生產(chǎn)企業(yè)，其供電整流系統(tǒng)中所出現(xiàn)的故障非常具有代表性，可通過對其的分析與解決，找出電解鋁供電整流系統(tǒng)中常見故障的解決方案。

1 企業(yè)供電整流系統(tǒng)概況

該企業(yè)共有5個供電車間，分別為6個電解系列供電。其中1、2車間采用110kV直降式整流機組，3、4車間采用220kV直降式整流機組，5車間采用330kV直降式整流機組，以上機組均采用二極管整流方式。該企業(yè)在我國電解鋁生產(chǎn)企業(yè)里占有重要地位，具有代表性，其使用的設備既包括20世紀90年代初的產(chǎn)品也包括近2年投產(chǎn)的新設備，電解系列電流從120 k A、160 k A到350 k A、400 k A不等。

2 供電整流系統(tǒng)常見故障

經(jīng)過更換供電整流機組類型并進行設備更新，該企業(yè)的電解鋁生產(chǎn)效率大幅提升。但在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，供電整流系統(tǒng)還存在著較多的故障，影響了工業(yè)生產(chǎn)的正常進行。特別是在更換供電整流機組類型之后，許多相應的其他部分生產(chǎn)機組存在著較為嚴重的超負荷工作現(xiàn)象，設備的老化問題也十分突出。而在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，供電整流系統(tǒng)的主要故障表現(xiàn)為直流母線框架發(fā)熱、整流柜振動過于劇烈、整流柜漏液以及漏電等。這類故障均屬于可影響正常電解鋁工藝生產(chǎn)的嚴重故障，需及時發(fā)現(xiàn)并進行處理。在分析這類故障的基礎上我們發(fā)現(xiàn)，在該企業(yè)中，供電整流系統(tǒng)的故障來源主要包括以下幾方面：

2.1 整流柜上的過電保護裝置與元件存在問題

在整流柜中，包含了所有的電壓裝置以及換向電壓裝置。而這類裝置本身的電容型號及質量并不一定達到要求，在整流柜中集中在一起工作后，更容易出現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)熱的問題，嚴重時甚至還可能引發(fā)影響較大的爆炸事故。并且，在整流柜中，也沒有充分考慮到電阻問題，元件的反向電壓在工作過程中急劇升高，加劇了電容器的損耗，讓電容器很容易因為損耗而發(fā)生較為嚴重的事故。在供電整流系統(tǒng)的常見故障中，有很大一部分是由整流柜上過電保護裝置以及元件部位存在的問題所引起。

2.2 線路規(guī)格問題

在該供電整流系統(tǒng)中，線路的規(guī)格問題主要指的是二次線在選用時規(guī)格并不是很合理。在供電整流系統(tǒng)的工作過程中，會產(chǎn)生較大的系統(tǒng)電壓，在此電壓環(huán)境中需要有規(guī)格非常高的二次線，才能夠避免線路被燒毀。但在該供電整流系統(tǒng)中，二次線采用了普通的銅線，其對于普通的電壓還能承受，但當系統(tǒng)中的電壓達到了一定程度之后，就會出現(xiàn)二次線超載的情況。線路的損毀很容易讓整個供電整流系統(tǒng)都陷入癱瘓狀態(tài)，所以說，線路的規(guī)格不夠高就完全不能為供電整流系統(tǒng)的正常工作提供保障。

2.3 供電整流系統(tǒng)的保護措施問題

在任何供電系統(tǒng)中，為了防止電路因為損耗或者突發(fā)情況出現(xiàn)意外，都需要采取相應的供電保護措施，但在該供電整流系統(tǒng)中卻沒有完善的保護措施。首先，系統(tǒng)缺乏逆流保護裝置，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的正負極短路現(xiàn)象，不能進行及時的處理。其次，當系統(tǒng)中的整流柜以及電解槽出現(xiàn)故障時，沒有非常有效的保護裝置，不能在故障發(fā)生的第一時間進行斷電保護，增加了故障擴大的可能性。在缺乏完善的保護措施的影響下，即使供電整流系統(tǒng)出現(xiàn)很小的故障，都會造成十分嚴重的影響。

2.4 供電整流系統(tǒng)的自動化程度不高

隨著科技的發(fā)展，當今的供電整流系統(tǒng)均采用了相應的自動化裝置，以達到自主監(jiān)控、自主處理故障的目的。但在該系統(tǒng)中，自動化裝置的設備性能以及完善程度并不是非常高，時常容易受到外界的干擾。并且，在工作過程中，自動化裝置還會出現(xiàn)死機的現(xiàn)象，降低了自動化監(jiān)控與處理故障的效率，讓供電整流系統(tǒng)故障不能在發(fā)生的第一時間得到解決。

3 供電整流系統(tǒng)常見故障的解決措施

為了提高電解鋁工藝生產(chǎn)效率，必須對該供電整流系統(tǒng)進行相應的改造，以降低系統(tǒng)故障率為出發(fā)點，采取更加有效的針對性措施。除了對系統(tǒng)中的相應設備進行更新維護之外，針對目前供電整流系統(tǒng)中存在的問題，主要采取了針對整流柜線路、過電壓操作裝置以及保護裝置等的措施。

3.1 針對整流柜線路的措施

在系統(tǒng)的整流柜內(nèi)，因為線路而出現(xiàn)的故障問題非常多，并且線路一旦出現(xiàn)了問題，將直接波及整個供電整流系統(tǒng)。首先對正負匯流母線進行改造，使用硅橡膠復合材料進行隔弧處理，可以達到阻燃、絕緣以及散熱等要求。其次，對整流柜內(nèi)的二次線進行更換。特別是一些原本使用普通銅線的二次線路，更需要更換高規(guī)格的線路，從而達到保證供電整流系統(tǒng)正常運行的目的。一般在整流柜中所使用的二次線選用的是專業(yè)的高壓線，這類規(guī)格的線路具有耐高壓、耐高溫、耐燃等多方面的優(yōu)點，相比普通銅線在性能上提升了許多。

3.2 針對過電壓操作裝置的措施

為了解決整流柜中過電壓裝置容易發(fā)生故障甚至出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象的問題，需要對整流柜內(nèi)的過電壓操作裝置進行一定的處理。首先，可以將過電壓操作裝置從整流柜中轉移出來，安裝在柜外，從而更好地避免整流柜內(nèi)設備發(fā)生爆炸。其次，將過電壓操作裝置中的吸收裝置改為干式自愈式電容器。最后，將整流柜中的換相過電壓吸收設備轉移到整流柜外面，增加整個系統(tǒng)的散熱能力。通過該操作，可以讓整流柜處于較為安全的工作狀態(tài)。

3.3 針對保護裝置的措施

對保護裝置進行改造可以讓供電整流系統(tǒng)不再發(fā)生故障，或者在故障發(fā)生的第一時間作出反應，避免故障擴大。采取的保護裝置改造措施包括3個方面：（1）安裝專業(yè)的逆流保護設備以及反時限過流保護設備，保證系統(tǒng)對故障的反應靈敏度；（2）安裝離極保護裝置，避免整流柜內(nèi)的元件在電解槽出現(xiàn)事故時受到損壞；（3）加強弧光保護措施，添加電流閉鎖裝置，讓系統(tǒng)中的保護裝置受到更進一步的保護。

4 結語

由該企業(yè)供電整流系統(tǒng)的故障可以看出，目前的電解鋁工業(yè)中，供電整流系統(tǒng)故障主要存在于整流柜的元件、裝置、線路以及供電整流系統(tǒng)的保護裝置中，而要減少故障，就需要從這幾部分入手，對其進行相應的改進。

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