电气自动化技术在铝电解过程中的运用范文

本站小编为你精心准备了电气自动化技术在铝电解过程中的运用参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

摘要：随着电气自动化控制技术的提高和铝电解产能的增大，因此对控制铝电解过程的变电整流电气自动化系统产生更深层次的要求。本文综合多年来市面上铝电解厂的电气自动化系统的配置方案和规范，并应用更加可靠的技术，从电气自动化系统的结构和配置等方面提出并给出了更加先进的变电整流电气自动化系统的方案。

关键词：电气自动化；系统；铝电解；设计

在最近几年，电解铝的工艺得到了很大程度的提升，使得电解槽大型化，产能逐渐增加，并使电解铝向着大电流和高电压的方向发展。现在的铝电解厂里有一个电压为220kV开关站，开关站的作用是为了向整流机组的动力变压器直接供电；并存放一个电压为10kV的配电所，其作用是为了向全铝电解厂的动力设备提供电力。电压为10kV的配电所所使用的是单母线分段带母联接线系统[1-3]。在现在的大部分铝电解厂里很大程度上为一级负荷，因此设计可靠的变电整流电气自动化系统就非常重要。

1系统结构

电气自动化系统分为分布式、分层式和集中式的结构。

1.1分开式结构

电气自动化的分布式结构能监视铝电解场中锁定的目标，并将所监视的目标给到其他控制设备中（计算机），这些控制设备并且能连接铝电解厂的局域网络上，实现资源共享和处理，如图1所示[4]。在现实中电气自动化分布式系统为一种较为理想化的系统结构，但是电气自动化分布式系统在实际应用上有很多实际问题是不能解决的，比如干扰信号和信息传输及可靠性等方面都存在不可忽略的问题。

1.2集中式结构

集中式电气自动化系统结构的作用是可以将处理数据的储存设备和处理数据设备集中和分配，集中式系统结构包括前置机和后台机组成，并由前置机和后台机将电气自动化集中式系统的数据输出和保护，其后台设备的主要作用是数据通信，并通过数据通讯与前置机设备相联系。但是在在电气自动化的集中式系统结构下会存在如下缺点：（1）电气自动化系统由前置设备的任务众多，所需电缆较多，传输信号相互影响；（2）设备间的传输比较繁琐，使用的可靠性比较低；（3）整个系统需要大量电缆连接涉笔，开支较大，集中式结构。

1.3分层式结构

电气自动化的分层分布式结构由中间层、管理层和终端层组成，并由中间层、管理层和终端层控制铝电解变电站的层次和对象。包括中间层、管理层和终端层的分层式电气自动化系统结构的优点有一下几点：（1）具有非常好的可靠性，如果系统中的任何一个设备出现故障，故障区域只保持局部；（2）扩张空间比较大，非常有利于设备升级；（3）大大减少设备需要电缆，维护力度小，开支少。由此可见，铝电解厂的变电整流电气自动化系统应该使用分层分布式系统结构为最好的选择。整体的电气自动化分层分布式结构包括间隔层、通信管理层和站控层，分层分布式结构能实现如下功能包括:建立与维护数据、数据的采集、运行管理、报电能。

2继电保护及安全自动装置

铝电解厂的开关站有电压为10kV的配电所和补偿装置组成，开关站的所有设备具有计算机控制和传输数据，下文是从配置原则上的方面上提出方案设计。

2.1保护配置原则

配置原则包括相互独立和不同原理，从这两个原则设置主保护为双重化配置，并将双重化配置的主屏设置为独立组屏，规则如下：（1）使用保护设备，为了满足主要设备和后补设备数据一体化，保护要求满足双回线路同杆架设，设计接线的原则为一一对应原则。（2）每套保护设备统一具有选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸功能；（3）保护配置的安装启动断路器，作用实在设备突然失效时，起到失灵保护的功能。（4）保护配置设置具有跨区域跳闸功能，目的是为了不影响其他区域设备的正常运行。（5）在电气自动化系统中的每一套保护配置务必安装电压切换箱。母线差动保护的配置原则包括相互独立和不同原理，从这两个原则设置母线差动保护为双重化配置，并将双重化配置的母线差动保护设置为独立组屏，按照如下规则配置：（1）接线为一一对应的方式安装双重保护的跳闸。（2）将断路器失灵保护安装在母线保护中，防止母线突然失效。（3）在母线保护作用消失时，护配置复合电压闭锁的作用。关于母联和母线RT间隔的注意的事项，主要有一下几点：（1）必须装配具有独立充电保护功能的母联断路器，作用为防止瞬间跳闸。（2）必须装配具有限电流功能的电压闭锁，作用为防止过流保护。（3）必须装配具有一套独立电压装置。（4）必须装配具有失灵保护功能的启动器，作用为防止电器自动化系统失效。电解铝厂装配电压为10KV的配电所的配置有如下要求：（1）在设置线路间隔时，需要装配限电流速断保护，以达到短延时过电流保护的功能和有效达到延时保护的功能。（2）电压为10KV的配电所所需的母联间隔设置必须具有电流速断保护的功能装置。（3）母线RT间隔设置为并列的RT装置。

2.2组屏方法

保护测控装置是铝电解厂的开关站的重要组成部分，该装置采取分屏和分开的排列组合方式来进行布置，然后在开关站的主控室中安置组屏。

3五防模拟屏

在运行过程中，整个电气自动化系统的变电整流电气系统需要被实时监控，一旦后台机设备出现突发故障时，可以通过手动控制的方式切断电路，停止其运行，也可以通过手动控制的方式调节整流机组设备。在电器自动化系统的变电整流电气系统中的模拟控制屏上安装控制按钮、交流表计、直流表计、位置显示器、开关和总调分按钮等。但是在实际操作时，操作失误无法避免，为了最大限度地降低操作失误带来的损失，在系统设置防护保护系统中，需要设置电编码锁和机械编码锁。

4综自屏接地

在铝电解过程中，为保证电气自动化系统以及综自设备正常工作，工作接地铜排和保护接地铜排是必不可少的，它们在每面综自屏中都发挥着重要的作用。在安装过程中，需要注意的是工作接地铜排绝缘性能的保证，工作接地与保护接地是不可以混接的，在每面综自屏的工作接地中，单芯电缆需要与绝缘接地环网相连接，单芯电缆的横截面街不得小于50mm2。绝缘接地环网再通过2根截面不小于100mm2的单芯电缆与整流区域的主接地网连接。最后通过焊接方式将扁钢与电缆夹层内的支架相连接。

5结语

通过对变电整流电气自动化系统的改善，铝电解厂的运行水平得到了显著提升，其运行以及维护成本大幅度地下降，铝电解厂的效益得到了改观，供电方面的安全性也得到了提高。参考文献：

[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司十八项电网重大反事故措施(试行):继电保护专业重点实施要求[M].北京:中国电力出版社，2008

[2]黄成玉，张全柱.新型矿井供电自动化远程监测监控系统的设计与实现[J].电气应用，2012，9(4):84-88.

[3]张莹.大功率电解电源及其监控系统研究与设计[D].中南大学，2008.

[4]华东电力设计院.GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京:中国标准出版社,2008:16-25.

作者：姚箫箫 单位：辽宁理工学院