铝电动力运行部分研究.docx
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铝电动力运行部分研究
毕业论文
铝电动力运行部分研究
作者姓名：
陈建鹏
专业、班级：
发电厂及电力系统1002班
学号：
2010110842
校内指导教师：
丁燕
校外指导教师：
屈文杰
完成日期：
2013—05—05
黄河水利职业技术学院自动化工程系
摘要
动力车间主要工作流程是把220kv的高压电转变为400v直流电提供给电解车间。
经发电厂变电站把220kv高压电通过架空线路送入我车间，经过动力变压器把220kv的高压电降为10kv，送入10kv中心配，经10kv中心配在送入主控楼，将其降为400v，成为400v主配，主要提供照明和循环水动力。
10kv中心配再送入整流变，经整流变压器和滤波器降为400v直流电，然后经直流大母线送入电解铝车间。
动力运行员工日常基本工作任务是巡视检查与维护现场电气设备。
随着科技的进步和铝合金新材料需求的日益增大，这就要求在从事铝业生产时必须节省成本并且保证冶炼电气系统的稳定性，可靠性，灵敏性和发生故障时的速断性。
本文概述的内容包括了电解铝生产电气的各个部分，特别是对参数的设定和系统的保护做了叙述，其中更包含了部分点解电气设备的技术规范选型标准等。
同时本文通过结合实际生产更好的体现了每一个电气设备的必须性和合理性。
变电站整流系统作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。
本论文中概述的是一座降压变电站整流系统，担负着向该地区工厂电解铝供电的重要任务。
为生产提供了足够的电能，从而达到使本厂电网安全、可靠、经济地运行的目的。
通过本文的叙述，我们会明白电解有色金属电气部分的基本原理和常用保护装置，以及更好的在电气方面有一个新的认识和知识的大幅度提高，在我们将来的生活和工作中做好一个铺垫。
关键词：
整流系统；技术规范；基本原理；巡检处理
目录
摘要I
引言1
山东魏桥创业集团简介2
1整流机组运行规程3
1.1动力运行车间设备技术规范3
1.1.1调压整流变压器技术规范3
1.1.2整流柜技术规范4
1.1.3油风冷却器技术规范4
1.1.4纯水冷却装置技术规范5
1.2整流机组投入运行前的检查5
1.3机组整流稳流控制系统7
1.3.1机组整流稳流控制系统的构成7
1.3.2机组自饱和电抗器整流稳流控制原理7
1.4整流机组的异常运行事故8
2电气系统运行规程9
2.1电气运行系统组成概述9
2.1.1220KV开关站9
2.1.210KV中心配9
2.1.310KV电解分配9
2.2系统结构及运行方式9
2.3我厂10KV开关的防误闭锁装置及其操作注意事项10
3系统继电保护概述11
3.1继电保护简介11
3.2一般规定及要求11
4配电装置运行规程13
4.1主要设备13
4.2配电装置的运行和维护（母线和瓷瓶的运行和检查）13
4.3主要配电装置的异常运行及故障处理14
5辅机电动机运行规程16
5.1各设备规范16
5.2.对电动机的一般要求16
5.3电动机的运行和维护17
5.4电动机的异常运行及事故处理18
结论21
参考文献22
附录A23
实习总结与心得25
致谢27
引言
为适应我国电力系统和冶炼行业不断发展形势下对人才的需求，培养我们业务技术技能水平以及提高我们综合素质，我就电解铝电气部分做了一个简单的概述。
本文概述通过理论与实际结合的方式更好的展示了电气系统所具备的可靠性和稳定性，其中主要包括整流系统组成部分，整流系统组成部分的技术规范以及选型方法和依据，变压器相关知识，常见电气系统的运行规程，高压和低压配电系统的介绍，电动机及电机拖动的相关基础知识，电气系统直流系统，电气系统整流系统的常见冷却装置等。
本文以“掌握概念，强化应用，培养技能”为重点，同时也以一个初学者的身份对电气设备作一些常见的描述和选择，通过本文我们的分析能力，解决问题的能力一定可以得到相应的提高。
山东魏桥创业集团简介
山东魏桥创业集团有限公司位于鲁北平原南端，紧靠胶济铁路和济青高速公路，占地1000公顷，现有总资产425亿元，银行信用等级AAA，海关信用等级AA，纳税信用等级A。
山东魏桥创业集团有限公司是一家拥有10个工业园，员工17万人，集棉业、棉纺、织造、染整、服装、家纺、热电、铝业、化工于一体的特大型企业，中国企业500强（第72位）和世界上最大的棉纺织企业。
2007年，集团实现销售收入665亿元、利税83亿元、利润58亿元，继续保持了快速增长的良好态势。
基本形成了以纺织工业为基础，以热电为纽带联产铝业、化工，轻重工业优势互补的产业格局，生产规模和经济效益连续6年居全国棉纺织业首位。
魏桥创业是目前世界上纺织能力最大的棉纺织企业，是中国工业企业百强、中国出口企业百强、中国进出口企业百强和山东省26户特大型企业之一。
销售收入、利税和自营出口创汇均居全国同行业第1名。
其中铝电公司成立于2002年12月，是集热电、氧化铝、电解铝、铝深加工于一体的特大型综合企业。
铝电公司秉承“安全为天，预防为主”的工作方针和“高标准，严要求”的工作态度，扎扎实实抓好分厂内的各项工作，努力服务好铝业生产，为公司的“安全低耗，优质生产”做出巨大的贡献。
进入铝业公司大体的培训工作可以分为两部分：
一、随着各位同学进入分厂开始了最为重要的紧急救护法学习：
1、进入分厂时会有讲师发给一些《安全规程》，新职工进行自学习
2、自学习过程中会有各车间主任为新职工讲课
3、学习《安全规程》后阶段各新职工会按照要求进行模拟实习演练
4、“紧急救护法”是每一个新员工必学科目，列入新职工考试成绩中
5、一阶段的学习后，大家了解安全知识的重要，为以后工作打下了良好安全基础
二、进入动力分厂学习之后接受新的专业培训：
进入车间学习《运规》，《运规》中对本动力厂各大小设备、元件、线路的有详细的讲解，更有运行操作票样本。
运行车间的班长为我讲解了许多设备常见问题及处理措施，并对各设备的作用及维修也对我很是耐心的讲解。
对于模拟屏上的主接线图更是花费休息时间亲自讲解每一个开关、按钮、符号标志的作用，他对我顺利进入班组进行工作有很大的帮助。
并且要牢记车间宗旨，工作作风和态度，严格遵守五防要求：
车间宗旨：
安全第一，预防为主
工作作风：
快速高效，勇争一流
工作态度：
实事求是，一丝不苟
1整流机组运行规程
本动力运行车间整流机组包括:
调压整流变压器、整流柜及辅助设备等，并且“整流机组的运行规程”是日常工作中巡视处理重要主机设备的关键依据。
1.1动力运行车间设备技术规范
1.1.1调压整流变压器技术规范
序号
名称
单位
技术规范
1
型号
ZHSFPTB-93700/220
2
相数
相
3
3
频率
Hz
50
4
冷却方式
OFAF
5
使用条件
户外式
6
额定容量
KVA
93700
7
额定电压
V
220000/736.6～11.0V
8
额定电流
A
258.1～3.3/73420
9
额定直流电压
V
880
10
补偿绕组容量
KVar
20000
11
补偿绕组额定电压
V
9500
12
补偿电流互感器变比
1500/1
13
整变电流互感器变比
300/1
14
整流方式
三相桥式整流
15
整变接线
YNaO+d
16
调压级数
79
17
调压方式
连续有载调压
1.1.2整流柜技术规范
序号
名称
单位
技术规范
1
型号
ZHS-45KA/880V
2
额定输出电压
V
880
3
额定输出电流
KA
2×45
4
联接方式
三相桥式非同相逆并联
5
二极管型号
ZPC-4700A/3800V
6
快熔型号
RSC—5000A/1000V
7
使用条件
户内式
8
冷却水温度
℃
﹢5～﹢35
9
冷却水压力
Mpa
0.2±0.05
1.1.3油风冷却器技术规范
序号
名称
单位
技术规范
1
型号
LYF-315×7
2
单台冷却器冷却容量
KW
315
3
平均油温升
℃
≤40
4
额定进风温度
℃
≤35
5
循环油流量
T/h
120
6
机组运行噪音
db
≤65
7
单台冷却器风扇台数
台
3
8
每台风机功率
KW
1.5
9
油泵功率
KW
4
1.1.4纯水冷却装置技术规范
序号
名称
单位
技术规范
1
型号
LSS-450BG
2
额定冷却容量
KW
450
3
主、付水接近温差（纯水出-付水进）
℃
5
4
纯水循环回路供水能力Q-P
T/h-MPa
60-0.2
5
纯水循环回路水电阻率
KΩ.cm
≥200
6
付冷却水管路额定流量
T/h
≤60
7
付冷却水管路水质：
水溶物含量
Mg/L
≤20
8
整机电功率
KW
7.5
1.2整流机组投入运行前的检查
整流机组投运前的大检查极为重要，是保证系统安全正常运行的关键
（1）投入运行前的绝缘检测
（2）调压整流变压器高压侧线圈使用2500V的摇表
（3）测量高压侧对地及高压侧相间绝缘电阻（应将高压套管的接线端松开测量），其阻值不应低于上次所测值的30%，并测量吸收比R60＂/R15＂之比值应≥1.3，最低不能低于每千伏1MΩ，即不能低于110MΩ，如测量值低于规定值时应汇报相关领导。
（4）初次投运的调压整流变压器及大修后变更分接开关后，应测定变压器各线圈的直流电阻，用以检查各分接开关的接触情况，其值应参照变压器出厂测试记录。
（5）调压整流变压器大修后或换油、加油后，应静止24小时，待消除油中的气泡后，方可投入运行。
在特殊情况下，要立即投运时，应将重瓦斯改投信号，观察5小时无异常后改回跳闸回路。
（6）整流变压器投运前的外部检查。
油枕的油位、油色应正常，套管应清洁完好，无破损、无裂纹、无放电痕迹及其它异常现象。
调压整流变压器各部位无漏油、渗油现象。
①调压整流变压器外壳接地应良好，高压侧中性点接地刀闸拉合灵活，接触良好。
②有载调压分接开关头部超压保护爆破盖应完好、压力释放阀完好。
③检查有载调压开关档位显示与实际位置相符，控制电源正常且处于最低档
④调压整流变压器控制回路，继电保护等二次接线完整且正确投入。
（7）饱和电抗器投入运行前的检查
①饱和电抗器进出线处是否清洁，有无铁丝、螺母等杂物。
②饱和电抗器控制偏移绕组有无松脱。
③盘根螺丝油阀门处有无渗漏油现象。
（8）整流柜投入运行前的检查
①检查整流柜、周围应清洁、整齐、无杂物，有关人员撤离现场。
②检查整流变、饱和电抗器与整流柜间电气联结完好。
③检查整流柜内部各元件完好，元件间接线牢固。
④整流柜的绝缘检查（检修后或长期停运而重新投运前）
方法：
用万用表测量桥臂对地，以及正、负极之间和正、负极对地的电阻应不为零。
⑤检查直流传感器及表计电气的联结良好，指示正常。
⑥检查纯水冷却系统及二次循环水冷却系统的管道是否良好，有无破损，滴漏现象，各相关表计指示正常，且水压、温度符合要求，主、付水水质合格且循环正常。
⑦检查直流刀闸、隔离开关、断路器均处在断开状态。
（9）滤波装置投入运行前的检查
①检查一次接线完整正
②检查相关保护投运运行正常
③检查二次接线完整正确
④检查电抗器,电容器周围无杂物
⑤检查电流互感器接线正确
⑥检查开关柜内接线接地良好
⑦检查电抗,电容无鼓肚,漏油现象
（10）整流机组运行中的注意事项及异常事故处理
①只有当整流变切断高压电源并拉开220KV隔离刀闸时，才能操作直流刀闸。
②每臂硅元件损坏一只后，经车间主任同意后，可继续进行工作，但应作停机准备或降负荷运行，并加强监视，每臂损坏两只以上硅元件时，应立即停机更换硅元件，硅元件快熔损坏后，应先检查硅无件的好坏，然后更换新的熔断器。
③更换硅元件时，必须保证其各项技术参数与原硅元件的完全一致，且在断水、断电的情况下进行。
④当运行中的机组出现故障跳闸后，应立即将该机组有载开关调到第1档（使电压最低），电位器调至零，待故障消除后，再将有载调压开关由第1档调至正常工作档位，电位器调至系列所需位置。
⑤只有当纯水冷却装置投运并正常工作后，才能投运整流变及整流柜。
⑥变压器过载时不可频繁操作有载开关，负载电流大于2IN时，禁止操作有载调压开关。
1.3机组整流稳流控制系统
1.3.1机组整流稳流控制系统的构成
每套机组的两台整流柜各采用一套独立的自饱和电抗器稳流控制系统，构成机组稳流控制系统，每套自饱和电抗器稳流控制系统均含有位移回路和控制回路：
位移回路由调压器、位移电源变压器、单相整流桥电路、平波电抗器及电压吸收回路组成；控制回路由控制电源变压器、单相半控桥整流电路、稳流调节控制单元、平波电抗器、电压吸收回路组成。
1.3.2机组自饱和电抗器整流稳流控制原理
大容量整流装置的自饱和电抗器一般有四种绕组,即工作绕组（变压器阀侧母排,匝数为1匝）、位移绕组、控制绕组和总控绕组（备用绕组）。
（1）工作绕组:
工作绕组是饱和电抗器的主绕组,其作用相当于非线性可控电抗器。
（2）位移绕组:
充分利用铁芯激磁性能,使单方向调节控制绕组的电流值能得到最大控制角。
（3）控制绕组:
当调节控制绕组电流值时,能调节铁芯初始磁密B0值,从而改变磁通变化量△B=Bb-B0,即控制角和工作绕组电抗均可控。
在自饱和电抗器稳流调节工作过程中,控制绕组的安匝IkWk与位移绕组的安匝IwWw极性是相反的,即控制绕组的安匝对工作绕组的安匝是助磁作用,而位移绕组的安匝为祛磁作用。
（4）实际稳流调节过程中,位移电流Iw与整流柜工作Id电流呈反比关系,当给位移绕组加一直流电流时,整流柜输出电流减小；当位移电流增加到一定值时,输出电流不再变化,饱和电抗器进入负向饱和状态,此时位移绕组的电流即为最大位移工作电流。
控制电流Ik与整流柜工作Id电流呈正比关系,当位移绕组处于最大工作电流时,给控制绕组加一直流电流时,整流柜输出电流增加；当控制电流增加到一定值时,输出电流不再变化,饱和电抗器进入正向饱和状态,此时控制绕组的电流即为最大控制工作电流。
机组自饱和电抗器稳流控制原理,就是通过调节控制绕组电流Ik改变铁芯初始磁密B0,来调节控制角达到对整流柜输出直流进行调压稳流控制目的。
机组稳流控制调节系统，主要由电流给定、调节触发板（含给定积分、信号变换、PI调节及脉波形成等）、脉冲功放、整流模块、反馈变换等部分，可组成一闭环调节控制系统。
“电流给定”提供整流柜输出直流电流的给定电压信号值。
可由近控面板上的手自动电位器或来自远方总控给出。
反馈信号可选择为，来自整流变压器交流互感器的单柜交流电流信号经交直变换，或由来自整流柜直流传感器的直流信号。
以上给定及反馈信号均加至调节触发单元上，若系统选择为自动稳流控制时，当给定与反馈存在偏差时，PI调节调节移相控制电压，改变触发脉冲移相角，经脉冲放大后加至晶闸管整流模块上，即调节饱和电抗器控制绕组的控制电流大小，使得整流柜最终输出直流电流达到给定值，实现机组单柜自动稳流。
若系统选择为手动稳流控制时，手动给定值直接对应移相控制电压，经触发脉冲及脉冲功放后加至晶闸管整流模块上，形成一对应的饱和电抗器控制绕组的控制电流，即实现手动改变整流柜输出直流电流值.
1.4整流机组的异常运行事故
（1）面有明显升高或降低，油色有异常变化。
（2）管发生裂纹，有轻微放电声。
（3）或引线发热。
（4）油风冷却装置异常。
（5）整流柜温度过高，内有爆破声，二极管击穿，快熔熔断。
（6）下列情况之一者，应立即停用运行变压器。
①冒烟，母线或电缆引线有明显熔化点。
②部声音很大，不均匀，有爆裂声。
③过规定范围，且不断上升，油色变化大，油内出现碳质。
2电气系统运行规程
2.1电气运行系统组成概述
2.1.1220KV开关站
220KV系统均为中性点直接接地系统,为双母线接线方式,两条母线由母联开关联接。
220KV系统开关有11台，其中动力变开关2台,进线开关2台，整流机组开关6台，母联开关1台。
220KVⅠ、Ⅱ段母线各装有一组电压互感器。
两条进线和联络线分别装有一组单相（A相）电压互感器。
2.1.210KV中心配
（1）10KV中心配主接线为单母线，10KV系统为中性点不接地系统。
（2）10KV中心配开关有8个，其中电源进线开关1个，10KV电解分配电源进线1个,10KV空压分配电源进线1个,主控楼变开关1个,备用开关5个。
（3）10KV中心配母线上装有一组消弧装置。
2.1.310KV电解分配
（1）10KV电解分配主接线为单母双分段，10KV系统为中性点不接地系统，两分段母线由分段开关联接。
（2）10KV电解分配开关有16个,其中电源进线开关2个，母联开关1个,净化风机8个,电解变开关2个,备用开关3个。
（3）10KV电解分配Ⅰ、Ⅱ段母线上分别装有一组电压互感器。
2.2系统结构及运行方式
（1）变压器并列运行结构方式，其应具备的条件为：
①各变压器的接线组别相同。
②各变压器的变比相同。
③各变压器的短路电压（或阻抗的百分数）应相等。
（2）整流机组电源柜
①整流机组电源柜电源应运行在主控楼变的同一段母线上
②电源柜的两条电源进线必须同时送电至电源柜两进线开关的上口
（3）220KV系统标准运行方式
①联络线电源进线开关投220KVⅡ母运行，邹铝五线电源进线开关,#1整流机组开关、#2整流机组开关、#3整流机组开关、#4整流机组开关、#5整流机组开关、#6整流机组开关、1#、2#动力变开关投220KVⅠ母运行，220KV母联开关热备用。
②220KV母联开关在合闸状态时,220KV#1、#2、#3、#4、#5、#6整流变、1#、2#动力变开关可在220KVⅠ、Ⅱ母线间相互切换，但在操作时必须将母联的控制电源断开。
③正常情况下，五台整流变压器同时运行,在槽电流能满足要求的情况下，允许四台运行，一台备用。
以上操作,必须征得电厂调度和有关领导的同意后,方可执行。
（4）10KV系统运行方式。
①10KV中心配正常运行时母线带:
1#电源进线开关，4#电解分配1#电源进线开关，4#主空楼配#2主控楼变压器开关，1#消弧柜，备用开关。
②10KV电解分配正常运行时为分段运行,母联开关热备用：
Ⅰ段母线投:
#1电源进线开关，备用开关，1#，3#，5#.7#，净化风机，1#电解变开关，1#电压互感器；Ⅱ段母线投:
#2电源进线开关，备用开关，2#，4#，6#，8#净化风机，2#电解变开关，2#电压互感器
2.3我厂10KV开关的防误闭锁装置及其操作注意事项
（1）10KV开关均为真空断路器,采用金属封闭式，只有该开关处在锁定后的试验位置或工作位置时,才能对开关进行合、分闸操作。
（2）只有接地刀闸在分闸位置时,开关才能从试验位置移到工作位置。
（3）只有当接地刀闸在合闸位置时，前下门才能打开，必要时可利用紧急解锁装置开启前下门，但要征得领导同意，要密切注意间隔内是否带电。
（4）后门只有在接地刀闸处在合闸位置时才能开启。
（5）开关在工作位置时，二次插头被锁定不能拔出。
（6）开关柜内推进开关前要将升降车或托架调整好，推进时要平衡。
由检修位置推至试验位置应先将锁定机构拉向中央，再将开关推进试验位置并锁定好。
（7）进手柄插入推进孔中，顺时针摇动为推进，逆时针摇动为推出。
推进总行程200MM在分闸状态下，应顺利进入工作位置或试验位置，中速转动手柄20圈，当听到嗒的一声即为到位，切不可继续摇动造成机构损伤。
同时可在ISA-300G系列保护装置中查看。
（8）严格遵守五防进行作业：
防止误入带电间隔、防止带电挂接地线、防止带接地线合刀闸、防止带电拉合隔离开关、防止误拉合断路器
3系统继电保护概述
3.1继电保护简介
在电力系统中，各设备的正常运行与操作都需要保护装置，即电力系统继电保护装置。
电力系统继电保护（relayprotectionofpowersystem）:
最早的继电保护装置是熔断器。
以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，最近发展迅速的以远动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置；
继电保护装置必须具备以下5项基本性能：
①安全性：
在不该动作时，不误动；②可靠性：
在该动作时，不拒动；③速动性：
能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离；④选择性：
在自身整定的范围内切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电，不越级跳闸；⑤灵敏性。
反映故障的能力，通常以灵敏系数表示；不拒动不误动是关键。
继电保护的基本概念:
在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：
单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。
电力系统非正常运行状态有：
过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。
电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。
电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。
继电保护的基本任务:
（1）自动迅速，有选择的跳开特定的断路器
（2）反映电气元件的不正常运行状态
电力系统对继电保护的基本要求速动性，选择性，灵敏性。
可靠性。
3.2一般规定及要求
（1）没有保护的电气设备，不准投入运行。
（2）所有设备的试送电及事故处理后的试送电，不允许擅自变更保护定值
（3）运行及备用中的二次设备，未得许可，任何人不准拆封调整。
（4）具有电压回路的保护装置，应经常保持电压源。
（5）在特殊情况下，为消除某种保护的缺陷或调整定值时，允许在代用保护或备用保护投入后，将该保护停用。
（6）继电保护及自动装置各继电器外壳应清洁无损。
（7）继电保护装置无过热，冒烟，脱轴及振动现象。
（8）保护装置和自动化装置无信号掉牌现象。
（9）继电保护或自动化装置压板、开关在应投位置。
4配电装置运行规程
4.1主要设备
各进线、母联刀闸，各电压、电流互感器，各种SF6断路器和真空断路器，各高压套管、绝缘瓷瓶、避雷器等
4.2配电装置的运行和维护（母线和瓷瓶的运行和检查）
（1）母线和瓷瓶投运前的检查
①投运前应测量其绝缘电阻：
220KV母线用2500V摇表测量,绝缘电阻不低于1000MΩ，10KV母线用2500V摇表测量，绝缘电阻不低于10MΩ，400V母线用500V摇表测量，绝缘电阻不低于1MΩ。
②母线各部分应清洁无杂物，相色明显，各部相间及对地距离均符合标准要求,支持瓷瓶及套管应清洁完整，无裂纹，固定铁件无生锈。
③各联结点应牢固，接触面积在75%以上。
④母线所用各支持瓷瓶的接地扁铁应接触良好。
（2）运行中母线及瓷瓶检查。
①配电室不能漏水，清洁干燥，通风
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