供電整流系統常見故障及解決措施探索

劉建國

（中電投寧夏能源鋁業青鋁股份動力分公司，寧夏 銀川751603）

0 引言

隨著工業的發展，電解鋁工業的生產水平也發生了突飛猛進的變化。在電解鋁生產工藝中，供電整流系統起著不可替代的作用，是當今電解鋁工藝的研究重點。由于供電整流系統在電解鋁工藝中所起的作用十分突出，因此通常當其發生故障時，整個電解鋁的生產流程都會受到十分嚴重的影響。本文所寫企業為我國北方某大型電解鋁生產企業，其供電整流系統中所出現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中常見故障的解決方案。

1 企業供電整流系統概況

該企業共有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。該企業在我國電解鋁生產企業里占有重要地位，具有代表性，其使用的設備既包括20世紀90年代初的產品也包括近2年投產的新設備，電解系列電流從120 k A、160 k A到350 k A、400 k A不等。

2 供電整流系統常見故障

經過更換供電整流機組類型并進行設備更新，該企業的電解鋁生產效率大幅提升。但在生產過程中發現，供電整流系統還存在著較多的故障，影響了工業生產的正常進行。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機組存在著較為嚴重的超負荷工作現象，設備的老化問題也十分突出。而在調查中發現，供電整流系統的主要故障表現為直流母線框架發熱、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的嚴重故障，需及時發現并進行處理。在分析這類故障的基礎上我們發現，在該企業中，供電整流系統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，更容易出現系統發熱的問題，嚴重時甚至還可能引發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生較為嚴重的事故。在供電整流系統的常見故障中，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 線路規格問題

在該供電整流系統中，線路的規格問題主要指的是二次線在選用時規格并不是很合理。在供電整流系統的工作過程中，會產生較大的系統電壓，在此電壓環境中需要有規格非常高的二次線，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，但當系統中的電壓達到了一定程度之后，就會出現二次線超載的情況。線路的損毀很容易讓整個供電整流系統都陷入癱瘓狀態，所以說，線路的規格不夠高就完全不能為供電整流系統的正常工作提供保障。

2.3 供電整流系統的保護措施問題

在任何供電系統中，為了防止電路因為損耗或者突發情況出現意外，都需要采取相應的供電保護措施，但在該供電整流系統中卻沒有完善的保護措施。首先，系統缺乏逆流保護裝置，對系統中出現的正負極短路現象，不能進行及時的處理。其次，當系統中的整流柜以及電解槽出現故障時，沒有非常有效的保護裝置，不能在故障發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，即使供電整流系統出現很小的故障，都會造成十分嚴重的影響。

2.4 供電整流系統的自動化程度不高

隨著科技的發展，當今的供電整流系統均采用了相應的自動化裝置，以達到自主監控、自主處理故障的目的。但在該系統中，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死機的現象，降低了自動化監控與處理故障的效率，讓供電整流系統故障不能在發生的第一時間得到解決。

3 供電整流系統常見故障的解決措施

為了提高電解鋁工藝生產效率，必須對該供電整流系統進行相應的改造，以降低系統故障率為出發點，采取更加有效的針對性措施。除了對系統中的相應設備進行更新維護之外，針對目前供電整流系統中存在的問題，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

在系統的整流柜內，因為線路而出現的故障問題非常多，并且線路一旦出現了問題，將直接波及整個供電整流系統。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，更需要更換高規格的線路，從而達到保證供電整流系統正常運行的目的。一般在整流柜中所使用的二次線選用的是專業的高壓線，這類規格的線路具有耐高壓、耐高溫、耐燃等多方面的優點，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生故障甚至出現爆炸現象的問題，需要對整流柜內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設備發生爆炸。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。

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不再發生故障，或者在故障發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）安裝專業的逆流保護設備以及反時限過流保護設備，保證系統對故障的反應靈敏度；（2）安裝離極保護裝置，避免整流柜內的元件在電解槽出現事故時受到損壞；（3）加強弧光保護措施，添加電流閉鎖裝置，讓系統中的保護裝置受到更進一步的保護。

4 結語

由該企業供電整流系統的故障可以看出，目前的電解鋁工業中，供電整流系統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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