电解铝业整流机组电气设备安装及调试分析

张兴

摘 要：电解铝行业整流变电站自动化系统作为一个大型、完备且严谨的整体工程，可以帮助实现铝电解的发电及变配电工作，文章主要探讨电解铝行业整流机组电气设备安装及调试工作，希望能够对相关工作有所帮助和裨益。

关键词：电解铝行业；整流机组；电气设备；安装调试

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）29-0101-01

1 背景简介

电解铝生产属于流程型生产，因此任一环节的稳定性波动都将直接影响到整个电解铝的生产顺利进行，在电解铝的生产过程中，会涉及到多种多样的设备，（诸如加工、铸造、电解、净化设备以及与其配套的供电设备）等，这样一些设备和企业人员、企业部门等一起为电解铝的生产环节服务，为电解铝生产过程的顺畅开展提供有力保障。

整流变电站综合自动化系统作为电解铝行业中的重要组成部分发挥作用，该系统功能强大、总体设计严谨，可以很好地满足铝电解过程中所必需的发电以及变配电要求。而电流控制水平对整流变电站来说，是一项核心技术，意义重大，最终电解产品质量的好坏直接取决于大电流恒流控制水平的高低情况，所以，其控制水平在自动化的控制中也是最重要的一环。正是因为如此，为电解铝整流机组选择安装合适的设备并调试至运行成功是非常关键的，一方面是能够保证电解直流电流平衡稳定，另一方面也能够较好的提高电流效率，实现节约能源和降低成本的重要目标。

2 电解铝行业整流机组电气设备安装及调试

2.1 电解铝行业对供电在技术领域的相关规范

首先，值得关注的一点为：铝电解负荷在常规情况下全为一级负荷，另外，在电解车间里所用到的真空泵、多功能天车和整流所里的自用电等也均为一级负荷，总的来说，一般一个大型铝电解厂，一级负荷要占到全厂总负荷的九成以上，因此在进行电解厂供电设计时首先就需要将这样一些部分优先考虑。其次就是需要在铝电解厂内准备两个以上的独立电源来进行供电，这是因为铝电解厂在正常状况下都是完全不允许停电的，即便是在非常极端的状况下发生停电，也只允许全停电40 min左右，所谓全停电，即为电解槽直流电源中断的时间。

其中，也包含了整流组恢复供电所需要耗费的时间，因此时间中断时间还会更短，必然需要通过备用电源来保证电解厂状况可控。最后考虑的是大型铝电解厂在长期内的发展大方向，我们国家发展到目前为止正在逐步淘汰60 kA的自焙电解槽，将其发展为最高400 kA的预焙电解槽，但是直流电压则仍然可以保持在较低的水平状态。

2.2 变压器的选择与安装

在铝电解厂内通常安装两台以上主变压器，原因同样是为了最大程度满足整个电厂运行的可靠性和灵敏性，除此之外，还需要选取三绕组变压器（在重要负荷附近进行选择），正是由于三绕组变压器在一般情况下占地面积较小，正常的运行量、维护工作量也相对不多，成本上也低于同性能的双绕组变压器。对于更加大型的专用变电站，可以考虑装设三台主变压器，且在一次接线当中采用双母线的接线方式，使得所选择以及备用的变压器均完全符合负荷的荷载需要。值得关注的是，在具备多个电压等级的变电站中，假若主变压器绕组功率占到（达到）了变压器总容量的15%，或者是虽然低压侧无负荷但站内需装设无功补偿设备时，同样需要采用三绕组。

2.3 电气主线的选取及装配

电解铝生产过程是否顺利也会直接受到整流变电站（220 kV）综合自动化系统主线安装好坏的影响，同时，电解铝企业的经济效益也会受到不小的影响，因此在实践过程当中必然需要保证其合理性。整流机电气主接线在进行选择安装时需要多方面考虑实际环境状况，包括变电站在电力系统当中的位置以及负荷自身的性能等，还包括电网自身的结构和出线数目的多少等，这样的考虑主要还是出于系统自身的装备因素：母线电源较多，传输功率过大等，因此高压配电装置当中基本上采用的都是双母线接线，双母线的任何一个回路都可以通过母线联络断路器来并列运行，较之于单母线，双母线的可靠度更大，在对其进行调度或者是检修时也会更加的简单和方便。

2.4 封闭组合电器的装配与常规性试验

通常情况下，要求电解铝厂整流供电系统为终端变电站，专业性要求非常高，但是设备本身单一而简单，总体而言，在可靠度这一方面的要求比较高。在开展电解铝生产作业进程中，电解系统的直流电能来源于所有整流变电站并联至直流大母线而产生的电能，当整流变电站内有不良故障发生，正负母线之间的弧光就会发生短路问题，使得整个整流机组都陷入到短路电流环境之中，进而导致变电站严重爆炸事故的产生。基于此，整流变电站的整个设计、全封闭组合电器的装配及调试过程均需严格按照相关技术规程来进行。

3 电气设备装配及调试过程注意事项剖析

3.1 电气设备装配

整流机组电气设备的装配及调试过程，需要多方面通过以下步骤和过程来实现：

①对变压器的三相结线组别进行检查，确认铭牌以及外壳上的标识均与设计要求相符合；

②对绕组以及套管的直流电阻进行测量，主要要求测得值之间的相互差值不能够大于平均值的2%；

③檢查所有分接头的变压比，要求检查结果与铭牌数据无明显差别；然后是在额定电压下进行冲击合闸试验，该试验进行5次，每次间隔5 min，要求没有明显的异常状况发生；

④再测量备案固件与铁芯接地线引出套管等外壳的绝缘电阻，测量方法为：用2 500 V电压持续测量1 min，要求没有闪络或者是击穿现象发生。

3.2 调试过程

除了设备安装，在设备调试阶段同样需要注意多个方面的问题，如在对整流柜以及PLC柜绝缘时，为避免损坏昂贵的电子器件，杜绝运用兆欧表进行相关操作，而测量绝缘也应当使用万用表来进行，在检查带电设备之前需要先检测绝缘电阻，且最好是两个人同时进行，一人操作，一人监护，以防发生不良事故。

对载调压切换装置进行试验与检测时，需要根据如下要求来实施：

①在取出切换开关，开展必要检测时，要注意确保限流电阻测得的电阻值与产品出厂数值相契合，没有显著差异。

②在取出切换开关，开展必要检测时，确保其切换触头依照产品技术要求完成所有的动作顺序。

③当切换装置处于任一切换状态时，不会产生开路现象；电气与机械可以正确完成限位动作，完全达到产品要求；确保其电源电压与额定电压限定范围相匹配，在所有的切换过程中性能可靠。

④空载状态下，根据产品技术要求检测切换装置是否能进行正常调压。

⑤检测其相切挠同步性及其电压变化，确保符合产品出厂数据；在对切换开关油箱注入绝缘油之前，检测其电气强度是否满足电气设备交接硬性标准规定的要求。

4 结 语

综上，整流变电站综合自动化系统作为电解铝行业中的重要组成部分发挥作用，该系统功能强大、总体设计严谨，可以很好地满足铝电解过程中所必需的发电以及变配电要求。在电解铝行业中，整流机组电气设备装配及调试的关键在于严格依据操作规范来进行施工，确保接线的准确性，并对安装调试过程中产生的问题及时进行分析和处理，通过良好的控制与维护来保障设备的正常运转和使用。

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