整流柜元件保护的改造与推广

整流柜元件保护的改造与推广*
张中华，黄
倩
（云南铝业股份有限公司，云南昆明650502）
摘
要：通过数据对比和实际检测，整流柜检测板存在电容与其它设备不匹配和设计不合理的缺陷；通过对
整流柜元件保护的改造，避免了此类故障的发生，保证了系统的安全平稳运行。

关键词：整流柜；整流元件检测板；系统稳定性中图分类号：U264.3+71
文献标识码：A
文章编号：1006-0308（2020）04-0154-03
Transformation and Extension of Rectifier Cabinet Component Protection
ZHANG Zhong-hua,HUANG Qian
(Yunnan Aluminum Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650502,China)
ABSTRACT ：The capacitance of the detecting plate is not matching with the other equipments,and the design is unreasonable,which were come out through the data comparison and the actual test;therefore in order to avoid such kinds of failure,and ensure the safety and smooth operation of the system,the rectifier cabinet component protection is improved.
KEY WORDS ：rectifier cabinet;rectifier component detecting plate;system stability
*收稿日期：2019-12-04
作者简介：张中华（1979-），男，山东东平人，工程师，主要从事铝电解降压站电气运行检修维护、生产管理工作。

220kV 降压站主要承担着对电解直流电的供
送任务，整流柜的二极管是将交流电变为直流电的核心元件，当二极管过电压时，与其并联的快
熔熔断，微动开关接通，由元件检测板保护动作，切除运行的故障机组。

所述的降压站共六台整流机组，每台整流机组由168个硅整流二极管组成，每台整流柜有12个相臂，每个相臂设置了一块元件检测板保护控制，每台整流柜由12块元件检测板组成保护控制单元，近年来由于元件检测板故障引起跳闸次数增多，经常发生因某个元件检测板损坏导致机组误动作跳闸，影响电解直流电供送稳定性，给系统带来潜在或不确定的安全隐患。

1原因分析
1）电容器容量过小。

原装检测板电容器容量
为104（0.1uf ），主要起到滤波作用，由于容量选
择偏小，与其它设备不能相互匹配，电容经常因发热而击穿烧毁（如图1所示），元件检测板损坏导致整流机组跳闸。

2）元件检测板控制单元设计不合理。

每台整
流柜有12块元件检测板，任何一块损坏将导致停
图1
原检测板烧毁图片
Fig.1
The photo of the burned original detecting plate
发热烧毁
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机（如图2所示）。

设计12块也就加大了元件检测板损坏导致的停机故障的概率。

2实施方案
实施方案见表1所示。

实施一：原元件检测板电源为直流24V ，经过实际运行计算和比对，选择采用205（0.2uf ）电容替代原电容（见图3所示），并在自制的离线
元件检测板检测装置（已获国家实用新型专利，证书号第：6569594号）上进行试验（见图4），长时间通电检测更换205（0.2uf ）电容后会不会发热烧毁。

拆除原装检测板上容量104（0.1uf ）电容，更换为205（0.2uf ）电容。

通电运行检测更换205电容后报警信号正常，长时间运行正常。

图2
原元件检测板控制单元布局
Fig.2
The control unit layout of the original detecting plate
表1实施方案表
Tab.1
Implementation schedule
原因对策方法措施
元件检测板控制单元设计不合理
改变元件检测板控制方式
优化控制方式
对整流柜改造，由整流柜一共12块元件检测板改为4块进行控制
电容容量过小
提高电容容量
选择合理容量电容
对整流柜改造，拆除原装容量104电容，重新焊接容量205电容图3
电容更换图
Fig.3Capacitor replacement figure
图4在自制的离线元件检测板检测装置上测试
Fig.4
Test of the detecting plate device on the home-made
offline
Component
实施二：将每台整流柜采用集中保护控制，减少元件检测板的故障几率。

将每台整流柜12块元件检测板（如图5所示），改造后采用1块检测板集中控制3个相臂21个元件的方式实现整流柜元件保护（
如图6所示，图中椭圆圈部分），4块检测板就实现了整流柜元件保护的功能，余下的8块检测板退出运行做备
用，出现检测板故障时可及时更换缩短停机时间，保证了安全平稳供电的目标。

更换前电容器104（0.1uf ）
更换后电容器205（0.2uf
）
张中华，等整流柜元件保护的改造与推广
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Aug.2020
Vol.49.No.4（Sum 283）
2020年8月
第49卷第4期（总第283期）
云南冶金
YUNNAN METALLURGY
3效果验证与推广
1）采用先改造一台整流机组元件检测板和元
件保护的方式进行效果验证，经数据统计，改造后的整流机组因改故障误跳闸的次数由月平均1~2
次的故障几率降为0次。

2）为了保证改造后的效果，对六台整流机组产生的经济效益进行了估算：
经济效益估算：①一块元件检测板市价600元左右，以往损坏后直接换新的元件检测
板，按统计情况损坏25次计算，自己修理后节省：25×600=15000元；②改造后将共72块元件
检测板改为24块，减少了48块，节省了备品备件量，合计：48×600=28800元；③元件检测板损坏将导致整流机组发生故障跳闸，恢复运行大概需要2h 左右，整流效率由98.73%降至97.65%左右，每天供电量大概740万kWh ，1h 供电30万多kWh ，按平均电价：0.4元/kWh 计算。

减少25次停机次数将节省：300000×（98.73%-97.65%）×0.4×25×2=64800元；
支出部分：此次改造购买205电容50个，支
出10元。

检修维护人工费用每台1000元，共合计支出：10+6×1000=6010元
全年合计节省：15000+28800+64800-6010=102590元
3）通过改造推广应用后的效果验证：在本站
其它5台整流机组元件检测板和元件保护的方式进行了推广与应用，在一年内因该原因造成的整流机组误跳闸事故，由以前的25次降低到了0次，保证整流柜的可靠运行。

减少了停机次数，消除了电解直流电的平稳供送的一大隐患，确保了电解槽的生产工艺的稳定、老龄槽的安全生产，效应系数、吨铝电耗降低以及电解铝的产能产量增加。

减少了停机次数，保证了功率因素在0.95以上，每月均能得到供电局的最高功率因数返奖。

4结语
通过对220kV 降压站整流柜元件保护的改
造，针对整流柜元件保护设计的缺陷进行了修改，对元件检测板电容器合理匹配并对控制方式进行优化，解决了因元件检测板频发故障导致保护动作而引起的整流机组跳闸停机的问题。

目前在整个铝电解企业多采用类似的整流方式和整流柜元件保护装置，此方法大大改善了220kV 降压站整流机组运行效率，实现了安全平稳供电的目标，具有投资少、安全见效快的优点，值得国内电解
铝企业推广应用。

参考文献：
[1]李先彬.电力系统自动化[M].北京：中国电力出版社，2014.
[2]戴绍基.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，1999.
[3]张燕敏.电工进网作业培训教材[M].北京：中国财政经济出
版社，
2006.
图5
原元件检测板控制单元布局
Fig.5The control unit layout of the original component
detecting
plate
图6
改造后控制单元布局
Fig.6
The control unit layout after improvement
156。