电解铝厂220kV整流所综合自动化系统
电解铝安装及调试中应注意问题分析论文
刍议电解铝安装及调试中应注意的问题分析摘要:随着我国现在的电解铝设备的选用、安装和调试运行不仅关系到电解系列直流电流的平稳度，而且对节约能源、提高电流效率有着不可忽视的作用。
本文分析了多年经验的电解铝业整流机组电气设备安装及调试技术以供同行借鉴。
关键词:电解铝；设备；分析中图分类号： tg457.14 文献标识码： a 文章编号：前言电解铝生产属于流程型生产模式，生产过程的稳定直接影响到电解铝生产的顺利进行，其中设备、人员以及相关部门协同一致共同服务于生产。
电解铝企业的设备主要包括电解设备、铸造设备、加工设备、供电设备、净化设备等，这些设备保证了电解铝生产的正常进行。
一、整流机组电气设备安装1. 铝电解负荷对供电的技术要求(1)铝电解负荷为一级负荷，另外，电解车间的多功能天车、抽取铝液的真空泵、全厂性水泵站、整流所的自用电等动力负荷也均为—级负荷。
因此，大型铝电解厂的—级负荷约占全厂总负荷的95％。
设计电解厂供电将可靠性放在首位。
(2）正常情况下（包括检修及一般事故）不许停电；极端情况下、允许全停电30～45分钟，20％减电4个小时，10％减电12个小时。
全停电时间指电解槽的直流电源中断时间，即包括整流机组为恢复送电所需时间，故电源实际中断时间应更短。
（3）电解铝厂应有两个（或以上）独立电源供电。
（4）大型铝工业基地的电解系列电流向超大方向发展。
我国目前的大型铝厂将逐步淘汰60ka的自焙电解槽，发展为130ka至330ka的预焙电解槽，最大的可达到400ka。
而直流电压却不高，只有几百伏到一千多伏不等，整流电源是大电流、低电压的超高压直降机组。
2．电气主接线选择和安装220kv整流变电站综合自动化系统的主接线的好坏直接影响到电解铝的生产规模和公司的经济效益，因此应选择合理。
整流机电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。
因为本系统的装备因素：电压为220kv。
电解铝用超大功率整流器的设计 西安电力整流器厂黄大华张伟郝建罗宏
电解铝用超大功率整流器的设计西安电力整流器厂黄大华张伟郝建罗宏（西安710077）摘要：主要介绍电解铝用220kA、1220V、ZHS型超大功率整流器的技术参数和结构设计，以求达到高效率、低损耗、小体积、高可靠性等要求。
关键词：超大功率整流器铝电解自动稳流技术高效率Design of Superhigh Power Rectifier for Use in ElectrochemistryAbstract: This paper mostly introduces techno－ parameter and structure design of superhigh power rectifier of ZHS type 220kA/1220V for electrochemistry in order to obtain high efficiency and low waste and small volume and high reliability.Keywords:Superhigh power rectifier Electrolysis aluminium Automatic stabilized current technique High efficiency[编者按]电解铝用超大功率整流器，由于其高电压、强电流以及电解铝的工艺要求，如何使其达到高可靠性、高稳定度、高效率一直是用户十分关注的问题。
这篇文章的理论性及实用性均较好，特此推荐，值得从事超大功率电化学整流器的设计者和使用者一读。
电解铝用超大功率整流器的设计青铜峡铝厂三期工程是我国目前规模最大的电解铝在建项目。
建成后，单系列年产铝将达到14万吨，也是当前世界上最大的电解铝工程之一。
其整流电源全部采用国产设备。
国内现已建成投运的最大电解铝生产线单系列年产是10万吨的规模，除最近投运的云南铝厂采用国产设备外，其余8～10万吨级电解铝工程均采用国外引进设备。
220kV电解铝整流系统设计
昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）某年产30万吨电解铝220kV整流系统初步设计*名：***学号： *************专业：电气工程及其自动化年级： 2013级学习形式：函授▇夜大□脱产□学习层次：高起本□专升本▇高起专□函授站：昆明站目录摘要 (I)前言 ....................................................................... I I 第一章电气一次主接线设计. (1)1.1 铝电解负荷对供电的技术要求 (1)1.2 主接线方案的初步比较 (2)1.3 一次主接线系统图 (3)1.4 220kV GIS开关站配置 (4)1.5 220kV GIS开关站保护装置 (4)第二章整流机组方案确定 (4)2.1 电解工艺条件 (4)2.2 整流机组应满足生产工艺的技术参数 (5)2.3 整流机组基本介绍 (5)2.4 整流机组相数的选择 (7)2.5整流机组调压方案的选择 (7)2.6 整流机组调压方法的选择 (8)2.7 整流机组的移相 (8)2.8 额定参数计算 (11)2.9 整流机组方案的最终确定 (13)第三章整流器 (13)3.1 整流器的主要结构及技术参数 (13)3.2 整流柜工作原理 (15)3.3 整流柜主电路联结 (18)3.4 整流装置保护 (21)3.5 整流器冷却系统 (23)第四章整流所辅助配置 (24)4.1 整流所交直流自用电 (24)4.2 功率因数补偿及谐波治理 (24)4.3 整流所区域防雷及接地 (24)4.4 变压器事故油池 (24)4.5 照明 (24)结论 (25)总结与体会 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)本论文为某年产30万吨电解铝的220kV整流变电站整流系统初步设计。
主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线图，再根据电解铝的年产量及直流负荷计算出整流机组变压器组数及各项技术参数，画出主接线图，根据电解铝直流负荷及年产量计算出系列直流电压和系列直流电流。
电解厂自动化控制系统概述
电解厂自动化控制系统概述电解厂自动化和信息化程度非常高，主要由电解液工艺控制自动化系统、机组自动化系统及净液脱铜自动化系统组成，实现了电解液过滤、加热、分配，阳极板整形，阴极铜剥离、打包，残极板洗涤、分捆，阴、阳、残极板至电解槽吊装的自动化生产和控制。
一、电解液工艺控制自动化系统净化过滤机自动循环过滤循环槽中的电解液，通过循环泵打到板式换热器进行加热，而后进入高位槽，高位槽中的电解液溢流至分液槽，分液槽中的电解液经工艺管道流至电解槽，电解槽中的电解液溢流回循环槽，底部沉淀物则进入阳极泥地坑，经浓密机至压滤机，进而产出附产品阳极泥。
电解槽中的电解液经整流系统产生电化学反映，实现阴极铜的生产。
上述工艺流程都是DCS控制系统与现场自动化设备通过进行通讯，根据预设的设定值，自动实现，在电解中控室DCS控制系统上，可以监控并操作各阀门的开关、电解液的温度、泵的流量及开关、整流系统的运行。
电解中控室DCS控制系统采用西门子SIMATIC PCS 7，SIMATIC PCS 7是西门子可以应用于所有工业领域比较先进的过程控制系统。
通过安装在管道上的热电偶反馈回温度数据，并在DCS界面上显示，根据实时数据自动调节板式换热器阀门开度，将电解液温度加热至65℃。
各种类型的槽子均有液位计，液位计将信号反馈到DCS界面并显示，DCS自动调节各泵的流量，确保液位满足工艺生产的设定值净化过滤机采用西门子226 CN REL 02.01 PLC作为主控制器，与触摸屏人机界面组成自动化监控核心，实现和DCS系统的自动化通信，根据吸附作用的原理对电解液中以固体悬浮物存在的杂质进行过滤分离，达到降低电液中的有害杂质，提高电解液纯净度，总过滤面积280M2 ，最高过滤流量达360m³/h，最大压力差为0.15Mpa。
其过滤运行参数，包括流量、各阀门开关状态、进出口压力、压力差等均显示在DCS界面上。
电解整流系统采用西门子226 CN REL 02.01 PLC作为主控制器，采用完全独立的全数字化双通道稳流触发控制器--数控器LY-KD6，完成可控硅整流装置的操作和实时监控，实现整流装置和DCS系统的综合自动化。
电解铝整流系统故障与保护策略
M etallurgical smelting冶金冶炼电解铝整流系统故障与保护策略朱盛和摘要：电解铝整流系统是铝生产过程中至关重要的组成部分，其运行状态对整个生产过程的质量具有重大影响。
目前我国的电解铝主要采用铝母线电解法或者铝带极槽电解法。
本文通过对电解铝整流系统故障分析与产生原因进行研究，提出了相应的故障解决方案。
关键词：电解铝；整流系统故障；保护策略随着我国铝电解产业技术的发展，目前国内铝企业已基本实现大型预焙化，并且槽型越来越大，用电负荷呈几何级增长，给电解铝供电系统安全运行带来了巨大压力。
特别是近两年来，全国范围内出现了十多起高电压、大电流整流器爆炸事故，造成了严重的经济损失。
对于多台大电流整流器并行运行的供电安全事故的预防和保护措施，各铝厂越来越重视。
1 整流系统工作原理整流系统的工作原理是将交流电转换为直流电，为需要电能的负载提供电力。
整流系统是一种功率装置，可以将交流电转换为频率较高的直流电，并通过改变整流器的电抗值来改变电路运行频率和稳定电流，实现负载的无功补偿。
主要由主变压器、励磁绕组和电抗器等组成。
整流设备是整流电路的核心部分，其主要功能是将高压直流电流转换为低压直流电流。
整流设备一般由主控室控制，包括电控柜、主控台和开关柜等。
电解铝生产过程中需要经过多道工序才能最终形成铝产品。
随着电解铝厂规模的不断扩大和对产品质量要求的提高，电解过程所需电流越来越大。
为确保生产效率，必须在整流柜上增加整流设备或在整流柜和主控室之间增设隔离变压器。
这样做是为了防止高压绕组或变压器受损，造成安全隐患。
然而，如果电解过程中发生故障，整流柜将无法正常工作，导致生产中断。
因此，整流系统的重要性不言而喻。
根据整流原理的不同，整流器可分为多种类型，包括单相、三相、四象限和多象限整流器。
其中，单相整流器由高压绕组、励磁绕组和主控室控制电路组成；三相整流器由整流室、逆变单元和变压箱组成；四象限整流器则由变压器柜和逆变单元组成。
电解铝厂供电整流及控制技术简介
我院电解铝厂供电整流及控制技术介绍随着现代科学技术的不断发展，电解铝厂正不断向大型化，规模化方向发展，我院的供电整流及控制技术在经历了几十年的不断探索后，从设计理念和新技术的应用等方面已实现了全方位的发展和进步，目前已达到国内、外领先水平，单系列电解铝年产能已经达到40 万吨。
一、供配电及整流技术的优势及特点1、110〜330kV配电装置已以实现无油化，运行更安全、更可靠；2、多种形式的调压整流变压器得到了研制、开发和应用，整流机组实现了低能耗、低噪音、高可靠性的发展要求：1 ）双圈降压二次调压整流变压器，其优点是结构简单，制造容易、运行可靠。
2）降压自耦调压整流变压器，其优点是型式容量较小，效率较高。
3）（220kV）第三绕组调压整流变压器，其优点是型式容量最小、效率高，有载调压开关所在的第三绕组与主变是磁耦合关系，没有直接电的联系，开关的电压等级不受网侧电压等级的限制，运行可靠。
3、实现了高电压（U dn= 1530V）、大电流（单机100kA）整流装置的开发和应用：1 ）晶闸管整流技术具有响应速度快、调压范围广、节省投资等优点，对于系列电压较低的小规模电解铝厂具有很好的应用价值。
2、有载调压器开关配自饱和电抗器二极管整流技术在目前电解铝行业中应用最为普遍，也是最成熟的方案，其优点是运行可靠、便于维护。
4、整流所综合自动化装置的应用实现了电解铝厂供配电及整流机组的智能化管理和控制。
该装置具有：网络配置简洁合理；抗干扰措施完善；功能强大（将电解铝厂的自动稳流控制、模拟监控等纳入到了微机综合自动化系统中、；实现对110〜330kV配电站内的断路器及隔离开关进行远距离计算机遥控分、合闸等功能。
5、电解铝厂谐波治理技术的开发及应用具有国内、外领先水平，主要方案：1、110kV母线集中补偿；2）整流机组（220kV〜330kV）的第三绕组补偿。
二、计算机网络技术及控制水平利用计算机网络技术，实现了铝厂的现代化监控管理水平，建立了集财务资源、人事资源、物流分析、生产过程监控管理等功能的综合管理网络平台，其基本框架和功能如下：1) 通讯系统：分为厂区行政通讯、调度通讯、其它辅助通讯及全厂企业资源管理系统(Enterprise Resource Planning 简称ERP)。
电解铝厂生产流程简介
一、铝的性质及用途
二、电解生产原材料及原理简介 三、主要生产系统及其工艺
一、铝的性质与用途
1.铝的性质 铝的密度在常温下为2.7（液态时为2.3），是铜和铁的三分之 一，其熔点为660℃左右。 铝具有良好的耐腐蚀性。铝表面在空气中很快生成一层光滑 致密的氧化铝薄膜，使其内部免受氧化，增强了铝的防腐能 力。 铝是一种良好的导电材料。 铝具有良好的导热和反光性能。 铝具有良好的延展性和可塑性。 铝的再利用率高。 铝易与其他金属组成合金。这些合金既可保持铝的某些特性， 又可显著提高其机械性能。
3、铝电解质及其性质
• 在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的 重要条件之一。液体电解质即指冰晶石－氧化铝均匀熔融体， 其主要成分是冰晶石（占85%左右）。 • 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为分子 比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.4左右， 呈弱酸性。 • 冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于 冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟 化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生 产过程中是有一定损耗的。 • 冰晶石在熔点处的密度为2.112g/㎝3
氧化铝浓相输送—以压力罐为中心，以压缩空气为动力， 通过浓相管路实现把氧化铝输送到现场贮仓。
氧化铝仓库
加料
下料
浓相输送
氧化铝料仓
烟气净化系统
• 烟气净化——以除尘器为中心，利用电解生产的原料Al2O3对烟气中
的有害成分（氟化物）进行吸附（ Al2O3 +6HF=2AlF3+3H2O），利 用VRI反应器使吸附剂（ Al2O3）能够与烟气充分接触，从而达到降
220kv变电站及其综合自动化系统方案设计
220kv变电站及其综合自动化系统方案设计摘要：本文旨在设计一种220kv变电站综合自动化系统方案。
通过对变电站系统运行状态的监测和控制进行研究，本文提出了一种综合自动化系统方案设计。
该方案包括变电站的基础电气设备、保护自动化系统、监测自动化系统和辅助设备自动化系统。
同时，该方案还包括自动化系统的硬件和软件设计。
本文最后进行了方案可行性分析和实验验证，结果表明，该设计方案具有较高的可行性和实际应用价值。
关键词：220kv变电站；综合自动化系统；方案设计；可行性分析；实验验证引言：随着电力工业的不断发展，220kv的变电站已成为电力系统的重要组成部分。
变电站的运行状态监测和控制是电力系统稳定运行的重要保障。
为此，220kv变电站综合自动化系统方案设计成为研究热点。
本文将从变电站基础电气设备的监测和控制、保护自动化系统、监测自动化系统和辅助设备自动化系统等方面进行研究，设计出一种综合自动化系统方案。
同时，本文将对方案可行性进行分析，并进行实验验证。
一、基础电气设备自动化系统设计基础电气设备是变电站运行的核心，其自动化控制对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
基础电气设备自动化系统主要包括变压器、断路器、隔离开关、组合电器等的自动化控制。
1、变压器自动化控制：变压器是电力系统中最基础的设备之一，其自动化控制对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
为此，本系统将采用数字化变压器差动保护，可实现对变压器的实时监测、故障定位等功能。
2、断路器自动化控制：断路器是变电站中最主要的设备之一，其自动化控制可大大提高电力系统的稳定性。
为此，本系统将采用信息化断路器保护，可实现对断路器的状态监测、动作判据计算等功能。
3、隔离开关自动化控制：隔离开关作为保护装置的一部分，其自动化控制也是变电站综合自动化系统的重要组成部分。
为此，本系统将采用高压气体绝缘金属封闭开关进行实现。
4、组合电器自动化控制：组合电器是基础电气设备的组合，包括变压器、断路器、隔离开关等设备。
电解铝厂220kV供电整流系统中PLC的应用研究
电解铝厂220kV供电整流系统中PLC的应用研究摘要：供电车间整流机组主要采用大功率晶闸管元件的整流技术，本文就可编程序控制器PLC控制系统在供电整流系统中整流机组操作控制、机组电流自动调节稳定系统、故障信号报警记录系统应用进行分析和探讨，为提高整流机组运行稳定性提供参考。
关键词：供电整流系统：PLC；故障报警一、PLC系统的结构及模块功能PLC系统结构主要由机组计算机操作控制系统作为P连接系统主干结构，如图一所示，其是系统间数据传输及指令传递的信息通道，由各个部分的PLC连接组成；从属结构包括一个PLC系统内部的CPU处理器和各远程I/O增设模块之间的通道。
如图二T连接系统结构所示。
各模块功能主要包括：数据通信模块分别为FPUDL1模块和FPUPOD1F,其功能主要为与机柜内的CPU模块保持数据通信，并将计量数据、故障信号、以及各受控设备的位置信号等传输到计算机，并在显示屏上进行显示；机组故障信号和位置信号模块为FPUIF1，主要对220 kV的系统机组、两路电源进线、动力变压器等所有故障信号进行采集，同时还包括220 kV系统的断路器及各隔离刀闸的位置信号进行采集；机组操作指令执行和计量模块为FPUIF21模块，主要接受由计算机发出的操作指令及执行，还需要对220 kV系统中计量表计数据进行采集，系统操作指令执行和故障信号记录模块为FPUIF23模块，针对由计算机发出的系统进线和母联部分的断路器、隔离刀闸的操作指令进行执行，并对系统的所有故障信号和所有断路器、回路隔离刀闸的位置信号进行采集。
上述模块都是T连接结构中I/O模块，对相关的故障信号、位置信号和计量数据进行采集，并将其传输至CPU处理器，再对相关操作指令进行执行。
二、220KV供电整流系统中PLC的应用（一）整流机组操作控制供电整流机组主要包括:隔离刀闸、变压器有载分接转换开关、断路器以及冷却风机、油泵、水泵等辅机设备[1]。
机组操作控制有远程和就地两种方式，其中远程方式又可分为手动和自动两种,自动主要由是PLC系统负责完成操作控制。
电解铝生产过程控制系统的研究和应用
电解铝生产过程控制系统的研究和应用摘要：为了完成电解铝生产工艺的自动化改造计划，本文设计了自动化管理系统、设备监测系统、安全系统等，通过各个系统间的有效衔接，促进电解铝生产的全自动化管理升级。
首先介绍电解铝生产过程系统的构成，并研究电解铝生产过程系统，最后提出电解铝生产过程系统应用的效果与意义。
总之通过应用该系统，大大提升电解铝厂生产管理水平，形成了较为规范的全新的电解铝生产全过程控制管理模式。
关键词：电解铝；生产过程控制系统；应用引言：当前我国在生产铝制品的时候，仍旧是采取数据采集与人工监视操控的模式，在数据反馈与设备操控的过程中常常出现差错，给产品的制造造成了一定的影响。
为了解决此问题，提高电解铝的生产效益，笔者提出了一套电解铝生产过程自动化控制、系统，通过依据不同生产环节设计相应的智能化控制子系统，能够很好地提高电解铝的整体生产效率与质量。
一、电解铝生产过程控制系统的构成综合监控系统以控制对象为基础、设备管理为保障、优化流程为目标，秉承“分级控制、集中监控”理念，进行整体设计，在满足安全性、可靠性、实用性的基础上，建立面向对象、面向全局、开放式、分层分布的电解铝生产综合自动化。
系统采用单元结构，分为设备层、监控层二层构架。
1.设备层：包括变电整流、电解槽控、烟气净化、空压站、循环水、设备状态监测、智能直流电源、视频监控等，通过对现场设备状态、作业环境、生产过程的实时监测和控制，为电解系列监控系统提供全面的生产实时过程信息和控制。
2.监控层：建设一体化监控平台，全面接入上述设备层子系统，实现数据的收集汇总和信息共享，实现电解、整流的集中监控，实现各类事故预警和故障快速处理指导，实现WEB远程管理维护等功能。
为了防止系统数据传输的干扰，设备层子系统独立组网，与其他子系统物理隔离。
监控层采用开放式、双机双网络分层分布式结构，保障系统安全稳定的运行。
二、电解铝生产过程控制系统的研究1.视频监控系统为了保障电解铝自动化生产工作开展的可靠性，需要引进先进的视频监控设备，在一些重点车间与设备运行时，需要进行严密的监控。
浅谈220KV天泰变电站综自监控系统
和整变 的瓦斯 信息的实时监测及对 油色谱 的在线 分析，并可 对Ｇ Ｉ Ｓ各 部分的微 水、Ｓ Ｆ ６压 力及其温 度等进 行在线 监测 。 在能耗管 理模 块中，通过对两进 线、两动力变 、十 台整流机 组 以及 １ ０ Ｋ ｖ总配及各分配之间安装能量采集 设备 ，采集各 点 保护及 电度信 息，并通过分析进行 能耗管理 ，从 而提 高能量 的使用效率，节约生产 成本 ，方便分析用 电情况 。 站 内综合 自动监控系统还 接入 了全场 的视频 信息，并实 现 了故 障和操 作时的视频联动 功能。其中的故障分析 智能专 家系统 ，以故障树 的形式 ，对设备的故障信息进行 逐级传递 ， 系统通过 自动 进行智能分析 得 出故 障结论 ，方便运维 人员迅 速找到故障原因，提高故障处理效率 。 三、变 电站综 自监控系统的维 护 （ 一 ）建立独 立的综合 自动化通信 网络 ，并加装 防火墙 。 （ 二 ）制 定好相应 的管理制度 ，做好技术培训 ，规范系 统操作人 员行 为，加强监控系 统管理权 限，禁止 随意进入系 统进行设置或修改等。 （ 三 ）建立严格 的运行管 理体制，责任到人 ，并配备专 职技术员，对 设备进行定期巡检 。 站 内综 自监控系统功能除 实现 电解铝传统 的分散 控制和 表示外 ，通过 在调度远程控制和监 视 电解生产等信 号传输 ， 指挥 电解整流 运行 ，实现 了公 司生产过 程的全面 自动 化和集 中调度 ；实现 了对重要设备 的在线 监测；建立生产 安全保障 体系 （ 包括运行 系统的 自动防护体 系、事故预测与告警 体系 及指 导运行操 作的培训仿真体 系等 ），提高 了系统功 能的可 靠性及故障诊 断等性 能，并实现 了减人增效 。 综 合 自动化 系统 是变 电站二 次系统 在技 术 上 的重大 变 革 ，而其 中的综 自监控系统又 能够 为运 行人员快速准确 地提 供发生故 障时的详细信息及变 电站 设备 的各种参 数，使运维 人员 能依据 故障信息系统对故 障做出准确判断和 反应 ，使 电 气设备 的运行 水平及可靠性得 到有 效提升 。从而保证 了企业 供 电的安全，可靠及稳定性 。
关于电解铝用整流器主体结构与运行探讨
关于电解铝用整流器主体结构与运行探讨发布时间：2023-05-15T07:56:03.139Z 来源：《福光技术》2023年6期作者：周旗[导读] 电解铝在现代经济中担任着重要的角色，其生产过程中整流器作为核心设备的运行稳定性成为生产效率和电费成本的重要影响因素。
身份证号：1305031****9150635摘要：电解铝产业是重要的现代基础产业，在其生产过程中，整流器作为核心设备的运行稳定性对于生产效率和电费成本都有着重要的影响。
本文从整流器主体结构和运行两个方面进行探讨和分析，介绍了整流器的运行原理和常见故障，同时提出了优化整流器结构和提高运行效率的策略，为电解铝生产的稳定运行提供了有益的参考。
关键词：电解铝；整流器；主体结构；运行电解铝在现代经济中担任着重要的角色，其生产过程中整流器作为核心设备的运行稳定性成为生产效率和电费成本的重要影响因素。
在整流器的主体结构和运行方面的优化和改进，对于提高整体生产效率和降低成本有着重要作用。
因此，本文从整流器的主体结构和运行两个方面进行探讨和分析，旨在为电解铝生产提供有益的参考。
一、电解铝用整流器主体结构与运行的概念电解铝生产过程中，需要使用电解池来进行电解反应。
因此需要用到整流器来提供稳定的电源。
整流器主体结构通常包括变压器、整流器桥、滤波电容、电感等部分组成。
整流器的运行通过将交流电转换为直流电，进一步保证了电解池中的电流稳定性和质量。
整流器的运行原理是通过变压器将高压的交流电转换为低压的交流电，然后再通过整流器桥将交流电转换为直流电。
滤波电容和电感用来消除交流电中的杂波，进一步提高直流电的稳定性。
为了保证电解铝生产的稳定性和效率，整流器的运行参数需要进行严格的控制和调节。
总的来说，电解铝用整流器主体结构与运行相辅相成，是电解铝生产过程中不可缺少的关键部分。
正确地使用和维护整流器，可以有效提高电解铝生产的质量和效率。
二、电解铝用整流器主体结构与运行的优点电解铝生产是一种高度自动化的生产过程，整流器作为其中的核心设备，其主体结构和运行有以下优点：1. 整流器主体结构紧凑、可靠，由于直流电流的特性，整流器的输出稳定可靠，提供给电解槽的电流质量高，能够满足高质量的电解过程需求。
220kV大型电解铝整流变压器概论
小
结
降压自 耦式 中性点 调压 整 流变 压器将大量 使用在 220kV 主 调合 一整流变压器项目中
图 1 和图 4 是 110kV 直降式整流变压器采用
第2期
张
洪、 张
明 : 220kV 大型 电解铝整流变压器概论
5
括局部放电电压 ) 、 内部过电压和外部过电压对变压 器绝缘的作用均应以试验电压进行考核 , 为此 , 整流 变压器的试验电压值就是其绝缘水平。 该变 压器 的绝 缘水 平为 L I950 AC395/ L I400 AC200/ AC45/ AC5。 3. 1. 1 开关恢复电压是长期工作电压作用下值得 注意的技术问题 220kV 整流变压器在长期工作电压作用下 , 最 大的问题是有载调压频繁。 在有载开关的范围开关动作过程中 , 调变与整 流变的连接桥梁 有载调压回路, 会出现数毫秒 的断电时间 , 此时悬空的调压绕组与邻近绕组及油 箱分别存在一个电容耦合 C 1 和 C 2 ( 如图 5 所示 ) , 产生对应的电容耦合电位差, 该电位差称为恢复电 压。 ( 1) 恢复电压计算公式 U+ = ( UT 2 Uj C2 Uj + ) + ( @ )2 2 C 2 1 + C2 2 3 ( 2)
综合自动化系统在电解铝整流供电过程中的应用
M etallurgical smelting冶金冶炼综合自动化系统在电解铝整流供电过程中的应用邹珊珊摘要：本文主要对综合自动化系统在电解铝整流供电过程中应用情况进行分析，尤其是对整流供电综合自动化系统的组成、结构和电解铝整流系统中变电站自动化技术的具体等进行详细的分析和阐述，对其整个整流供电自动化模式和技术进行探讨，并且根据实际情况对面向对象技术中的分散式综合自动化系统110kA的系统功能、软硬件配置以及运行要求等方面进行分析，在综合自动化系统的应用下，其装置中数据的传输更为及时和快速，对电解供电系统运算稳定、配电安全、节能降耗等方面均有明显的提升。
关键词：电解铝整流系统；自动化技术；变电站；设计应用变电站自动化技术的应用是为了对系统的分布式和开放性以及设备保护和监控提供更好的保障，在全面微机化的综合自动化的控制下，其能够实现整流变电站的运行安全和效率，增加工作的可靠性，从而全面提升整流变电站运行管理上的自动化水平。
自动化是国家现阶段科技和经济发展下的产物，也是提高工作效率，降低人力因素错误的有效措施，综合自动化系统在电解铝整流供电过程中应用是时代进步的产物也是现今电力系统运行中的重要组成部分。
因此，以下从实践角度出发，对自动化技术在电解铝整流系统中的应用进行分析和探讨。
1 变电站自动化技术的组成变电站自动化技术的出现是变电站测控实现局部到整体的转变成果。
随着社会的不断发展和科技的进步，面向对象技术成为现阶段的流行趋势，不能只考虑某一个量，而是为完成特定功能同时保障系统的开放性为其配备完整的保护和监控装置。
变电站自动化技术能够实现监控设备和一次性设备的结合，进而能够对每个对象进行保护、监控、操作、闭锁等一些列功能。
TranSys系统是变电站自动化技术的核心，其主监测站是双机结构，现场控制层保护监控是单元式装置。
在以太网上级调度中心中装置中的数据能够被及时的上传到监控中心的网络中，然后，能够依据不同的数据对变电系统电气运行的实时状态进行监控，面对异常情况能够及时的发出警报，缩短寻找故障的时间提高电气运行的可靠性和安全性，也能够提高变电系统检修效率。
220kV大型电解铝整流变压器分析 黄春燕
220kV大型电解铝整流变压器分析黄春燕摘要：电力系统在我们生活之中随处可见，发挥着不可忽视的重要作用，而220KV大型电解铝整流变压器作为电力系统整流的重要装置，其重要性不言而喻。
整流变压器是整流设备的电源变压器，在其进行输出时是从正方和副方两个位置来进行输出的。
正方是进行原方输入交流，副方是利用整流原件来进行输出直流的。
整流变压器是人们在应用过程之中最为广泛的一种。
而220kv大型电解铝整流变压器则是其中较为常用的一项。
所以，本文将会对220KV大型电解铝整流变压器的特点和功能进行详细介绍，并分析其工作原理和在市场中的价值。
关键词：电解铝整流；变压器；安全性引言：随着电在我们日常生活中的不断应用加深，电力系统也不断的发展升级，现在电力系统正逐渐的向着大型化、专业化的方向发展，220KV大型电解铝整流变压器就是其中之一，但随着电解铝整流变压器的不断增大，与之相随的变压箱的体积也越来越大。
这就产生了一系列的发展难题。
例如：根据国家在变压器方面的标准，要求生产厂家必须将220KV变压器全部抽空为真空，这就大幅增加了电解铝整流变压器的生产难度，提高了生产的成本，众所周知，用铝材料应用于电力系统中，是因为铝材料的导电性良好，但是铝材料的耐用程度不高，因此在生产中所产生的安全问题也是我们要考虑的问题。
一、220KV大型电解铝整流变压器的工作原理1.电解铝装置原理电解铝的原理实际上就是通过将铝材料进行电解从而获取原铝。
现代工厂电解铝大多是采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。
其中的溶剂便是熔融状态下的冰晶石，而溶质则是氧化铝。
在电解过程之中是将铝液作为阴极，将碳体素作为阳极。
在通入较强的电流与高温状态下，电解装置内的电解槽将会发生电化学反应从而发生电解。
其主要方程式便是2Al2O3==4Al+3O2。
阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极：Al3++3eˉ=Al。
2.整流变压器的工作原理整流变压器的电流非常大，因此在原理方便大多与电炉变是相类似的，二者之间存在着较多的相同之处，整流变压器最大的特点就是二次电流进行创新突破，变为正弦交流。
电解铝厂自动化现状和优化措施研究
电解铝厂自动化现状和优化措施研究摘要：近些年随着经济全球化程度的加深，为推动我们国家电解铝厂实现工业自动化和工业智能化创造了良好的发展条件，同时加上诸多自动化器械和自动化系统在电解铝厂生产系统中的广泛应用，为电解铝厂企业完成综合性和全面性的工业自动智能化提供了极大的便利。
当下电解铝厂在推广自动化生产的过程中面临着一些困境，电解铝厂企业可以通过提高电解铝企业工业自动化和智能化的应用程度、利用人工智能化改善电解铝企业一线员工工作环境、提升电解铝企业自动化和智能化系统的协同性等一系列措施，为电解铝厂实现工业自动化和工业智能化的发展奠定坚实的基础，从而提高我们国家电解铝厂的自动工业化发展水平。
关键词：电解铝厂；自动化研究；优化措施引言目前我们国家的电解铝企业受到了全球经济下行压力的冲击，电解铝企业在经营和生产中面临的压力越来越大，为了缓解电解铝企业在生产经营中的压力，电解铝企业必须要从依靠传统的以人工生产经营管理为主的模式向着工业自动化、智能化为主的方向进行转变和升级。
电解铝企业可以把人工智能和云计算大数据以及生产自动化智能化系统应用到经营和生产活动中来，实现电解铝企业的人员优化，提高电解铝企业的车间生产效率和产品质量，切实有效的降低电解铝企业生产运营成本，为电解铝企业实现全面的工业自动化和智能化创造有利的条件。
一、当前我国电解铝企业工业自动化应用概述1我国电解铝企业工业自动化应用现状。
我们国家早在上个世纪就已经开始在有色冶金工业中应用了工业自动化技术，当下自动化工业设备在我们国家的电解铝厂中的应用范围比较广泛、工业化设备的普及率占比也高。
电解铝厂自动化系统主要包含铝电解槽控系统、生产车间PLC自动化控制系统和视频监控系统，这些都是通过以太局域网络链接到生产控制中心，实现电解铝厂工业自动化和生产智能化的操作。
铝电解槽孔系统可以对企业在生产过程中产生的数据进行实时的监控、全面统计和数据采集，并对采集到电解槽的各项生产数据进行科学的分析，对于一些异常的电解槽可以快速的发现问题并解决这些问题，把电解铝生产过程以一种直观可追查的形式展示给生产操作人员和企业管理负责人。
电解铝晶闸管整流装置技术
晶闸管整流装置技术协议书二00七年十二月附件1技术规范一、总则1．本技术协议书适用于铝硅钛合金示范项目五套整流器及其附属设备的设计、制造、试验、包装、运输、交货、现场验收等方面的技术要求及相关的伴随服务，供方应按照本技术协议书中所述条款，在工程设计、制造、验收和培训等方面为需方提供满意的服务。
2．供方应完全遵从技术协议书的要求为需方提供优质的产品和满意的服务。
3．本技术协议中所采用的标准如与现行国标或IEC标准中的技术要求不一致时，应按较高标准执行。
4．整流器与变压器之间的配合问题，由需方协调设计单位、整流柜制造厂、变压器制造厂进行图纸配合。
二、使用条件1、环境条件：（1）年平均温度 6.6℃（2）最冷月平均温度及湿度 -13.0℃（3）最热月平均温度及湿度 21.9℃（4）极端最高温度 37.3℃（5）极端最低温度 -32.8℃（6）年最大降雨量 579mm（7）年平均降雨量 361.7mm（8）年平均降雨量 361.7mm（9）主要风向及其频率冬季 C11.9% N18%全年 C21 N15%（10）冬季平均风速 3.0m/s（11）夏季平均风速 2.4m/s（12）大气压力冬季 90.2kPa夏季 88.94kPa（13）最大积雪深度 22cm（14）日平均温度≤5℃的天数 166d（15）标准冻深 1.6m（16）污秽等级： IV（重污秽区）（17）安装地点：户内2、供电电网参数：（1）系统额定电压： 220 kV（2）频率：50±0.4HZ（3）系统电压范围：220-5% --- 220 +5% kV（4）系统接地方式：大电流有效接地系统（5）220KV母线三相短路电流：Imax= A Imin= A3Imax= A 3Imin= A（6）爬电比距：3.1cm/KV三、装置用途：铝电解生产直流电源四、电解系列参数系列直流电流 330KA额定直流电压 660V五、配套的调压整流变压器参数1、5台整流变压器移相为0°、±6°、±12°或（+27°、-3°）、（+21°、-9°）、（+15°、-15°）、（+9°、-21°）、（+3°、-27°）。
电解铝厂生产流程简介
（一）、动力系统
• 动力系统主要任务：就是负责公司内部所有单位的 （生产和生活）用电、用水和用风，并负责电解槽 计算机控制系统的维护。
1.整流系统 A、工艺流程：由电厂来的110kV、220kV电压经动力变压
器，变为铝厂所需的10kV电压；通过调压变压器及整流 变压器利用二极管的单向导通性能将交流电变为直流电 以供电解铝的需要。 B、工艺流程图
3、铝电解质及其性质
• 在电解生产过程中，液体电解质是保证电解过程能够进行的 重要条件之一。液体电解质即指冰晶石－氧化铝均匀熔融体， 其主要成分是冰晶石（占85%左右）。 • 冰晶石中所含氟化钠摩尔数与氟化铝摩尔数之比，称为分子 比。正常生产过程中，电解质的分子比一般保持在2.4左右， 呈弱酸性。 • 冰晶石理论上讲，在电解过程中是不消耗的，但实际上由于 冰晶石中的氟化铝被电解液中的水分分解，或自身挥发；氟 化钠被电解槽内衬吸收以及操作时的机械损失等原因，在生 产过程中是有一定损耗的。 • 冰晶石在熔点处的密度为2.112g/㎝3
氧化铝
冰晶石
氟化盐
阳极炭块
电解槽 废气 阳极气体 铝液 气体净化 送铸造 载氟氧化铝
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#相关技术#电解铝厂220kV整流所综合自动化系统张斌(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了TranSys-220变电站综合自动化系统在电解铝厂220kV整流所中的应用。
关键词:电解铝厂;整流所;自动化系统中图分类号:TM631+.30、TP273文献标识码:B文章编号:1002-1752(2008)10-73-4Automatic system220kV rectifier station for aluminium smelterZHANG Bin(Shenyang Aluminium and M agnesiumEngineer ing and Research I nstitute,Shenyang110001,China)Abstract:This paper discus ses the application of TranSys-220transformer substation automatic system i n transformer substati on for220kV recti fica-tion stati on.Key words:alumini um smelter;rectifi cati on station;automatic system霍煤鸿骏铝厂新建23万吨电解铝厂220kV变电整流所,由三部分构成。
一部分为220kV GIS户内配电装置;一部分为由6台ZHSFPT B-110800/ 220直降整流变压器、12台ZHWF-2@40000/ 1200整流柜;另一部分为220/10kV总降压站。
电解铝厂电解槽要求连续工作,而供电设备的效率、可靠性和利用率将成为操作者最为关注的因素,因此, 220kV变电整流所尤其需要一个完善的综合监控系统,以实现对整流所的综合自动化管理,确保安全、平稳供电。
T ranSys整流所综合自动化系统采用以SEL微机保护装置和PM L系列单元智能监控装置为核心的通信网络。
该系统除提供完整的保护和监控功能外,还具有全面的事故报警、记录、分析功能。
由于该系统采用单元结构,实现集中控制,分散安装,因此,结构简洁,功能全面,可靠性高。
本综合自动化系统采用开放式、双机双网分层分布式结构,保护与监控之间、保护与保护之间、监控与监控之间相互独立设置,且装置本身工作不依赖于通讯,10kV分配电所的通讯利用智能通讯处理器接入上位机,上位机之间的通讯采用高速以太网,并预留扩充接口,以W INDOWS2000操作系统作为操作平台,采用标准的CLIET/SERVER方式,以TCP/IP为通讯协议。
能实现局域网网络上的文件传输、资源共享、打印共享、数据库查询、集中监控等多种功能。
该系统具有一般微机远程监控系统的所有性能指标,抗干扰能力强,测控容量大,控制精度高,安全性好,系统的年可用率大于99.99%,系统的平均无故障运行时间大于50000小时。
1系统配置整流所配电系统如图1所示。
220kV户内配电装置采用双母线供电系统,设两回进线,1个母联,2组电压互感器,9回馈出线,两回进线各设一组计量用电压互感器。
220kV配电装置共有13个间隔,保护单元配置于220kV户内配电装置相应的间隔内。
对于220kV进线、母联、整流变、动力变,为了提高系统的可靠性和电气维护的方便,以单个间隔(共12个)为对象,独立设置监控(DI、DO、AI),不允许把不同间隔的DI、DO、AI混合接入一个保护单元中,保护单元采用交流采样技术,直接测量全部电参数和计量功能,具有高次谐波分析功能,同时具有电压电流故障录波功能。
收稿日期:2008-01-28整流系统共设6套整流装置,每套整流装置由一台调压整流变压器及两台硅整流柜及相应辅助设备构成一套独立的整流系统,并分别配置于独立的间隔内,每套整流装置的保护单元配置于各自的整流装置间隔内。
每套整流保护单元含一套PLC控制系统,PLC与综合自动化系统之间采用光纤通信,PLC采集的所有报警信号及状态信号(含变压器油风冷却器、整流柜水风冷却器、直流大电流刀开关、直流传感器、有载调压开关等设备的工作状态及控制信号)都能进入站级微机,站级微机通过PLC直接设定和调整直流系列的输出和远控,PLC 开关量点数为64点,模拟量点数为16路输入4路输出。
10kV动力用电系统采用双回进线、单母线分段,每段母线均设置电压互感器,保护监控单元安装在高压柜内,设就地及远控把手,远控由上位机完成。
在主控室内设置微机模拟监测屏,模拟屏的微机与上位机通讯,在模拟屏上安装相应的显示仪表、有载调压开关位置指示器、紧急跳闸按钮等,直观显示变电站和整流系统的运行状态。
急停按钮完全独立于综合自动化系统,采用控制电缆直接作用在断路器的跳闸线圈上。
1.1综合自动化系统网络结构在本工程T ranSys系统中,系统结构层次清晰简洁,分为三层:主控层、通讯管理层和现场控制层。
主站监控层采用双机结构,监控网络和监控主机不仅是双冗余的,而且是完全对等的。
微机上编写相当复杂的规约转换软件,现场控制层保护监控装置为单元式,装置中的所有数据都能上传给监控微机,并能够以远动方式通过以太网向上级调度中心或其他监控中心发送电气运行实时状态图、测控参数表及事故信号、预警信号等。
T ranSys系统采用双微机、双通信网结构,大大提高了系统的可靠性和可用性。
从系统结构图可以看出,每一个保护和监控装置都通过完全不同的通信网络与两台微机独立连接,监控微机是双冗余的,任何一个通路出现故障,或者任何一台微机出现故障,均不影响系统的可靠运行。
由于两台微机具有完全相同的功能及运行条件,在操作使用中,只需要通过操作员口令设置不同的操作级别体现差别。
T ranSys系统实现了真正的双机完全独立,使任何一台计算机均能负担全部监控功能,并能相互备用,是提高系统可靠性的关键。
1.2硬件系统配置霍煤鸿骏整流所综合自动化系统在硬件上采用了冗余技术,即双服务器方案。
两台服务器通过站级以太网互为热备用,但在系统正常运行时,只有主服务器进行信息处理,备用服务器则监视主服务器的工作并自动保持自己的数据与主服务器同步。
一旦主服务器出现故障,备用服务器将立即自动升级为主服务器。
为了提高变电整流所整个系统的可靠性,另设一组相对独立的微机模拟屏并保持在运行中的独立性,当计算机监控系统因故障退出运行时,利用模拟屏实现开关的切合闸。
1.3软件系统配置霍煤鸿骏整流所综合自动化系统采用PecStar 后台监控软件,PecStar具有的兼容性和大容量性,应用在大的变配电系统的综合自动化上更能显示出其优越性,PecStar具有以下特点:¥开放性:PecStar遵守公认的开放性标准,方便系统的维护、扩充和升级,可与其他系统实现无缝集成,可与其他计算机网络(如电力局调度、总监控中心等)互联。
¦安全性:PecStar能满足长时间连续稳定可靠运行的要求,保证数据的完整性和一致性,防止来自系统自身的意外或人为的误操作,PecStar在所有现场均一次性投运成功,所有系统运行至今没有出现过一次计算机死机或系统崩溃现象。
§功能完备性:PecStar除包括基本的SCADA 及必备功能外,还包括分时计费、智能操作票、电能质量分析、微机防误操作等功能,是企业内部审核和运行管理最可信赖的朋友。
¨实时性:PecStar满足对实时性的要求,系统响应时间足够短。
©用户友好性:PecStar用户界面简捷、直观,方便用户特别是不太熟悉计算机的用户使用。
1.4微机控制、保护、测量、计量装置220kV系统采用原装进口的SEL保护和原装进口PM L监控装置ION7550,10kV系统采用PMC 系列设备,主系统组成双网通讯,10kV总配设备直接与主控室通讯,10kV分配设备分别设置通讯管理器,采用光纤通讯上送信息到上位监控主机。
微机保护装置对站内所有的电气设备进行保护,包括变压器保护,母线保护。
微机控制装置可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器调压开关进行远方操作。
微机测量、计量装置可采集状态数据,模拟数据和脉冲数据。
2系统的功能霍煤鸿骏整流所综合自动化系统以Window s 2000为操作系统平台,全Window s中文界面。
监控主机通过高速以太网联网。
监控系统功能严格遵循电力系统行业标准。
主要有以下功能:(1)数据采集¹每一回路或设备的U、I、P、Q、Cos U、kWh、kVARh、f、谐波、温度量等各种实时数据;º开关和隔离刀闸状态、保护信号和接点状态、变压器调压开关位置等各种状态量;»整流系列的直流电压、直流电流、控制电流、偏移电流、整流机组、水冷却器、油风冷却器运行状态等各种参数通过PLC采集数据;¼图形CAD提供实时主接线图、趋势曲线、设备运行状态等显示。
运行状态画面有:主系统运行状态整流机组运行状态水风冷却器运行状态油风冷却器运行状态10kV总配运行状态10kV分配运行状态其他需要显示的运行状态画面。
(2)事故报警和记录功能¹1ms顺序事件记录(SOE);º上位机设定U、I、P、Q、Cos U、f的上限、上上限、下限、下下限的限值,越限报警;»开关量变位报警;¼分类记录报警事件的日期和事件;½报警事件启动事故追忆;¾控制操作记录、保护动作记录、系统设置记录、通信故障记录;¿220kV系统96周波故障录波;À220kV系统63次谐波测量和越限监视;Á其它要求的记录。
(3)统计分析、报表、打印等(甲方提供系统图纸,详细内容可根据甲方要求进行相应修改)¹提供计算工具,分类整理实时采集和记录所有电量;º分时计费;»小时、日、月、年电能统计;¼用户定义的最大值、最小值、电压合格率、负荷率统计;½根据用户提供的报表格式和计算方法;¾所有画面打印、报表定时和召唤打印、事件打印;¿实时数据库和历史数据库保留两年记录;À6台整流机组A、B柜直流电流,每机组总直流电流,系列总直流电流、直流电压、电流小时、电压小时、功率小时,每小时打印平均值或累加值、电流、电压曲线;Á有载分接开关每天动作次数及累计动作次数及断路器动作次数;Â铝厂要求的其它报表。
(4)定值设定功能¹上位机显示和设定保护定值、保护投入和退出情况;º对整流机组和整个整流系列的直流电流、稳流环节进行控制和调节参数设定。
单机组细调直流电流,不影响总直流电流;»显示各机组控制绕组电流、偏移绕组电流。