供电整流系统常见故障及解决措施探索

2014-04-16刘建国

机电信息 2014年15期

刘建国

（中电投宁夏能源铝业青铝股份动力分公司，宁夏银川751603）

0 引言

随着工业的发展，电解铝工业的生产水平也发生了突飞猛进的变化。在电解铝生产工艺中，供电整流系统起着不可替代的作用，是当今电解铝工艺的研究重点。由于供电整流系统在电解铝工艺中所起的作用十分突出，因此通常当其发生故障时，整个电解铝的生产流程都会受到十分严重的影响。本文所写企业为我国北方某大型电解铝生产企业，其供电整流系统中所出现的故障非常具有代表性，可通过对其的分析与解决，找出电解铝供电整流系统中常见故障的解决方案。

1 企业供电整流系统概况

该企业共有5个供电车间，分别为6个电解系列供电。其中1、2车间采用110kV直降式整流机组，3、4车间采用220kV直降式整流机组，5车间采用330kV直降式整流机组，以上机组均采用二极管整流方式。该企业在我国电解铝生产企业里占有重要地位，具有代表性，其使用的设备既包括20世纪90年代初的产品也包括近2年投产的新设备，电解系列电流从120 k A、160 k A到350 k A、400 k A不等。

2 供电整流系统常见故障

经过更换供电整流机组类型并进行设备更新，该企业的电解铝生产效率大幅提升。但在生产过程中发现，供电整流系统还存在着较多的故障，影响了工业生产的正常进行。特别是在更换供电整流机组类型之后，许多相应的其他部分生产机组存在着较为严重的超负荷工作现象，设备的老化问题也十分突出。而在调查中发现，供电整流系统的主要故障表现为直流母线框架发热、整流柜振动过于剧烈、整流柜漏液以及漏电等。这类故障均属于可影响正常电解铝工艺生产的严重故障，需及时发现并进行处理。在分析这类故障的基础上我们发现，在该企业中，供电整流系统的故障来源主要包括以下几方面：

2.1 整流柜上的过电保护装置与元件存在问题

在整流柜中，包含了所有的电压装置以及换向电压装置。而这类装置本身的电容型号及质量并不一定达到要求，在整流柜中集中在一起工作后，更容易出现系统发热的问题，严重时甚至还可能引发影响较大的爆炸事故。并且，在整流柜中，也没有充分考虑到电阻问题，元件的反向电压在工作过程中急剧升高，加剧了电容器的损耗，让电容器很容易因为损耗而发生较为严重的事故。在供电整流系统的常见故障中，有很大一部分是由整流柜上过电保护装置以及元件部位存在的问题所引起。

2.2 线路规格问题

在该供电整流系统中，线路的规格问题主要指的是二次线在选用时规格并不是很合理。在供电整流系统的工作过程中，会产生较大的系统电压，在此电压环境中需要有规格非常高的二次线，才能够避免线路被烧毁。但在该供电整流系统中，二次线采用了普通的铜线，其对于普通的电压还能承受，但当系统中的电压达到了一定程度之后，就会出现二次线超载的情况。线路的损毁很容易让整个供电整流系统都陷入瘫痪状态，所以说，线路的规格不够高就完全不能为供电整流系统的正常工作提供保障。

2.3 供电整流系统的保护措施问题

在任何供电系统中，为了防止电路因为损耗或者突发情况出现意外，都需要采取相应的供电保护措施，但在该供电整流系统中却没有完善的保护措施。首先，系统缺乏逆流保护装置，对系统中出现的正负极短路现象，不能进行及时的处理。其次，当系统中的整流柜以及电解槽出现故障时，没有非常有效的保护装置，不能在故障发生的第一时间进行断电保护，增加了故障扩大的可能性。在缺乏完善的保护措施的影响下，即使供电整流系统出现很小的故障，都会造成十分严重的影响。

2.4 供电整流系统的自动化程度不高

随着科技的发展，当今的供电整流系统均采用了相应的自动化装置，以达到自主监控、自主处理故障的目的。但在该系统中，自动化装置的设备性能以及完善程度并不是非常高，时常容易受到外界的干扰。并且，在工作过程中，自动化装置还会出现死机的现象，降低了自动化监控与处理故障的效率，让供电整流系统故障不能在发生的第一时间得到解决。

3 供电整流系统常见故障的解决措施

为了提高电解铝工艺生产效率，必须对该供电整流系统进行相应的改造，以降低系统故障率为出发点，采取更加有效的针对性措施。除了对系统中的相应设备进行更新维护之外，针对目前供电整流系统中存在的问题，主要采取了针对整流柜线路、过电压操作装置以及保护装置等的措施。

3.1 针对整流柜线路的措施

在系统的整流柜内，因为线路而出现的故障问题非常多，并且线路一旦出现了问题，将直接波及整个供电整流系统。首先对正负汇流母线进行改造，使用硅橡胶复合材料进行隔弧处理，可以达到阻燃、绝缘以及散热等要求。其次，对整流柜内的二次线进行更换。特别是一些原本使用普通铜线的二次线路，更需要更换高规格的线路，从而达到保证供电整流系统正常运行的目的。一般在整流柜中所使用的二次线选用的是专业的高压线，这类规格的线路具有耐高压、耐高温、耐燃等多方面的优点，相比普通铜线在性能上提升了许多。

3.2 针对过电压操作装置的措施

为了解决整流柜中过电压装置容易发生故障甚至出现爆炸现象的问题，需要对整流柜内的过电压操作装置进行一定的处理。首先，可以将过电压操作装置从整流柜中转移出来，安装在柜外，从而更好地避免整流柜内设备发生爆炸。其次，将过电压操作装置中的吸收装置改为干式自愈式电容器。最后，将整流柜中的换相过电压吸收设备转移到整流柜外面，增加整个系统的散热能力。通过该操作，可以让整流柜处于较为安全的工作状态。

3.3 针对保护装置的措施

对保护装置进行改造可以让供电整流系统不再发生故障，或者在故障发生的第一时间作出反应，避免故障扩大。采取的保护装置改造措施包括3个方面：（1）安装专业的逆流保护设备以及反时限过流保护设备，保证系统对故障的反应灵敏度；（2）安装离极保护装置，避免整流柜内的元件在电解槽出现事故时受到损坏；（3）加强弧光保护措施，添加电流闭锁装置，让系统中的保护装置受到更进一步的保护。