整流机组纯水冷却系统电气二次控制部分分析和改进建议

[摘 要]本文分析了国内整流机组纯水冷却系统的电气二次控制部分,通过几次典型故障分析了其存在的问题,提出了改进的方案及建议。

[关键词]纯水冷却系统 典型故障 改进方案

0 前言

电解铝生产整流供电设备是电解直流供电的关键设备，近年来曾屡屡发生设备事故，造成了不同程度的经济损失。涉及整流设备安全运行的问题有诸多方面，其中整流器纯水系统的安全平稳运行也是不容忽视的问题，下面就纯水系统的管理与控制方面谈一些认识与改进意见。

原电气控制中为了保证纯水部分的运行安全，设计两路电源一备一用且相互闭锁，两台纯水电机运行也相互闭锁，一台过载，另一台自启动，保证了纯水冷却系统的不间断性。
部分原理控制见附

1 典型故障分析

陕西铜川铝业变从2005年12月投运以来，数次因系统闪络, 电压突变致使纯水泵停运，五台机组因断水30秒后高压断路器陆续跳闸，造成电解系停电。

2006年6月1日9: 10时铝三线（110kV进线）因电源端设备故障，引起线路电压瞬间波动使纯水泵控制接触器线圈失电脱扣，机组因断水跳闸，系列停电40分钟后恢复正常供电。
2006年10月30日16: 40时110kV电网因其它变电站事故，引起铝业变所用低压交流盘脱扣失电，5台纯水泵失电，超时30秒后机组跳闸，而且两台机组因主、副水压变化造成板式散热器串水，水质降低，系列1小时30分后方恢复正常。

2007年7月2日9: 10时因电解10kV I段所带的施工电源出线电缆放炮，造成10kV I段接地，10kV电解I#电源速断动作，10kV系统I段闪络致使所用交流I段低压脱扣动作。5台纯水泵接触器线圈因瞬间失压跳闸，同样因主、副水压力变化造成散热器主、副水串水，5台机组全部水质下降，绝缘降低。22: 40时个别机组水质上升、绝缘恢复后陆续送整流机组，直至23: 58时系列电流正常，持续时间达两个半小时之久，造成严重的经济损失。
分析以上三次系列停电原因，均因系统（110kV或10kV）闪络，瞬间电压发生突变，纯水泵电机控制接触器线圈保持电压低于出厂值（一般设计为线圈电压在80%~105%的额定电压下正常工作）后，即行脱扣跳开，若不能在30秒内即时恢复（正常操作无法在30秒内完成），机组即因断水跳闸，而且极有可能使板式散热器发生主、副水串水现象，必须等水质上升至正常值，方可送电，延长了送电时间，给企业造成极大的经济损失。据估算240KA系列120台电解槽（仅一期工程），每停电1小时少产铝约8吨左右，造成经济损失在15万元以上。

2 改进方案

为了保证整流系统运行安全，减少经济损失，从简便、经济、可靠、可行等因素综合考虑，在原线路基础上不作大的改动的情况下，解决上述问题，改进后的控制原理如附图（虚线框内为新增加部分）。

改进后的优点：

1．如附图，当系统闪络、电压突变时，主接触1KM和2KM线圈瞬间同时失电后纯水泵停运，此时新增的KT3线圈即通过1KM（31~32）和2KM（31~32）的常闭接点带电，并使KT3的延时闭合常开接点启动1#纯水泵，确保机组不会因断水跳闸。

2．在KT3回路中串接1KM（31~32）和2KM（31~32）常闭接点，保证了只有在两个泵同时失电时才会启动1#泵，同时2#纯水泵因任何原因停运时便启动1#泵。

3．原有的设计功能没有发生变化，如两路电源的一备一用及相互闭锁，2台纯水泵的过载及互锁功能仍未改变。

3 结束语

2007年7月5日至10日对陕西铜川铝业变5台机组的纯水系统全部改造完毕后逐台进行了传动试验，确认无误后投入运行，至今未发生一起跳闸事故且运行安全、平稳、可靠。7月24日因雷电天气造成电网波动，本公司的空压机冷却系统循环水泵因电压突变使主控制接触器线圈失电跳闸，但机组纯水泵冷却系统却运行平稳。通过实践证实该改进方案安全实用进一步保证了电解生产的安全。

附图说明:

1. 由于240KA系列已发生了三起高压线路突变(约为0.3ms)，引起整流机组纯水泵停运，导致机组(断水)跳闸事故发生，已对生产及其设备造成极大危害，为了杜绝此类事故再次发生，现对240KA整流纯水泵电气控制提出部分改进(图中虚线新增部分)。

2. 本图为240KA动力车间整流机组纯水泵局部控制原理增补图。

3. 图中时间继电器KT3整定值应大于系统突变(0.3ms)及线路重合闸时间2s，小于机组断水跳闸时间30s，整定值拟为3s。

4. 图中KA1、KA2为1#和2#泵的过载继电器常开接点，即当1#泵过载时1FR的常开接点启动KA2线圈，KA2动作启动2#泵。