电解铝整流柜事故防范.doc

A：【电解铝整流柜事故防范 】电解铝行业整流机组事故：多数是由以下原因造成的：一是整流机组元器件质量不过关；二是二次控制线耐压不够或元器件与快熔参数不匹配；三是电解铝工业发展太快，但生产技术及管理跟不上。要避免或者尽可能地不发生事故，建议加装均流在线监测系统。在元器件的使用上，其质量指标一定要达到不同等次整流机组运行的要求，质量较差的坚决避免选用，同时定期对使用中的元器件进行检查；用于整流机组运行的循环冷却水质量也要逐步提高。为避免短路现象的发生，要确保绝缘材料的质量，并注意加强现场管理，避免螺栓过长，避免杂物落入、小动物进入电流传导器物上；要加强雷雨大风天气条件下的线路保护，配套设施要跟上，细节问题不能马虎。 24脉波整流变压器：变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。 一般的变压器有整流跟变压两项功能,其中整流是把交流变直流。整流的过程中,最简单的是用桥式整流电路！里面就是用四个二极体(只能让电流单向通过),组成一个菱形。使得交流电经过以后,负半周的电压一样被转到正半周去！再使用电容,将电压储存。半周跟半周之间的波谷就用电容储存的电压来补足。使得输出尽量是一直线稳定的电压！而不是一波一波的。 整流变压器最大的特点是二次电流不是正弦交流了，由于后续整流元件的单向导通特征，各相线不再同时，流有负载电流而是软流导电，单方向的脉动电流经滤波装置变为直流电，整流变压器的二次电压，电流不仅与容量连接组有关，如常用的三相桥式整流线路，双反量带平衡电抗器的整流线路，对于同样的直流输出电压、电流所需的整流变压器的二次电压和电流却不相同，因此整流变压器的参数计算是以整流线路为前提的，一般参数计算都是从二次侧开始向一次侧推算的。 由于整流变绕组电流是非正弦的含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，为了提高功率因数，必须提高整流设备的脉波数. 24脉波整流变压器是整流设备的脉波数为24脉波的整流变压器.整流系统的调压方式：在电解工艺过程中，电解槽电压的变化或用户对电解槽数目增减，或电网电压的变化等原因，均需对电解用整流机组的输出电压进行调整。本系统采用二极管整流方式，调压采用有载调压开关和饱和电抗器联合调压。在采用二极管整流的系统中，整流变压器网侧用有载开关粗调电压，阀侧饱和电抗器细调电压，达到控制电压的目的。饱和电抗器是一种利用铁磁材料的饱和特性，以较小的直流功率来控制较大的交流负载的电器。对整流机组的稳流控制，是通过控制饱和电抗器绕组电流实现的。为避免同机组两台饱和电抗器的BH特性的分散性和整流变压器的输出电压及阻抗不完全相等，对饱和电抗器线性调压范围的影响，每机组设置手动的位移绕组控制单元，其电流反馈分别取自两台整流柜的直流电流传感器和交流电流反馈的信号。电解铝行业大容量整流电源保护简介大容量整流电源通常由变压器、整流柜及用于整流柜、变压器冷却的泵、风机等辅机部分组成。大容量整流电源在冶金行业，特别在铝电解行业具有举足轻重的地位，其正常运行直接关系到整个生产系列的安全稳定，一个年产15万吨的电解系列，停电5个小时其损失可达几千万元，因此，要采取一切可能的措施保证整流电源的正常运行，完善、可靠的保护设置可以及早发现机组异常情况，及时切除故障，防止事故扩大，对保证系统安全运行具有重要意义，下面对大容量整流电源所需设置的保护作具体介绍：电压保护 1. 采用氧化锌压敏电阻、快熔组成过压吸收回路，吸收电网过电压、操作过电压以及雷电过电压，由快熔所带的微动开关发出故障信号。2. 对于元件采用阻容吸收，吸收换相过电压。当整流元件一元件损坏时，将导致快熔熔断，安装在快熔上的微动开关动作，发出一元件坏信号，当同一桥臂两元件坏时，跳闸接点闭合，断开整流机组高压侧断路器。一元件坏、两元件坏往往采用PT单元进行检测，在实际使用过程中，由于震动等原因，PT单元容易误发信号，这是由于PT单元所使用电压较低，所采用接点又为常闭点，由于震动造成的接触不良往往使回路电压升高，造成误动作。应适当提高PT单元电压，并采用镀金接点微动开关，并且微动开关的压力应能防止震动造成的接触不良。超温保护1. 桥臂超温保护整流桥臂一般采用水冷，水中的气体积聚在桥臂内，桥臂通水孔堵塞，循环水水温过高等，均会造成母线超温，如不能及时发现，会使元件结温过高而损坏，在每个桥臂上设置一个测温元件，桥臂温度在6065时动作，发出跳闸信号。2. 循环水水温高保护在循环水的总进、出口水管处各设置一个热电阻，经温度变送器单元变换为420mA信号后送入PLC，当温度达到设定的报警值时，由主控室上位机发出报警信号。在每个整流柜的进、出口水管处各设置一个电接点温度表，当温度达到设定的报警值时，报警接电接通，发出报警信号。3. 直流刀闸温度高保护直流刀闸通过电流可达几十KA，容易发热，每个直流刀闸上需安装一个测温元件。在直流刀闸温度达到6065时报警。PLC失电保护由于整流柜内保护信号，冷却水泵、风机的运行和故障信号，稳流系统的控制等均通过PLC实现，因此PLC失电或故障时，应跳开机组高压断路器。机组辅助电源失电时，冷却系统停止运行，此时也应跳开机组断路器。实现此种保护的一个方法是编程使PLC的一个输出接点上电即闭合，使用此节点去启动一个中间继电器，再使用中间继电器常闭点作为跳闸信号输入。但采用中间继电器常闭点作为跳闸接点，当系统电压突然降低时，容易误动作，引起电解系列全停电事故，因此此接点要先送入SEL等微机保护装置，或启动时间继电器，经2S延时，若2S内故障未恢复，则跳开机组断路器。水压失常保护由于整流器一般采用水冷方式，水压低或断流将造成元件结温升高而损坏，因此要设置水压失常保护，水压失常保护应能检测到水管脱落故障。整流柜内水循环系统一般设置两台水泵，两台水泵一用一备，一台泵故障时，另一台泵能自动投入运行，当两台水泵均停止运行时，属于一种故障状态，需延时跳闸。变压器采用强油循环冷却方式。一般规定至少有13组油风冷却器投入运行，若油风冷全停，变压器散热条件恶化，油停止循环，会使变压器温度升高，并可能造成变压器局部温度过高而引发事故，因此油风冷全停时，首先应发出信号，并根据变压器可以承受的温升情况，延时跳闸。瓦斯保护瓦斯保护作为变压器的主保护，保护变压器内部绕组相间短路和匝间、层间短路，重瓦斯启动出口继电器跳闸，轻瓦斯报警。有载调压开关瓦斯保护动作于跳闸。压力释放保护在油箱内压力异常升高时动作，可作用于信号。1. 变压器单独设置接地，并检测接地电流，当接地电流达到定值时跳闸。2. 设置整流柜绝缘监测装置，当整流柜外壳接地或绝缘降低时，发出信号。对于自撑式结构的整流柜，由于没有外壳，因此不设柜壳绝缘监视装置。3. 设置直流母线监视装置，当直流母线接地时报警，并可根据绝缘监视电压，计算出接地的大致位置。逆流保护当整流元件故障，发生直流短路或整流柜内直流正负母线之间短路时，其它正常机组会向故障点馈送电流，此时机组直流母线中会流过相反方向的电流，逆流保护即是检测相反方向的电流，在每个整流柜直流出线母线上安装一个逆流检测装置，当检测到有相反方向电流流过时，节点闭合，并通过快速型中间继电器跳开所有整流机组断路器，防止事故扩大。为了加快跳闸速度，也可要求逆流保护装置输出多个跳闸节点，直接接入各机组的跳闸回路，以最快的速度使各断路器跳闸，把损失降低到最小的程度。机组连锁跳闸整流电源的配置采用N1方式，因此跳开一台机组时，剩余N台机组仍可正常运行，但两台及两台以上的机组跳闸后，将造成剩余机组过流，因此设置机组连锁跳闸保护，在两台以上机组跳开时，向正在运行的其它机组发出跳闸指令。机组退出总调保护当某机组检修或处于故障状态时，本机组退出总调，在进行总升、总降有载调压开关时，本机组有载调压开关退出。机组控制、偏移回路故障保护在机组控制绕组和偏移绕组的共同作用下，饱和电抗器工作于不同的工作点，从而起到调节电流的作用，当机组控制或偏移回路故障时，如控制或偏移回路快熔熔断、接触器跳开等，整流机组的稳流系统将失去作用，造成机组电流失控，因此出现故障时要报警，以便退出机组，进行有计划的检修 机组反馈掉线保护机组的稳流系统正常工作时，取本整流柜直流电流互感器输出电压信号经隔离变送器变换为420mA信号作为反馈信号，一旦反馈信号丢失，必然造成机组过流，因此应取两路信号作为反馈信号，第二组反馈信号可取自整流变压器一次绕组电流互感器输出电流，并经电流变送器变换为420mA信号作为反馈信号，在编PLC程序时，将此反馈信号适当缩小，在直流反馈信号正常时，采用直流反馈信号，当直流反馈信号消失时，交流反馈信号自动投入，防止机组过流，并发出报警信号，及时进行检修 机组水质低保护。当整流机组水质低时，整流器水路部分的水嘴将受到严重腐蚀，缩短水嘴的使用寿命，引起水路渗漏，甚至引起水管脱落，发生事故。因此，水阻至少要达到200K以上，对于高电压、大电流的整流器水阻宜保持在2M左右。当低于要求的水阻时应能发出报警信号。弧光保护随着近年来整流系统事故的增多，为了防止直流正、负母线之间或者交、直流母线之间短路等恶性事故的发生，越来越多的整流系统采用了弧光保护装置，所谓弧光保护即是感光元件（光纤或探头）将接收到的光信号传导到光信号处理单元，当接收到的光信号超过设定强度后，装置即输出跳闸信号，由于采用了快速器件，从产生弧光到装置动作、跳闸节点闭合，其总时间可以做到不超过1毫秒，这么快的反应速度，在以电流、电压作为输入信号的继电保护装置中是不可能达到的，从这方面说弧光保护在快速性上，具有无可比拟的优势。至于跳闸方式的选择，即跳本机组或是跳系列，可以是否装有逆流保护来确定，如未装逆流保护，为防止其它健全机组向故障机组供电，应跳系列；如装有逆流保护，则可考虑只跳本机组，以减少不必要的跳闸，减少电解系列不必要的全停电。由于弧光保护接收的是光信号，因此要进行光源的管理，并采取防止外界强光进入的措施。离极保护正常生产过程中，电解槽阳极与阴极脱开或连接母线开路即称为离极，离极将造成断口间强烈弧光，引起着火、爆炸，引发重大人身或设备事故，虽然电解槽槽控机一般均设置多重保护，防止阳极持续提升，一般不会因为槽控机失控造成离极，但在电解槽漏槽、冒槽，母线接触不良，阳极碳块全部脱落以及不正确的手动持续提升阳极等情况下，仍存在离极的可能性，因此整流所应设置离极保护，以电流和电压变化作为判据，当电流下降至额定值的75，电压升高到规定值时，即判断为离极，跳开所有机组断路器。电流保护由于整流变压器阀侧绕组为多绕组，大电流，很难对变压器内部故障实现差动保护，其电流保护一般设置瞬动过流保护、带时限过流保护或延时投入瞬动过流保护、过负荷保护。除以上交流电流保护，还有取自直流电流互感器直流信号的直流过流保护和取自第三绕组电流互感器电流信号的过流保护。1. 瞬动过流保护瞬动过流保护电流信号取自110KV配电装置整流机组间隔电流互感器，其动作电流不同于一般的电力变压器电流速断保护定值计算方法，其动作值远小于额定状态下变压器二次侧短路时的短路电流，通常情况下瞬动电流的整定值按照躲开变压器的励磁涌流，取变压器额定电流的1.53倍整定即可。2. 带时限过流保护或延时投入瞬动过流保护此保护的电流信号需取自调压变压器的二次侧即整流变压器的一次侧，电流互感器安装在变压器的油箱内，通常有两组，即一个整流变一组。其整定值取整流变压器额定电流的1.11.5倍整定。随着近年系统容量的增大和变压器容量的大幅度增加，整流柜内部短路或整流变压器阀侧短路时，巨大的短路电流往往造成爆炸、火灾、母线严重变形、变压器绕组损坏等严重故障，因此要求保护有足够的灵敏度和快速性。由于变压器采用有载调压开关调压，并且规定有载调压开关在最低档位时才允许变压器投入，变压器投入时的整流变压器一次侧电流较小，变压器投入时一般达不到此套保护的启动值，可将延时取消，同样设置为瞬动过流保护。如果使用中发现不能躲过启动时的励磁涌流，则需设定一个0.30.5S的时限，在高压断路器合闸0.30.5S后，将此保护投入，仍为瞬时动作。通过以上措施，保证短路发生时快速、可靠地切除故障。3. 过负荷保护避免变压器长时间运行于过负荷状态下，过负荷保护延时动作于信号或机组断路器跳闸4. 直流过流保护整流柜单柜直流电流信号送入机组PLC，在PLC中设定直流电流超过1.2倍直流额定电流时报警，设定直流电流超过1.5倍直流额定电流时跳闸。5. 第三绕组过流保护由于整流变压器较多采用饱和电抗器调压，整个整流变电系统功率因数较低，谐波量较大，因此常常采用在变压器第三绕组进行电源无功补偿及谐波治理的方法，由于滤波装置断路器距离变压器一般均有20米左右，变压器与滤波装置断路器之间即是滤波装置断路器保护死区，第三绕组容量相对较小，在保护死区中存在短路故障时，变压器保护定值不能快速启动，极易造成变压器严重故障，扩大事故，甚至造成变压器返厂检修，因此滤波装置电流速断保护应按能可靠保护第三绕组出线短路的原则整定，并应无延时跳开变压器一次侧高压断路器和滤波装置断路器。大容量整流电源的保护是保证整流机组正常运行的重要措施，需要在实际使用过程中，根据实际使用的效果，不断总结经验、教训，不断完善、发展，使保护真正具有可靠性、快速性、灵敏性、选择性的基本要求，切实起到保护整流电源的作用，使安全、平稳供电得到有效保证。整流变压器有载分接开关触头烧损事故的分析及预防1概述：调压整流变压器组是铝电解整流变电所中关键的设备，它的运行状况直接影响生产运行和产品质量。调压整流变压器组的调压方式普遍采用有载开关调压。随着调压整流变压器容量增大，电网电压等级提高，有载调压开关容量变大，调压整流变压器组在运行中出现的问题也越来越复杂多变。我厂三期工程220kV整流变电所采用递降式调压整流变压器系统，由四套调压整流变压器组成，每套机组包括一台调压变压器、一台整流变压器和一组饱和电抗器。调压整流变压器型号为ZHSPTB-110000/220，它是目前国内最大容量的整流变压器组。调压变压器采用有载调压方式，级数为79级，每组安装一个MR公司生产的MI802 72.5/C16791 4R型有载开关。第四组调压整流变压器在投运时，调压变压器有载开关在调级的过程中发生了故障，造成开关烧损事故。2事故情况：2001年6月25日10时35分，电解车间要求全停电，调压变压器有载开关降至1级，切2号、3号、4号机组开关，10时56分电解车间要求送电，合机组开关，调压变压器升压。10时59分，中央控制室发出事故音响信号，第四组18204断路器跳闸，监控微机事件栏显示“第四组有载开关重瓦斯动作”，“18204开关跳闸”。值班人员立即前往4号机组，发现C相有载分接开关防爆膜炸飞，气体继电器重瓦斯掉牌动作，开关室油色变黑。3原因分析：将C相有载开关吊芯检查观察切换开关L2单数主弧触头，发现触头编织引接线、隔弧板均有烧损，静触头有轻微烧伤。我们对调压变压器做直流电阻试验，测量得出的直流电阻值与其出厂值比较，没有明显变化。对开关油进行耐压和微水试验，也无异常。对调压变压器放油检查，选择开关正常。开关发生事故时变压器在低档位（即第二级）运行，变压器并没有发生短路等异常现象，外部负荷侧也无短路事故发生，这说明此次事故的发生与开关本身有关。事故是在调压开关低档位调级（2级升3级）时出现的。该调压变压器为三相调压，每一相一个调压开关，调级时会因不同步而产生环流。每个开关由L2和L3两个触头并联组成， 额定电流为800A，L2与L3之间也会产生不同步。在低档位调级时，三相开关不同步产生环流非常大。若开关并联触头不同步，很短时间内，一个触头就会承担两个支路的电流，超过其能够承受的电流，在切换过程中拉弧，使开关烧损。4处理措施：根据对有载开关故障原因的分析，并结合变电所现场情况，对调压变压器的有载开关采取了以下的临时处理办法。（1）对烧损开关进行修复利用。在重新装入投运前，逐级做直流电阻试验和相应绝缘试验，试验合格后方可投入运行。（2）因开关在低档位环流较大，而高档位环流非常小，所以，开关操作从第8档或以上开始，禁止从低于8档开始操作。为彻底解决问题，必须更换开关过渡电阻，同时在调压变压器内部增加限流电抗器，以抑制环流。但现场处理时，需停电、放油、吊罩才能实施。5结论解决有载开关环流问题的关键应该是变压器厂在调压变压器设计时考虑周全，设计人员要充分了解设备特性及可能发生的问题。变压器的前期设计是很重要的过程，决不能掉以轻心。解决有载开关环流过大烧损触头的方法可以从以下几方面考虑：一是有载调压开关要选择同步性能好的，尽量减少由于开关不同步动作产生的环流；二是改变变压器的调压方式，采用开口三角形接线的调压方式，避免环流的产生；三是在变压器中加装限流装置，以限制环流的大小，将环流控制在最小范围，保护有载开关不受损害。电解铝整流柜事故浅析一、 引言 近年来随着国内需求的增长，我国的铝电解工业得到迅猛的发展。电解铝产能的不断增加必然要求设备容量的不断扩大，虽然各种设备的装备技术水平有所提高，但仍然存在由于系统扩容带来的许多技术问题和设备隐患。尤其在整流供电设备方面，已经出现了许多设备事故，给各个企业带来了不同程度的经济损失，造成这一局面的因素很多，但设备因素是导致事故发生的主要原因，尤其是在近几年投入使用的高电压、大电流机组，发生此类事故的频率相对较高。2005年5月-6月间，我厂350KA整流系统6整流柜B柜连续两次发生整流元件大面积爆炸损坏事故。由于整流供电系统的保护动作及时、可靠，虽然没有造成事故扩大对电解生产有什么影响，但整流柜的元件大面积损坏事故仍引起了本单位、生产厂家和省有色行业的高度重视，怎样尽快查找事故原因，采取相应的预防措施，在同行业中杜绝类似事故的发生，是摆在同行业面前的一项重要工作。二、事故现场结合我厂两次事故情况，均是在正常运行过程中，出现整流元件损坏事故跳闸信号，同时6整流机组进线开关跳闸。事故现场则是整流元件大面积损坏，有明显的电弧闪烁痕迹和短路现象。整流元件磁套环出现不同程度的炸裂，在直流母线出口，正负极有明显的短路现象，换相吸收保护电容器接线也存在不同程度的断线。三、事故原因分析由于整流供电系统的系列电压、电流不断增大，使整流柜的设计容量、短路容量也在不断增加，系统对元件的性能提出了更高的要求，设备厂家根据系列电流、电压进行简单累加，已经远远不能满足大电流系统对设备的要求。当元件发生电压击穿或热击穿时，由于系统容量大，如果元件的I2t小于快熔的I2t，元件极容易发生伸缩环爆裂现象，所产生的弧光导致整流柜整体短路，引起爆炸事故。在目前工程建设中，普遍的采取招标方法来降低工程造价，但招标价格过低，导致整流柜在制造过程中材料选配的档次降低。直观体现在元件一致性差、均流差、配套器材质量低劣（如水管、电容、绝缘材料等）。整流柜绝缘材料密度不够，容易形成吸水微孔，在整流柜停电状态下，由于柜体内部温度急剧下降，空气中的水蒸汽部分液化，被吸入到吸水微孔中，当整流柜送电后，柜内温度又逐步升高，绝缘材料中的水又会蒸发，降低整流柜的整体绝缘水平。事故发生后，一方面组织专业人员进行事故原因分析，一方面组织生产厂家和车间恢复整流柜的正常生产。对已经损坏元件和6整流柜A柜元件进行检测发现，不合格率竟高达15以上，同时对有关整流柜参数进行核算，发现保护电容器的耐压范围明显偏低，纯水水质也有不同程度的降低，对整流元件运行工况有一定的影响。结合测试结果和现场情况，我厂连续两次事故的主要原因也就很容易分析清楚了。1、由于不合格整流元件比例较高，且在事故时均发生炸裂现象，电弧喷出引起事故扩大。整流元件整体质量有一定的缺陷，是造成事故和事故扩大的主要原因。2、换相吸收保护电容由于耐压范围不能满足正常要求，且在运行中出现漏液、鼓肚等现象，说明保护电容器存在严重的安全隐患。也就是在机组换相过电压过程中，保护电容器起不到保护作用，加上整流元件的质量等因素，引起整流元件损坏，喷出的电弧又引起了事故扩大，造成整流元件大面积损坏。3、大面积的整流元件喷出电弧，再加上直流母线出口正负极间距离偏小，造成直流母线间击穿而形成正负极短路，是本次事故扩大的根本原因。4、由于本厂供电系统的保护装置动作及时、可靠，迅速切断了6整流机组，没有引起其他机组异常和造成停电事故，对电解槽生产也没有造成什么影响，避免了更大事故的发生。四、事故预防措施。根据上述事故原因的分析，结合国内同类事故的处理措施，在我厂整流机组中采取了相应的预防措施。1、对我厂所有整流机组整流元件进行测试，对不合格元件全部进行了更换，杜绝了事故的根源。2、换相吸收保护电容器由于电压范围不能满足要求，加上运行中出现质量问题，起不到保护作用，决定对全部电容器进行了更换，在整流元件保护上提供了保证。3、结合本次直流短路事故教训，根据现场柜子结构在直流母线出口正负极间加装绝缘隔板，防止再次发生直流短路事故。在各桥臂间同时加装绝缘隔板，防止整流元件损坏时，因磁套环炸裂而波及其他元件。4、对整流柜的纯水冷却系统进行完善，提高运行时的水质，增强整流柜的运行效率。五、整流柜其他事故原因及防范措施根据我单位整流柜事故原因分析，相应的采取了预防措施。但在同行业中近年也连续出现了整流柜爆炸事故，其造成的损失和影响远大于我厂的事故。因此有必要结合其他单位整流柜事故原因，对所采取的相应预防措施进行简单的总结。1、整流元件的冷却水套质量问题，会造成在压接过程中变形，使元件的导电接触面积大大的减小，造成元件局部过热，导致元件劣变速度增加，在外界运行工况不变的情况下发生电压击穿起弧，造成整流元件大面积损坏，甚至造成直流短路。这种情况的预防措施一方面在桥臂之间和直流母线间加装绝缘隔板，另一方面对元件和配件进行整改，提高产品质量。同时对保护装置进行完善。2、同相逆并联的桥臂正负母线采用穿心螺栓固定，螺栓套绝缘套筒。由于整流柜运行振动特别大，绝缘套筒会因磨擦而逐渐破坏；同时柜内母排温度较高，绝缘老化速度也快；为保护元件的换相吸收保护电容器经常放电，造成过电压也会造成绝缘破坏，。当绝缘破坏到一定程度时，必然引起正负母排短路，造成事故。这种事故的原因很清楚，更换穿心螺栓为正负母排各一个螺栓，同时在必要的部位加装绝缘隔板就行了。3、一些电解铝扩建工程，由于受场地的限制，新增加的整流柜只能在原整流柜的基础上进行内部改造，即更换整流元件、快速熔断器及相关配件，其整体尺寸受到限制，造成了先天的不足，各种安全距离受到限制，是造成事故的根本原因。这种情况只能在原有基础上对配套的相关配件进行优化，由于场地的限制，只能对换相吸收保护进行改造，提高换相吸收的可靠性。对柜内所有裸线采用耐压更高的电缆并加套玻璃丝套管，以提高绝缘防护等级。根据其他事故原因，对可能的安全隐患部位进行更换。4、由于整流变压器的特殊结构，无法配置差动等变压器主保护，只能通过过流和速断及变压器的本身保护来实现整流机组的保护。特别是整流柜的过流和速断保护定值和变压器的相应保护定值的匹配问题，也是造成整流柜事故的一个主要原因。由于电解直流非常大，在事故时如果时退过长，即使机组延时后跳闸，也会造成整流柜烧毁的事故发生。河南某铝厂就因为延时的0.3秒，造成了整流柜爆炸的重大事故，在行业内引起了高度重视。因保护配置和定值匹配等原因的事故，只能通过严格的计算、合理整定、标准的传动及定期试验等手段来预防。5、整流柜事故最可怕的原因也是最容易避免的就是整流元件质量问题，在一些重大事故后测试整流元件发现反向耐压不能达到设计值，甚至有些只能达到额定的50左右，这样的元件在运行过程中会不可避免的发生电压击穿，从而造成事故。因此，对于这部分整流元件虽然进厂时是合格的，各项指标也是达到额定值的。但由于质量问题会在很短的时间内老化，迅速降低耐压。为尽可能的降低因整流元件质量而引起的事故，对运行的整流机组应定期对元件进行检测，以便及时发现不合格元件，及时更换，杜绝事故的发生。六 整流柜事故预防的思考一直以来我们对整流装置特别是整流柜在提供技术要求时只注重对主要元器件的参数、整流柜的整机损耗及整流柜外形尺寸等的要求，对柜内其它辅助保护系统要求的很少，整体要求的不规范，这样柜内的结构制造和辅助元件的选择完全由制造商确定，然而，目前国内招投标也很不规范，厂家之间竞争激烈，业主恶性压价，造成设备制造商几乎没有利润空间，只能降低制造标准，使设备制造质量明显下降。另处，由于多年来国内厂商通常是低价竞争，利润空间很小，甚至于亏损，很少进行科研经费的投入，技术上的得不到进步，也就不存在装备水平的提高。鉴于目前整流柜事故的频发，根据不同的原因，对下一步的整流柜设计、制造、安装等环节应该进行必要的思考。在设计阶段提供整流柜等整流系统重要设备的技术要求时，要进一步规范化，标准化。标准要提高，不仅对主要的元件、快熔、损耗等提出合理要求，对于内部辅助元件的选型也要从元件的规格、结构等提出要求。对于整流柜的结构要进行合理的配置要求，比如，整流柜的动稳定、防弧措施、绝缘耐压、辅助保护原器件的安装配置要求等。进一步完善整流机组及整流所的系统控制、保护设计、无论是整流装置内部还是整流所的系统设计都要增加一些必要的辅助保护。根据近年发生较多的因整流元件击穿起弧而引起的事故，有必要在整流柜内加装弧光探测保护装置，当柜内有微小弧光产生时就迅速世断所有运行的整流机组，使故障尽早发现或将故障限定在最小范围内，尽可能的减小损失。因整件元件爆炸而引起整流柜发生直流短路时，如果不能及时切断事故机组或短路点电弧不能及时自动熄灭，肯定会造成事故扩大引起整个整流供电系统停电的重大事故。因此有必要在整流所的直流系统内设置完善可靠的逆流保护。在采用先进的技术的原器件的同时，设计、生产和使用单位应共同在制造、安装和调试过程中，提高产品质量和控制保护的可靠性，最大限度的减少事故隐患，控制和杜绝事故的发生。整流装置的运行管理经验关键词：整流变压器 整流柜 高压柜 控制角 预留角 过电压保护 有 载开关摘要： 在整流装置的运行和管理中，不同的设备有不同的运行管理模式，但其总的基本理念和基本原理是相同或相通的，因此相互之间有借鉴作用。在整流装置的运行和管理中，不同的设备有不同的运行管理模式，但其总的基本理念和基本原理是相同或相通的，因此相互之间有借鉴作用。一、整流变压器的运行管理1. 整流变压器的散热安装整流变压器是交换功率很大、发热量较多的设备，因此安装厂房的散热应特别注意：整流变压器尽量避免室内安装，比较好的安装方式是敞蓬式安装，上有遮雨蓬，外侧面敞开，有利于充分散热2. 整流变压器的有载开关整流变压器有载开关的调压范围根据实际运行情况，调压范围越小越好，因为调压范围较大，调压绕组较多，能引起整流变压器效率下降。一般调压范围取65%-105%，如果配合整流变压器高压侧星-三角形调压和可控硅整流，可以减小到80%-105%，效率有明显提高。另外有载开关的档位一般选择9至15档为好，并且不带范围开关。在有载开关的运行中，档位级数越少运行越可靠，如果存在范围开关，一定注意不能长期运行在范围开关附近，因为范围开关来回动作更易发生故障。3. 整流变压器的出线套管整流变压器的套管密封还是选用瓷套管，加耐油密封胶垫较好。现在许多整流变压器生产厂家把瓷套管改为环氧树脂式，并在箱顶或箱侧浇注固定。这种方式虽然固定牢固，也不漏油，但对外接铜排要求较严，一般必须加装软连接，否则不能保证套管不发生裂纹漏油。瓷瓶套管加耐油胶垫就完全可以不接软连接，接2至3米的铜排都可以安全运行不漏油，减少了接软连接的损耗。4. 整流变压器的油运行整流变压器一般都选用25#变压器油。在正常稳定的运行情况下，每半年需要对变压器油进行检测，包括耐压值、粘度、酸度等，有问题及时处理。有载开关内油量较少，而开关的触头连接时过渡电阻有过热现象，因此每半年对有载开关的油进行检测更有必要。因为开关运行产生的黑油沉在下部，检测油时应该在上部补油，下面放油，直到有载开关内油变清为止，此时取油样进行检测，如不合格继续换油，直到合格为止。5. 整流变压器的升降档电源整流变压器的升降档控制电源形式多样，有380v的，有220v的，有一路控制的，有二路控制的，由于有载开关的档位控制器总是有失灵的时候，因此升降档电机加一级接触器控制很有必要，在连升和连降时能紧急停掉电机电源，避免事故的发生。6. 整流变压器的电流监视和电流保护整流变压器是大功率的电压转换变压器，高压侧绕组电流较大，易出现断路或短路事故。因此在整流变压器的高压侧应加装三相电流表监视，随时监测变压器三相的运行状况。同时，整流变压器的电流保护，也应装设三相全星形的电流速断和过电流保护，可靠地保护整流变压器的故障。7. 整流变压器的外形整流变压器接整流柜侧，因为要尽量靠近减少导电损耗，该侧应该不接散热器。现在有的变压器可做到侧出线，整流变压器与整流桥臂之间距离不足0.5米。8. 整流变压器的选型 大功率整流变压器接线方式最常用的是双反星带平衡电抗器，同相逆开联和三相桥式接线同相逆并联。一般按直流电压的高低来决定，直流电压低于300v选用双反星带平衡电抗器接线，高于300v选用三相桥式同相逆并联接线。由于三相桥式的整流变压器制作简单，无平衡电抗器，效率较高。现在甚至200V到300V间的直流电压也做成三相桥式同相逆并联的接线方式，这是因为随着晶闸管技术的提高，晶闸管的耐压值和额定电流值可做的相当高，用三相桥式接线方式，整流柜的损耗基本增加不多少。另外为了更好地提高效率，消除谐振影响，一般一套电解选用两台整流变压器并联使用，高压侧或低压侧采用星三角配合或移相，来形成等效12相脉波整流，来消除5、7次谐波的影响。二、整流柜的运行管理1、 整流柜元件的选择整流柜元件的额定电流现在越做越大，甚至1个桥臂可用1个元件，但是通过概率计算和使用习惯来定，整流柜每个桥臂选用2-3个元件为好，并且电流储备系数应达到3以上，电压储备也应达到3以上。2、 可控硅整流柜的控制角可控硅整流控制角一般确定为030，但实际运行时，应尽量运行在10以下，保持可控硅接近全开通状态。没有控制角显示的整流柜，一般有偏移电压指示，可用示波器测量全导通时的偏移电压，在电压表上划上一道红线，运行中按接近红线运行。3、 可控硅整流柜的预留角在可控硅整流柜的开车调整试验中， 一般要调整可控硅整流柜的预留角（重叠角），以防止操作工把操作旋钮旋到0位时，可控硅可能突然过零触发，损坏整流元件，根据调试人员的性格和谨慎度不同，该预留角有的调大，有的调小，范围在312之间。但是该预留角的大小同可控硅整流的自然功率因数密切相关，从预留角3到12功率因数相差约0.1，效率非常明显。因此预留角度的调整应尽量小，一般不应超过5，最好3以下。4、 整流柜的过电压保护整流柜的整流元件在运行过程中，一定要有压敏电阻组成的操作过电压保护和电阻，电容器构成的换向过电压保护。在整流柜的制作过程中，这两种保护必不可少，不过整流柜厂家在这两种保护主回路中，都接有熔断器用以保护过电压回路。实际上过电压回路设备的投资远远低于整流柜桥臂元件的投资，所以，在整流柜运行中，应该把熔断器去掉，即除了过电压回路设备损坏，不能因熔断器熔断而造成整流元件的无保护烧坏。另外，整流柜厂家都是把过电压保护装在整流柜内的，为增加整流柜的检修空间和防止喷水烧毁过电压保护元件，建议把过电压保护回路搬到柜顶或柜侧安装，并做好防护和散热。5、 整流控制柜的安装整流控制柜内有无数的电子元件，对环境的温度和湿度要求较严格，一般严禁安装在整流柜旁边，因为控制柜不易单独散热和除湿，还不易避免氯气的腐蚀，事实上现在整流控制柜都安装在单独密闭的操作室内，并且安装了空调。6、 整流柜的日常维护整流装置运行时，应经常巡视检查整流器是否有异常发热、异常气味和异常声响。同时还要注意检查电流表、电压表、水压表、水温表等表头读数是否与实际运行情况相符.除经常性巡视检查之外，还应定期对设备作下列检修：a.定期去除装置内的尘埃，周期为一月；b. 用化学清洗办法清除水道系统的水垢，周期一般为一年；c.每月测量一次温升，晶闸管和快速熔断器的极限温升不超过50。d.每月测量一次均流系数；e.适时检查装置内是否有导线绝缘和其他绝缘老化，绝缘电阻降低、紧固件松动、焊点脱焊、电接触不良等现象。7、 整流柜的启动和停止 整流柜启动时，整流柜输出的直流电压，在低于电解槽的分解电压（约是电度槽额定电压的三分之一）时，电解槽根本不进行电化学反应，对电解槽几乎没有影响。并且，电解槽在低电流负荷时（约3000A-5000A），电化学反应非常慢，对氯气和氢气的输送影响也非常小，又因为整流柜在启动并升电流到3000A-5000A电流期间，整流柜的空载电压相当高，在此位置停留对过电压保护元件是不利的，因此整流柜启动升电流时速度应稍快，直到分解电压有直流电流指示；再略微快速升电流到5000A附近后，再根据调度指令渐渐升电流。果整流柜在高负荷电流下突然停车，会造成电气负荷的协调故障。另外还造成电解槽隔膜的损坏，引起电解淡碱浓度过高，因此整流柜的停车一定要按操作规定进行。只有当电流低于5000A时，才能紧急停车。8、 整流柜的软水装置对有扩建计划的整流装置应尽量不选用成型的软水冷却装置，因为不利于扩建。应该选用软水罐，换热器和两台互为备用的冷却泵组成的软水冷却系统。一般一个12米3的软水罐、一台40米2的换热器和两台流量65米3的冷却泵，就可以很好的为10万吨烧碱的整流装置进行冷却。在运行中两台泵出口应分别装有逆止阀门和检测压力表，当运行泵出故障水压降低时，自动开启备用泵。另外还应把冷却软水罐的温度和液位传到操作室，更好进行控制。三、整流高压柜的运行管理1、高压柜的选型与安装高压柜一般应选用密封手车式高压柜，该种高压柜的铜排不裸露，避免了柜顶铜排的短路事故。选用手车柜是因为手车可以互换和备用，缩短了高压柜内故障时恢复送电时间。高压室安装净高应达到+4.5米以上，顶部侧面开百面窗进行散热，门也应选用百页门。电缆沟严密封严，防止老鼠、猫等小动物进入造成事故。2、高压柜的开关高压柜的高压断路器应选用真空断路器，因为现在少油断路器正在面临淘汰，而且整流柜在带负荷跳闸两三次后就必须检修油开关，或更换油开关，否则易引起大的事故。3、高压柜的引出电缆由于整流机组功率较大，因此高压柜引出到整流变压器的高压电缆使用截面积也较大，因此建议采用单相高压电缆。因为三相高压电缆头制作工艺复杂，并且三相高压电缆头的三叉口处是最易放电发生短路事故的。当选用单相高压电缆时，即使单相电缆损坏，也只能是单相接地，一般都能紧急停车，不致于突然短路跳闸。4、高压开关柜的母排连接高压开关柜的母排连接，不管是柜内母排还是柜顶母排，都应采用铜母线，而不是采用铝母排，因为现在所有高压设备都采用铜金属导电，这样可以减少铜铝过渡发热造成的停车故障。尤其是开关柜隔离开关上口引出端子发热，将导致整流所的全部停电检修。5、高压柜的保护接地要经常检查高压柜的直流继电保护正负极接地情况，当出现一点接地时，一定要及时排除故障，防止发生两点接地时接地电流流过跳闸线圈，造成事故跳闸。 因此，与整流高压柜的直流继电保护相联系的继电器接线端子和端子排要定期除尘，避免直流接地事故。整流所常见的操作事故及处理一、整流变电所最常见的操作：在整流所内，当电气设备由一种状态转换到另一种状态，或改变系统的运行方式时，需要拉开或合上一些断路器和隔离开关，这就是变电所的倒闸操作。1、 倒闸操作分为正常倒，闸操作和事故倒闸操作两种类型。正常倒闸操作是预先填写操作工作票，由监护人高声读操作顺序，操作人员逐条进行操作，由于有预先准备好的操作票为依据，只要认真按照操作步骤去做，一般是不容易造成误操作的。事故倒闸操作情况就不同了，若整流所发生短路故障时，首要的问题是抢时间处理故障，避免故障进一步扩大，比如变压器内部故障，继电保护拒绝动作，需要手动尽快切除变压器故在这种情况下，填写操作票是不可能的，往往仅是几秒钟或几十秒钟之差，故障会扩展到难以想象的严重程度。这时应由整流所的负责人或值班长口头发出命令，进行事故倒闸操作。如果说发命令的人对故障的性质没有弄清楚，对整流所的主接线、二次接线及电气设备的联锁关系没有深入了解，就有可能发出错误的命令，扩大事故同样，具体操作人员如果对一次系统和二次接线不熟悉，在事故倒闸操作的紧张时刻，可能在执行正确命令的时候会出现误操作，其结果照样是扩大了故障范围无论是正常操作还是事故倒闸操作，都存在误操作的可能性，而事故操作的误操作机会更多一些。 在整流所可能出现的误操作情况有：运行人员在操作前，由于未检查断路器是否在断开位置，造成带负荷拉隔离开关事故。在检修电气设备完毕，由于忘记拆除临时接地线就送电，即造成带地线合闸事故。由于在户外配电装置内跑错间隔位置，误跳断路器或误拉隔离开关事故。由于短路电流很大，不正确的强送引起断路器爆炸事故等。误操作的结果，轻则使电气设备损坏或对用户停电，重则危及人身安全及造成大面积停电，给国民经济带来重大损失总之，发生误操作，危害非常大，则必须采取有效措施加以防止。其具体措施包括组织措施和技术措施两个方面。组织措施是指认真执行操作票和监护制度。在1千伏以上的电气设备上进行倒闸操作时，必须一人监护，一人操作。技术措施是在断路器和隔离开关之间设电气闭锁回路。这些闭锁回路主要有：断路器在未断开前，隔离开关拉不开，以防带负荷拉刀闸。在断路器接通后，隔离开关合不上，防带负荷合闸。线路隔离开关与接地刀闸之间设闭锁，其闭锁条件是它们之间不能同时操作，即接地刀闸合上的时候不能合隔离开关，或隔离开关合上的时候不能操作接地刀闸。2、倒闸操作的原则： 在拉合闸时，只能用断路器接通或切断负荷电流。严禁用隔离开关接通或切断负荷电流。隔离刀闸合闸时，应先从电源侧进行，先合上母线侧隔离开关，后合负荷侧隔离开关，最后合上断路器。拉闸与合闸时的顺序正好相反，应先从负荷侧进行，先跳开断路器，第二步拉开负荷侧隔离开关，最后再拉开电源侧隔离开关。用隔离开关进行的主要操作有：拉开或合上没有故障的电压互感器和避雷器。拉开或合上没有故障母线和直接连在母线上设备的电容电流。拉开或合上变压器中性点的接地开关拉开或合上励磁电流不超过2安培的空载变压器或电容电流小于5安培的空载长线。3、操作断路器和隔离开关的正确方法： 操作断路器的正确方法：在主控室操作断路器时，旋转断路器的控制开关把手，不得用力太猛，用力一定要适度，否则将把手拧断。操作完毕后也不能返回太快，防止断路器合闸后又跳闸，同时要监视合闸电源的电流变化。操作隔离开关的正确方法：手动拉合隔离开关必须迅速果断，但在合到底时，不能用力太猛，防止合过头损坏支持瓷瓶，隔离开关一经操作，不得再拉开如果发现合错了隔离开关，也只能合到底，再靠断路器切断这个回路后，才允许把误合的隔离开关拉开否则带负荷拉隔离开关，后果更严重，损失更大。手动拉开隔离开关时，应缓慢而谨慎，当刀片刚离开刀嘴时，如果产生弧光，应立即合上，停止操作，检查原因后再进行操作。二、整流所的常见事故及处理：1、根据运行经验及事故统计来看，整流变电所易出现下列类型的故障：整流变压器等重要电气设备绝缘损坏，引起整流变压器线圈的匝间短路或相间短路。整流变压器有载开关故障。整流变压器配套的自饱和电抗器的故障。整流柜故障。整流机组同相逆并联母线太近而造成短路故障。整流机组冷却水系统故障，。电缆头和绝缘套管损坏，最常见的10KV电缆头和穿墙套爆炸等故障。断路器及操作机构失灵，如跳闸后合不上，或在故障时断路器跳不开。继电保护和自动装置误动作或拒绝动作，雷击引起的雷害事故。运行人员误操作常见的误操作有：检修时的临时接地线未拆除就合闸送电，造成三相短路。带负荷拉或合隔离开关，由于强烈的电弧引起三相短路等。2、整流变电所的异常情况及事故处理：整流变压器油箱内有强烈而不均匀的噪音和放电声音。这可能是由于整流变压器铁芯的穿心螺栓夹得不紧，造成硅钢片之间振动或是变压器线圈引出线对外壳闪络放电，或是铁芯接地线断线，造成铁芯外壳感应而产生电压放电等。 当出现上述现象时，如有条件，应把变压器停下来进行检查和处理如果负荷很重要，又没有备用变压器投入，则应加强检查和巡视，及时向电力调度报告变压器的异常情况，作好把变压器断路器跳闸的准备，以防万一情况进一步恶化，能立即切除变压器。整流变压器油枕或防爆管喷油这说明整流变压器内部已有严重损伤，喷油使油面急速下降，这时整流变压器的重瓦斯应该动作，断路器跳闸。如果瓦斯保护因故没有动作，而油面已低于整流变压器顶盖时，应迅速手动切除变压器，防止事故进一步扩大。整流变压器在正常负荷情况下，油温不断升高。这个现象说明变压器内部有故障，可能是线圈匝间短路或铁芯局部过热。铁芯局部过热是由涡流引起或夹紧铁芯用的穿心螺栓绝缘损坏造成。涡流会使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏、铁损增大、油温升高，致使油的温度逐渐达到着火点，造成故障范围内的铁芯过热、熔化，甚至熔焊在一起。这时，应立即使整流变压器的电源侧断路器跳闸，避免变压器爆炸或火灾事故。也有可能由于整流柜中有一整流臂断而造成整流变压器负载不平衡运行，造成整流变压器局部过热，应停机检查在整流变压器的引出套管上有大的裂纹，表面有放电及电弧的闪络痕迹。这时，由于表面膨胀不均，可能引起套管爆炸事故整流变压