顽固性铝电解槽系列零点漂移问题的探讨

2019-10-11柯旬勇袁利烨段慧琴

世界有色金属 2019年16期

柯旬勇，袁利烨，段慧琴

（1.青海西部水电有限公司，青海民和 810800；2.青海高原有色金属研发有限公司，青海西宁 810007）

1 概述

本文通过详细介绍青海西部水电有限公司二期电解铝420KA电解槽的设计参数及采取的有效措施，将系列顽固性直流接地问题成功解决、消除，最终系列接地电压处理至15V左右（安全电压范围内），取得了一定的成绩和经验，现写出来与同行进行分享和探讨[1]。

2 顽固性直流接地问题现状调查

铝电解槽供电方式是一种特殊的不接地直流供电系统，通过系列母线的电解槽构成回路。

（1）由于受420KA电解槽设计及相关参数限制，西部水电有限公司二期电解铝420kA电解系列南北厂房（电解三、四车间）各136台电解槽，直流电通过动力车间二期整流变压器和整流机组进入生产系列，4501#槽为进电端、3101#槽为出电端形成一个回路[2]。正常情况下，系列母线和电解槽等部位绝缘良好时，用1000VA绝缘电压表测量时（要求绝缘电阻超过5MΩ以上），电解系列母线的零点，即系列母线上电位对大地电压为零，一般在4834#和3434#电解槽之间母线上[3]。

（2）但在铝电解正常生产中，系列母线零点漂移情况经常发生，表1为西部水电有限公司二期电解铝420kA电解系列电解槽测量单台电解槽对地电压值：通过测量数据可以得出，3225#电解槽对地电压最接近0V，所以，420kA系列电解槽零点已经漂到3225#附近。

表1 某次测量各槽母线对地电压值，V

注：4501-4534、4601-4634、4701-4734、4801-4834为南厂房（电解四车间），3101-3134、3201-3234、3301-3334、3401-3434为北厂房（电解三车间）

3 原因分析

直流接地的主要原因是系列母线和电解槽由于绝缘损坏接地引起，通常是多个接地点共同作用的结果。具体常见的接地点位置、接地方式也是多种多样，表现的原因也是五花八门[4]。通过对西部水电公司二期420kA电解系列顽固性接地问题的排查，总结出现场接地原因主要表现在：

（1）引起电解槽系列接地的因素比较复杂，如母线与电解槽支撑处绝缘损坏、槽壳与地坪接触、电解槽打壳系统绝缘损坏、下料管绝缘损坏、烟道绝缘损坏、槽壳四周同管道接地点与母线（含槽体、支撑槽体的钢件等）碰触、母线支撑处绝缘损坏等等，能使母线和电解槽与大地构成通路，都会造成电解系列接地。

（2）西部水电有限公司二期电解铝420kA电解系列长期存在顽固性接问题，直流接地电压居高不下，均会导致电解槽电能损耗增加和供电的安全隐患，接地现象频繁，而且实际生产中多处接地的现象并存。

（3）接地方式：电解槽及系列母线由于供电是一种不接地的直流供电系统方式，其接地情况可归为下列两种情况。

①整个系列母线和电解槽只有一处接地，但其接地后系列母线供电系统与大地并不会形成回路，故也就不可能有电流流入大地，这种接地只会引起系列母线的电位零点移动，即零点漂移。②在实际生产中，系列母线及电解槽的接地点一般是多个接点并存，其零点的位置是由各个接地点共同作用的结果。因此在实际中经常遇到零点漂移后，在零点所在的电解槽或系列母线上，并没有找到或发现有接地点，但很可能在相邻的电解槽上找到接地点。

4 采取的措施

根据以上接地原因的分析，对于西部水电公司420kA直流系列频繁、顽固性接地的状况，公司制定以下处理措施，并有序开展420kA直流系列接地处理的工作，解决420kA直流系列接地的安全隐患。

4.1 人员组织措施

成立电解三、四车间工作分队，每个工作分队下设两个工作小组，每名组员完全具备接地排查工作的安全保护、技术操作能力，要求人员必须固定，分工明确并定责。全面清理每一处绝缘部位的杂物，并检查每一处绝缘部位的绝缘部件是否完整可靠，对于不可靠的绝缘件详细记录其位置和规格型号以提高更换绝缘件的工作效率。

4.2 安全措施

接地排查作业人员必须进行专项安全教育培训，隐患排查工作开展前须办理工作票，并严格落实票面安措。

（1）隐患排查、处理工作中须穿戴齐全合格的劳动保护用品（眼面罩、绝缘手套、绝缘靴）。高处作业时须佩戴系挂安全带，使用扶梯时必须底部留人扶稳扶梯，并做好防接地绝缘措施。作业过程中须指派专人进行监护，并在工作票安措中写明监护人姓名，监护人员熟悉接地隐患排查安全技术注意事项。排查处理接地隐患时，不得徒手操作，须使用绝缘工具（干效应棒、胶木棒等），拆卸烟管等部件螺丝时，必须对扳手进行绝缘处理或对周边金属部件进行绝缘隔离。操作人员严禁打开风格板直接踩踏母线操作，必要时须铺设绝缘胶皮。电解槽周边穿行时，须将工器具置于胸前位置，防止在行动、操作过程工器具与钢柱、桥架等部位相接处导致短路、伤人。

（2）操作时不得用铁质（导电）工器具将电解槽与地坪、风格板、相邻电解槽、厂房钢结构相接触。车间出铝作业时两车间相对应的工区应错开出铝时间，尤其是一工区、五工区、二工区、六工区，当班负责人应相互沟通协调好，严防接地电压过高出铝时抬包同时接地出现放炮打火现象，造成人员伤亡和设备损坏。槽上部更换气缸或添加氟化铝时严禁使用钢丝吊绳，必须使用绝缘吊带，防止天车与电解槽接触，发生短路。天车爬梯扶手加装绝缘或天车工上、下爬梯时必须戴绝缘手套。严禁天车工、检修维护人员从槽上部上下天车或检修。严禁将任何工器具放置在风格板上或电解槽附近，应及时摆放在工器具指定位置。电解操作工将大钩或其它铁质（导电）工器具在电解槽与地坪之间缝隙处校正。槽间使用工器具时与立柱母线连接，更不许工器具同时连接相邻立柱母线。预热工器具时将工器具一头直接放置于出铝口，另一头放置于水平地面。

4.3 技术措施

按照位置划分为两部分，即以电解厂房的平台为界限，电解平台下沿以上（含电解平台下沿）为B部分，电解平台下沿（不含电解平台下沿）以下为另A部分。

（1）技术操作要求：每处绝缘件四周（包含绝缘件四周的缝隙、孔洞等）必须进行全面清理，与其他部位紧密接触无法清理的位置除外，全面清理后的标准：绝缘件周围无任何杂物。对于绝缘件有损坏的也要全面清理，达到绝缘件周围无任何杂物的标准，并在清理后详细记录损坏的绝缘件的位置和规格型号，在当日工作结束后以书面形式总结，对于能移动的绝缘套管必须在清理过程中将能移动后裸露部位完全清理干净。

（2）工作中针对每台电解槽开展全面清理工作，每台电解槽按先B部分后A部分逐台整体排查并保持全面清理结果；同时次日工作开始时对前一日工作交汇处电解槽进行复查，确保工作质量。

4.4 其它要求

动力车间主控室密切关注直流系列接地变化情况，在出现电解系列电压没有大的变化，而电解三、四车间电压有变化时及时通知车间，并在当班工作日志中详细记录接地电压变化情况。动力车间主控室发现电解系列电压明显增大，且持续时间超过5分钟时，应主动向计算机站机房询问是否有阳极效应，并在当班日志中记录清楚。

5 取得的效果

针对顽固性接地实际情况分为二阶段进行，取得了一定结果，最终将二期420kA电解系列接地电压处理至规定范围的50v范围内。

（1）第一阶段即基础设施排查阶段，按《电解420kA直流系列接地处理方案》，在劳保佩戴齐全、安全措施到位的情况下，先对“B部分”位置进行清理和吹扫，把槽周铁丝、金属杂物、铁屑、铝母线之间夹杂的杂物（电解质块、铝块等）进行处理，针对绝缘砖破损、角钢移位和软带母线搭接等现场能处理的主动处理。①排查中已发现并处理事项有：金属搭接、风格板角钢与槽体过近、短路口软带与母线过近、出铝口L型绝缘砖更换、母线粘接的铝块、电解质块。②排查中发现的问题，组织专人进行处理。检查发现的主要问题有：风格板角钢支撑绝缘转破损和缺失、风格板角钢与槽体过近、槽下各支撑点绝缘转缺失、松动和移位、短路口软带和立柱母线距离过小、短路口软带开焊、烟道端槽周母线固定螺杆套管烧黑焦化、出铝端L型绝缘转破损缺失、水泥地坪上钢筋外露、母线上铝渣粘接、风格板与立柱母线距离过小。③电解槽槽上部烟管与C型角钢接触，车间安排槽维班进行切割处理，对槽下所有伸缩缝处的铁皮进行拆除处理。各工区出铝端和烟道端风格板角钢支撑钢板与槽体距离过小，需处理，车间计划将支撑钢板上的绝缘砖掉头，使小面朝向槽体，目前车间制定处理进度表，按进度进行处理，由于量较大，有28台必须将母线两侧的固定螺杆拆除，才能放置硅酸盐石棉板，已经全部处理完毕。

（2）第二阶段为重点排查、处理阶段，由于多点接地，接地电压仍然飘忽不定，第二阶段在通过测量对接地周围的电解槽重点进行了排查。①计算和测量：先通过接地电压的大小计算出零点接地的大概位置，再用万用表测量零点位电解槽，万用表一根线连接在短路口母线上，另一根线连接在厂房钢架上，通过前后几台电解槽的测量确定零点位的电解槽，重点对这台电解槽前后几台电解槽进行接地电压的查找。②排查重点：槽上：先对槽周金属杂物进行捡拾，重点是短路口处，用效应棒或绝缘板将短路口处的料块、铁屑等杂物进行清理，再将槽周风格板角钢与槽体距离较近的撬开。然后将电解槽前后的小风格板揭开，并将松动的L型绝砖取下，最后用风管将砖缝间的铁屑和母线与地坪等部位进行仔细吹扫。槽下：先对水泥柱与母线和槽体的接触点进行清理，重点仍然是短路口、过桥母线、槽周母线固定螺杆处、水泥柱上的金属杂物、料块、铁屑等的清理，最后用风管对这些部位进行仔细吹扫。烟管和料管：对槽上烟管、料管进行了绝缘测量，测量点有：短路口母线对厂房钢架、短路口母线对四个拉杆、短路口母线对烟管、短路口母线对料管、短路口母线对各风管，通过测量发现主要是拉杆与烟管连接处的绝缘套管不绝缘，共计约有60处，进行了全面处理。对通道槽下母线周围进行了吹扫，并利用学习班的时间，各工区将电解槽前后的小风格板打开进行吹扫，尽可能消除多点接触现象。