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摘 要：在铝电解生产中，最为关键的因素之一是电解槽安全平稳直流供电。供电系统的不稳定会导致电流强度忽高忽低，电解槽波动，引起电解槽电流效率下降，无谓增加电耗和企业的生产成本，本文以甘肃华鹭铝业有限公司铝电解直流供电系统为例，分析了影响整流机组平稳运行的一些因素，并提出相应的整改措施，其对铝电解行业具有一定的借鉴性。
关键词：铝电解；直流供电；整流机组
1.甘肃华鹭铝业公司直流（整流）供电系统简介
甘肃华鹭铝业有限公司动力厂变电所担负着公司铝电解直流用电及全公司动力用电。1989年一期工程（电解一、二车间）投产，年产铝锭5万吨。供电系统引进4台装机容量为74.3MVA的德国西门子整流机组（11#、12#、13#、14#，以下简称老机组）及两台动力变压器。当时供电系统容量富裕，大马拉小车的现象造成不必要的浪费。2003年扩建工程投产，增加电解三、四车间，年产铝锭13万吨。供电系统新增两台50MVA国产整流机组，一台为新系统（电解三、四车间）供电，另一台备用。新旧两套整流系统以特有的4+1模式运行。2007年公司又筹措资金新建了整流系统，将原有的4+1模式改为两个独立的整流供电系统。新系统四台整流机组（21#、22#、23#、24#）总装机容量472MVA，两台动力变压器。老系统新增一台80MVA备用机组。老系列（电解一、二车间）由总装机容量397.2MVA的旧变电所提供，新系列（电解三、四车间）由总装机容量592MVA的新变电所提供。退出2003年扩建的两台机组。两个变电所总装机容量达到909.2MVA满足26万吨电解铝的需要。
2.影响平稳直流（整流）供电因素
老系列4台西门子整流机组在4+1模式运行时，由于负荷逐年增大，加上设备老化使的整流机组运行不够稳定。而新整流机组调试投运后设计上的不足也影响了机组的平稳运行。具体影响直流（整流）供电系统平稳供电的因素如下：
（1）4+1模式时水—水冷却系统循环泵只开一台。曾因水泵故障停运，4分钟后所有整流机组因母线温度过高相继跳闸。无独有偶新系列投用后新建循环水泵房带新老系列9个整流机组的冷却。曾经因水泵房Ⅱ段电源跳闸两台水泵停运，导致新系统跳闸老系统降电流。
（2）水—水冷却系统水质太差，造成整流机组水—水冷却器散热板片堵塞水流不畅致使机组运行温度升高。
（3）新整流机组水—水冷却系统主水电导率一度偏高，主水水管对地电压400多伏，威胁整流机组安全运行。国产树脂清洗的时候浪费水严重还使用效果不理想，新换的树脂不到一个月就不起作用。
（4）直流隔离刀闸经常发生位置偏移，刀口发热。新系列四台整流机组直流刀闸由于软连位置不合适，新建地基不稳定多次发生直流刀闸刀口严重偏移现象，相当危险。
（5）老系统四台整流机组调压变压器有载开关动作次数远远超出规定大修的动作次数。有载开关油井油色浑浊。
（6）老系统11#、12#整流机组恒流控制系统相继出现问题，正常运行的机组电流突然下降。同一台机组两组整流器输出电流不等。机组电流随负荷波动无法稳流。
（7）四台老整流机组桥臂均流系数偏低。按设计要求正常均流系数在0.8以上，测得老机组桥臂均流系数普遍在0.6左右有的甚至在0.4。 用红外线点温仪逐个点检元件温度发现温度偏差也很大，高的达到110℃，低的低于冷却水温度。说明有些元件严重老化丧失工作能力。
（8）每年七、八月份，4台老整流机组整流器室内温度达到55℃，整流机组室内温度反复报警，迫使通过降电流来保证整流器的安全。用红外线点温仪逐个部位逐个元件的测量温度。通过每天的温度跟踪测试发现导致室内温度过高的主要原因是整流变压器阀侧母线与整流桥臂的接触面发热引起。测量的温度最高的地方达到140℃，母线烧的发黑。
（9）220kV开关场悬式绝缘子在雨雪天出现污闪爬电。由于供电变电所距离电解厂房较近，电解车间漂浮的粉尘对绝缘子瓷串造成腐蚀，表面堆积的污物擦不干净所以在雨雪天出现污闪爬电。
（10）新系列四台整流机组经常出现冷却“主水水位偏低”现象。该采集信号是由安装于储水罐透明水管上的光学液位计实现的。当透明水管稍有水垢或灰尘透光度不好时液位计便判断为有水。容易出现将缺水现象误判为水位合适的情况，因此该液位计不能可靠判断水位情况。
3.整改措施
根据铝电解直流（整流）供电系统自身存在的各种影响其平稳供电的因素，具体采取以下整改措施：
（1）新建水泵房。水—水冷却系统循环水泵曾设为4台，在两段低压母线上各开一台循环泵并调好水压。即便有一台泵出现问题另一台泵也能基本满足冷却需要，不至于整流机组跳闸。
（2）将水—水冷却系统中的水由生产水改为生活用水减少了水中的杂质和泥土大大延缓对冷却器散热片的堵塞。往后定期对冷却器散热片进行清洗除垢保证散热器水流量增加热交换速度。
（3）国产树脂清洗的时候浪费水严重，使用效果不好。选择合适的进口树脂，使用后效果远远超过国产树脂，使电导率保持0.8us/㎝以内，树脂免维护。从而解决电导率偏高问题。
（4）老整流机组直流刀闸设计了一种母线卡具将直流刀闸所在母线调整位置后与整流器室走廊墙面卡死，不让母线震动发生东西方向位移。南北方向在送电之前检查校正，定期对直流刀闸刀口用纯酒精擦洗表面污垢。处理后直流刀位置基本不偏移，刀口温度明显下降。新系列设计了母线顶杆调整顶杆长度定位刀口位置，使用后效果较好。
（5）联系相关专家对老机组有载开关进行大修。大修后每年利用春检停电机会对有载开关油井冲洗换油。
（6）稳流技术是西门子整流机组的难点，出现这样的问题必须弄明白西门子整流机组恒流控制的原理。根据现象一步一步，一个环节一个环节的排查。最终认为饱和电抗器不工作才会出现这种情况，它是由饱和电抗器与稳控部件连接的电缆内部短路造成。两台机组问题相同说明当初穿线的方法不当。先穿线再加热弯管肯定损伤电缆外皮，时间长就会相间短路。
（7）四台老机组元件老化部分元件丧失工作能力，对机组进行元件大修。大修后的整流机组桥臂均流系数在0.8以上，元件温度均匀基本在40℃左右，整流器运行平稳。
（8）阀侧母线发热解决的办法是处理阀侧母线接触面。阀侧母线打开后发现以前涂抹的导电膏烧成黑末影响接触而发热，接触面烧的粗糙不平。拿锉刀锉砂纸磨，修整好每一个影响接触电阻的接触面。修整好的接触面拿酒精擦洗干净后紧固螺丝。恢复送电后再测阀侧母线温度最高在80℃左右。
（9）将悬式绝缘子更换为复合材料免擦绝缘子。复合绝缘子原料是有机复合材料耐电解粉尘的腐蚀。解决了220kV开关场悬式绝缘子在雨雪天污闪爬电的问题。
（10）加装储水量大的高位水箱，上面安装水位指示可解决液位计误判问题。高位水箱的材料是不锈钢或有机材料不能污染水质。利用塑料板焊接水箱，做好后安装于冷却器上部墙面用蛇皮管将高位水箱和原有储水罐连通，解决了水位偏低不能被发现和储水不多的问题，保证了整流机组的安全运行。
5.结束语
经过对变电所直流（整流）供电系统的改造，大大提高了铝电解直流（整流）供电设备的可靠性和连续工作能力。很大程度减少事故停电次数保证了铝电解的平稳生产。尽可能地做到了铝电解恒流供电，维护了电解槽热平衡，节能降耗。同时充分发挥了员工主观能动性，积极开展技术创新，实现企业效益最大化。
参考文献
[1] 杨涤心，任必军，王二体，崔永亮，黄兴远.300kA大型预焙电解槽电流效率影响因素的研究[J]. 中国有色冶金. 2010（05）
[2] 张泉林，张桐林，程江川.铝电解生产工艺改进实践[J]. 轻金属. 1999（10）
作者简介：范春生（1976-）男，汉，电气工程师，研究方向：电气自动化。
关键词：铝电解；直流供电；整流机组
1.甘肃华鹭铝业公司直流（整流）供电系统简介
甘肃华鹭铝业有限公司动力厂变电所担负着公司铝电解直流用电及全公司动力用电。1989年一期工程（电解一、二车间）投产，年产铝锭5万吨。供电系统引进4台装机容量为74.3MVA的德国西门子整流机组（11#、12#、13#、14#，以下简称老机组）及两台动力变压器。当时供电系统容量富裕，大马拉小车的现象造成不必要的浪费。2003年扩建工程投产，增加电解三、四车间，年产铝锭13万吨。供电系统新增两台50MVA国产整流机组，一台为新系统（电解三、四车间）供电，另一台备用。新旧两套整流系统以特有的4+1模式运行。2007年公司又筹措资金新建了整流系统，将原有的4+1模式改为两个独立的整流供电系统。新系统四台整流机组（21#、22#、23#、24#）总装机容量472MVA，两台动力变压器。老系统新增一台80MVA备用机组。老系列（电解一、二车间）由总装机容量397.2MVA的旧变电所提供，新系列（电解三、四车间）由总装机容量592MVA的新变电所提供。退出2003年扩建的两台机组。两个变电所总装机容量达到909.2MVA满足26万吨电解铝的需要。
2.影响平稳直流（整流）供电因素
老系列4台西门子整流机组在4+1模式运行时，由于负荷逐年增大，加上设备老化使的整流机组运行不够稳定。而新整流机组调试投运后设计上的不足也影响了机组的平稳运行。具体影响直流（整流）供电系统平稳供电的因素如下：
（1）4+1模式时水—水冷却系统循环泵只开一台。曾因水泵故障停运，4分钟后所有整流机组因母线温度过高相继跳闸。无独有偶新系列投用后新建循环水泵房带新老系列9个整流机组的冷却。曾经因水泵房Ⅱ段电源跳闸两台水泵停运，导致新系统跳闸老系统降电流。
（2）水—水冷却系统水质太差，造成整流机组水—水冷却器散热板片堵塞水流不畅致使机组运行温度升高。
（3）新整流机组水—水冷却系统主水电导率一度偏高，主水水管对地电压400多伏，威胁整流机组安全运行。国产树脂清洗的时候浪费水严重还使用效果不理想，新换的树脂不到一个月就不起作用。
（4）直流隔离刀闸经常发生位置偏移，刀口发热。新系列四台整流机组直流刀闸由于软连位置不合适，新建地基不稳定多次发生直流刀闸刀口严重偏移现象，相当危险。
（5）老系统四台整流机组调压变压器有载开关动作次数远远超出规定大修的动作次数。有载开关油井油色浑浊。
（6）老系统11#、12#整流机组恒流控制系统相继出现问题，正常运行的机组电流突然下降。同一台机组两组整流器输出电流不等。机组电流随负荷波动无法稳流。
（7）四台老整流机组桥臂均流系数偏低。按设计要求正常均流系数在0.8以上，测得老机组桥臂均流系数普遍在0.6左右有的甚至在0.4。 用红外线点温仪逐个点检元件温度发现温度偏差也很大，高的达到110℃，低的低于冷却水温度。说明有些元件严重老化丧失工作能力。
（8）每年七、八月份，4台老整流机组整流器室内温度达到55℃，整流机组室内温度反复报警，迫使通过降电流来保证整流器的安全。用红外线点温仪逐个部位逐个元件的测量温度。通过每天的温度跟踪测试发现导致室内温度过高的主要原因是整流变压器阀侧母线与整流桥臂的接触面发热引起。测量的温度最高的地方达到140℃，母线烧的发黑。
（9）220kV开关场悬式绝缘子在雨雪天出现污闪爬电。由于供电变电所距离电解厂房较近，电解车间漂浮的粉尘对绝缘子瓷串造成腐蚀，表面堆积的污物擦不干净所以在雨雪天出现污闪爬电。
（10）新系列四台整流机组经常出现冷却“主水水位偏低”现象。该采集信号是由安装于储水罐透明水管上的光学液位计实现的。当透明水管稍有水垢或灰尘透光度不好时液位计便判断为有水。容易出现将缺水现象误判为水位合适的情况，因此该液位计不能可靠判断水位情况。
3.整改措施
根据铝电解直流（整流）供电系统自身存在的各种影响其平稳供电的因素，具体采取以下整改措施：
（1）新建水泵房。水—水冷却系统循环水泵曾设为4台，在两段低压母线上各开一台循环泵并调好水压。即便有一台泵出现问题另一台泵也能基本满足冷却需要，不至于整流机组跳闸。
（2）将水—水冷却系统中的水由生产水改为生活用水减少了水中的杂质和泥土大大延缓对冷却器散热片的堵塞。往后定期对冷却器散热片进行清洗除垢保证散热器水流量增加热交换速度。
（3）国产树脂清洗的时候浪费水严重，使用效果不好。选择合适的进口树脂，使用后效果远远超过国产树脂，使电导率保持0.8us/㎝以内，树脂免维护。从而解决电导率偏高问题。
（4）老整流机组直流刀闸设计了一种母线卡具将直流刀闸所在母线调整位置后与整流器室走廊墙面卡死，不让母线震动发生东西方向位移。南北方向在送电之前检查校正，定期对直流刀闸刀口用纯酒精擦洗表面污垢。处理后直流刀位置基本不偏移，刀口温度明显下降。新系列设计了母线顶杆调整顶杆长度定位刀口位置，使用后效果较好。
（5）联系相关专家对老机组有载开关进行大修。大修后每年利用春检停电机会对有载开关油井冲洗换油。
（6）稳流技术是西门子整流机组的难点，出现这样的问题必须弄明白西门子整流机组恒流控制的原理。根据现象一步一步，一个环节一个环节的排查。最终认为饱和电抗器不工作才会出现这种情况，它是由饱和电抗器与稳控部件连接的电缆内部短路造成。两台机组问题相同说明当初穿线的方法不当。先穿线再加热弯管肯定损伤电缆外皮，时间长就会相间短路。
（7）四台老机组元件老化部分元件丧失工作能力，对机组进行元件大修。大修后的整流机组桥臂均流系数在0.8以上，元件温度均匀基本在40℃左右，整流器运行平稳。
（8）阀侧母线发热解决的办法是处理阀侧母线接触面。阀侧母线打开后发现以前涂抹的导电膏烧成黑末影响接触而发热，接触面烧的粗糙不平。拿锉刀锉砂纸磨，修整好每一个影响接触电阻的接触面。修整好的接触面拿酒精擦洗干净后紧固螺丝。恢复送电后再测阀侧母线温度最高在80℃左右。
（9）将悬式绝缘子更换为复合材料免擦绝缘子。复合绝缘子原料是有机复合材料耐电解粉尘的腐蚀。解决了220kV开关场悬式绝缘子在雨雪天污闪爬电的问题。
（10）加装储水量大的高位水箱，上面安装水位指示可解决液位计误判问题。高位水箱的材料是不锈钢或有机材料不能污染水质。利用塑料板焊接水箱，做好后安装于冷却器上部墙面用蛇皮管将高位水箱和原有储水罐连通，解决了水位偏低不能被发现和储水不多的问题，保证了整流机组的安全运行。
5.结束语
经过对变电所直流（整流）供电系统的改造，大大提高了铝电解直流（整流）供电设备的可靠性和连续工作能力。很大程度减少事故停电次数保证了铝电解的平稳生产。尽可能地做到了铝电解恒流供电，维护了电解槽热平衡，节能降耗。同时充分发挥了员工主观能动性，积极开展技术创新，实现企业效益最大化。
参考文献
[1] 杨涤心，任必军，王二体，崔永亮，黄兴远.300kA大型预焙电解槽电流效率影响因素的研究[J]. 中国有色冶金. 2010（05）
[2] 张泉林，张桐林，程江川.铝电解生产工艺改进实践[J]. 轻金属. 1999（10）
作者简介：范春生（1976-）男，汉，电气工程师，研究方向：电气自动化。