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(jìn)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(dāng)今電解鋁工藝的研究重點(diǎn)。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(dāng)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(yán)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(jī)組，3、4車間采用220kV直降式整流機(jī)組，5車間采用330kV直降式整流機(jī)組，以上機(jī)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(shè)備既包括20世紀(jì)90年代初的產(chǎn)品也包括近2年投產(chǎn)的新設(shè)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(jī)組類型并進(jìn)行設(shè)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(jìn)行。特別是在更換供電整流機(jī)組類型之后，許多相應(yīng)的其他部分生產(chǎn)機(jī)組存在著較為嚴(yán)重的超負(fù)荷工作現(xiàn)象，設(shè)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(yán)重故障，需及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理。在分析這類故障的基礎(chǔ)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(hù)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(zhì)量并不一定達(dá)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(yán)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?yàn)閾p耗而發(fā)生較為嚴(yán)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(hù)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(dāng)系統(tǒng)中的電壓達(dá)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(hù)措施問題

在任何供電系統(tǒng)中，為了防止電路因?yàn)閾p耗或者突發(fā)情況出現(xiàn)意外，都需要采取相應(yīng)的供電保護(hù)措施，但在該供電整流系統(tǒng)中卻沒有完善的保護(hù)措施。首先，系統(tǒng)缺乏逆流保護(hù)裝置，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的正負(fù)極短路現(xiàn)象，不能進(jìn)行及時的處理。其次，當(dāng)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(hù)裝置，不能在故障發(fā)生的第一時間進(jìn)行斷電保護(hù)，增加了故障擴(kuò)大的可能性。在缺乏完善的保護(hù)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(yán)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(dāng)今的供電整流系統(tǒng)均采用了相應(yīng)的自動化裝置，以達(dá)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(shè)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(jī)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(jìn)行相應(yīng)的改造，以降低系統(tǒng)故障率為出發(fā)點(diǎn)，采取更加有效的針對性措施。除了對系統(tǒng)中的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行更新維護(hù)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(hù)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?yàn)榫€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(fù)匯流母線進(jìn)行改造，使用硅橡膠復(fù)合材料進(jìn)行隔弧處理，可以達(dá)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(jìn)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(dá)到保證供電整流系統(tǒng)正常運(yùn)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(diǎn)，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(jìn)行一定的處理。首先，可以將過電壓操作裝置從整流柜中轉(zhuǎn)移出來，安裝在柜外，從而更好地避免整流柜內(nèi)設(shè)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(shè)備轉(zhuǎn)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(hù)裝置的措施

對保護(hù)裝置進(jìn)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(yīng)，避免故障擴(kuò)大。采取的保護(hù)裝置改造措施包括3個方面：（1）安裝專業(yè)的逆流保護(hù)設(shè)備以及反時限過流保護(hù)設(shè)備，保證系統(tǒng)對故障的反應(yīng)靈敏度；（2）安裝離極保護(hù)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(qiáng)弧光保護(hù)措施，添加電流閉鎖裝置，讓系統(tǒng)中的保護(hù)裝置受到更進(jìn)一步的保護(hù)。

4 結(jié)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(hù)裝置中，而要減少故障，就需要從這幾部分入手，對其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

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