淺析電解鋁整流柜常見事故及預(yù)防措施

1、淺析整流柜爆炸事故原因及預(yù)防措施摘要：近年來隨著國內(nèi)市場(chǎng)需求的增長，我國的鋁電解工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。電解鋁產(chǎn)能的不斷增加必然要求設(shè)備容量的不斷擴(kuò)大，雖然各種設(shè)備的裝備技術(shù)水平有所提高，但仍然存在由于系統(tǒng)擴(kuò)容帶來的許多技術(shù)問題和設(shè)備隱患。尤其在整流供電設(shè)備方面，已經(jīng)出現(xiàn)了許多設(shè)備事故，給各個(gè)企業(yè)帶來了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，造成這一局面的因素很多，但設(shè)備因素是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因，尤其是在近幾年投入使用的高電壓、大電流機(jī)組，發(fā)生此類事故的頻率相對(duì)較高?；诖它c(diǎn)，本文針對(duì)電解鋁整流供電系統(tǒng)事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，提出對(duì)整流柜進(jìn)行優(yōu)化改造，消除整流設(shè)備中存在的設(shè)計(jì)缺陷；并增加弧光保護(hù)裝置、逆電流保護(hù)

2、裝置等后備保護(hù)，達(dá)到增強(qiáng)整流供電系統(tǒng)抗事故能力的目的，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好效果。關(guān)鍵字：電解鋁；整流柜；預(yù)防措施隨著我國鋁電解產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)鋁企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)大型預(yù)焙化，而且槽型越來越大，用電負(fù)荷呈幾何級(jí)增長，給電解鋁供電系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來了巨大壓力。特別是近兩年來，全國高電壓、大電流整流器發(fā)生爆炸事故的頻率相對(duì)較高。今年1月和3月，我廠200ka整流系統(tǒng)某整流柜b柜連續(xù)兩次發(fā)生整流元件大面積爆炸損壞事故。由于整流供電系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作及時(shí)、可靠，雖然沒有造成事故擴(kuò)大對(duì)電解生產(chǎn)有什么影響，但整流柜的元件大面積損壞事故仍引起了本單位、生產(chǎn)廠家的高度重視，怎樣盡快查找事故原因，采取相應(yīng)的預(yù)防措

3、施，在同行業(yè)中杜絕類似事故的發(fā)生，是擺在同行業(yè)面前的一項(xiàng)重要工作。對(duì)此，我們進(jìn)行深入的原因分析，現(xiàn)將所總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。1、造成電解鋁整流系統(tǒng)事故的原因分析1.1 造成整流柜爆炸的原因（1） 我廠的大型鋁電解槽系列采用4個(gè)機(jī)組，每個(gè)整流機(jī)組由一臺(tái)變壓器，2 個(gè)整流柜組成，每套機(jī)組都能實(shí)現(xiàn)單柜穩(wěn)流控制。而當(dāng)其中一套整流機(jī)組直流側(cè)匯流母線或整流內(nèi)部出現(xiàn)短路故障時(shí)，往往會(huì)造成總匯流母線向該故障點(diǎn)回饋電流，形成逆流。特別是在超高直流電壓的情況下，會(huì)形成很大的逆流，使故障范圍擴(kuò)大，引起整流柜組雪崩式燒毀，產(chǎn)生爆炸的惡性事故。使得電解生產(chǎn)長時(shí)停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（2）整理柜中整流元件擊穿，產(chǎn)生

4、弧光，快熔不能及時(shí)熔斷，引起弧光擴(kuò)大，發(fā)展為整流柜內(nèi)正負(fù)母線短路，產(chǎn)生爆炸。（3）整流柜內(nèi)冷卻水管滲漏、噴水造成柜內(nèi)元件放電短路，產(chǎn)生爆炸。1.2 現(xiàn)有整流柜的設(shè)計(jì)缺陷由于近幾年電解鋁工業(yè)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，新型的大電流、高電壓整流柜層出不窮，但設(shè)計(jì)上主要延續(xù)以前，在老的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)單的放大制造。隨著多起硅整流柜裝置崩潰性爆炸事故的發(fā)生，國內(nèi)鋁廠現(xiàn)運(yùn)行的整流柜設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷也相繼暴露出來。（1）目前國內(nèi)鋁行業(yè)整流機(jī)組普遍采用同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種大功率高電壓的整流設(shè)備，可以有效避免整流柜體產(chǎn)生渦流、磁場(chǎng)集中以及巨大吸引力造成橋臂變形、短路、框架融化坍塌。但是這種結(jié)構(gòu)也有缺陷，運(yùn)行中震動(dòng)大，臂間電

5、壓高，相間電壓高，存在很大的安全隱患。輕者整流柜造成跳閘電解停電事故，嚴(yán)重者則會(huì)造成整流柜爆炸，后果不堪設(shè)想。（2）我廠采用的是8組zhs237.5ka/1020v整流機(jī)組，接線方式為三相橋式同相逆并聯(lián)。在運(yùn)行中暴露出整流柜內(nèi)電容漏液、直流母線框架發(fā)熱、整流柜運(yùn)行震動(dòng)大、整流柜內(nèi)絕緣材質(zhì)少、絕緣強(qiáng)度小等問題，存在著極大的事故隱患。2、電解鋁整流系統(tǒng)事故的預(yù)防電解鋁整流系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)電解生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。加大對(duì)整流系統(tǒng)供電事故的超前預(yù)防，是減少事故頻率的有效手段。2.1 對(duì)整流設(shè)備優(yōu)化改造，消除事故隱患（1）在整流柜內(nèi)同相逆并橋臂相與相之間加裝了隔弧板，隔弧板采用插槽式，選用高分子復(fù)合

6、材料制品的玻璃布板，提高了相與相之間的絕緣性能。（2） 對(duì)整流柜內(nèi)的操作過電壓吸收裝置進(jìn)行了改造。將電容改為干式自愈式電容，并將柜內(nèi)過電吸收裝置全部移出柜外，單獨(dú)安裝在新增電器箱內(nèi)，解決了因振動(dòng)引起的松動(dòng)和失效問題，同時(shí)解決了檢查人員穿越帶電區(qū)域問題。（3）換相過電壓吸收裝置移位，將整流柜內(nèi)換相過電壓裝置移出整流柜，采用耐壓8001000v、耐熱、阻燃導(dǎo)線且引出柜外，有效縮短了連線減小了電感，易于人員檢查巡視。（4）更換柜內(nèi)小線，將整流柜內(nèi)的操作過電壓與交流母線排連接線全部更換為耐高溫、阻燃、耐壓3000v 6mm2的高壓線；換相過電壓與交流線排連接的線全部更換為耐高溫、阻燃、耐壓5000v

7、1.5mm2 的高壓線，消除了二次小線引發(fā)的故障。（5）接頭更換，將柜內(nèi)二極管母排和純水間接頭由塑料改為不銹鋼接頭，杜絕了滲水和漏稅現(xiàn)象。（6）更換水溫、水壓表，將指針式水溫、水壓表改為數(shù)字式數(shù)顯表，大大提高了安全運(yùn)行系數(shù)。（7）橋臂過熱和快熔熔斷報(bào)警由電磁式繼電器改為電子式繼電器，徹底解決了因整流柜本身震動(dòng)大，游絲和頂尖經(jīng)過長期震動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)失靈或誤動(dòng)作的問題。（8）減少柜子振動(dòng)，增加了中玻璃支板，橫拉玻璃支板，從而減少了整流柜振動(dòng)，最大限度的減少了整流柜的噪聲2.2 智能均流測(cè)試儀的應(yīng)用對(duì)整流設(shè)備而言，整流器的均流度是國內(nèi)外有關(guān)專家極為關(guān)注的一個(gè)課題。均流的劣化并不直接燒毀元件，但容易導(dǎo)致元

8、件電壓擊穿，引起設(shè)備事故。智能均流測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整流器，實(shí)時(shí)采集各元件參數(shù)，保證了整流系統(tǒng)長期均流運(yùn)行，有效解決了如下問題：（1）解決了人工測(cè)量快熔兩端毫伏數(shù)來計(jì)算元件均流系數(shù)誤差大、不準(zhǔn)確的難題。（2）消除了不停電檢測(cè)均流發(fā)生人身傷害事故和交直流短路造成設(shè)備損壞的事故隱患。2.3 晶閘管參數(shù)測(cè)試儀的應(yīng)用通過多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)個(gè)別硅元件在長期運(yùn)行情況下，電流忽大忽小，即使對(duì)其重新擦洗，也不能保證穩(wěn)定的電流，給均流帶來很大的影響。所以，在每次檢修時(shí)，我們都要用晶閘管參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量每個(gè)硅元件的反向泄露電流和通態(tài)（正向）峰值壓降。根據(jù)測(cè)量的參數(shù)對(duì)硅元件進(jìn)行如下適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：（1）對(duì)于測(cè)量中

9、出現(xiàn)問題的通態(tài)（正向）峰值壓降不穩(wěn)定的硅元件，全部更換，防止運(yùn)行過程中電流過大過小。（2）對(duì)于測(cè)量中出現(xiàn)的反向泄露電流瞬間變大的硅元件進(jìn)行更換，防止發(fā)生過壓擊穿事故。（3）通過測(cè)量硅元件的若干參數(shù)，可以對(duì)整個(gè)橋臂重新調(diào)整，將通態(tài)（正向）峰值壓降相近的硅元件安裝在同一橋臂上，確保整個(gè)橋臂的均流系數(shù)，達(dá)到預(yù)防事故的目的。3、提高整流系統(tǒng)的后備保護(hù)能力在超前預(yù)防的基礎(chǔ)上，提高整流系統(tǒng)的后備保護(hù)能力，可以有效防止重大惡性事故，為整流系統(tǒng)的供電安全提供最后一道防線?？v觀國內(nèi)各類整流柜爆炸事故的發(fā)生，都是前一級(jí)保護(hù)起不到應(yīng)有的作用，造成事故擴(kuò)大造成的。目前國內(nèi)各家鋁廠新增加的弧光探測(cè)保護(hù)裝置、逆電流保護(hù)裝置兩套后備保護(hù)，取得了良好的效果。3.1 增加弧光探測(cè)保護(hù)裝置在整流柜內(nèi)加裝弧光探測(cè)保護(hù)裝置，是解決電弧光危害的一種有效的方法，當(dāng)整流柜內(nèi)有微小弧光時(shí)，可以最快的速度切斷所有運(yùn)行的整流機(jī)組，使事故限定在最小范圍內(nèi)，盡可能減少損失。但同時(shí)弧光保護(hù)存在著受外界干抗影響較大的缺點(diǎn)。電焊光、雷電、手電光等都易引起其誤動(dòng)作。因此在使用過程中，要最大限度地消除外界干擾。3.2 增加逆電流保護(hù)裝置多套整流機(jī)組并列供電系統(tǒng)中，在各臺(tái)整流器直流側(cè)匯流母線上安裝逆流保護(hù)裝置，是防止逆電流引起整流柜惡性爆炸事故的有效手段。當(dāng)出現(xiàn)逆流故障時(shí)，逆流保護(hù)裝置可以直接發(fā)出跳閘信號(hào)使交流側(cè)