有色金属冶炼厂电力设计规范 GB50673-2011
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6.5 母线、设备配置及接地

6.5.1  整流所的交、直流母线均宜采用铝母线。母线电流密度,宜按下列数值选择:

    1  直流汇流母线:

        1)铝电解铝母线,0.25A/m㎡~0.35A/m㎡;

        2)重有色金属电解铝母线,0.5A/m㎡~0.7A/m㎡;铜母线,1.0A/m㎡~1.5A/m㎡。

    2  整流所的交、直流支母线的电流密度,在满足温升要求时,铝母线取0.5A/m㎡~0.7A/m㎡;铜母线取1.0A/m㎡~1.5A/m㎡。

6.5.2  整流所的母线连接,应采用焊接。当要求拆卸检修时,宜采用螺栓连接,连接处的接触电流密度应小于0.1A/m㎡。当采用铜铝母线连接时室外的连接头,应采用铜铝过渡接头。

6.5.3  母线的配置应符合下列规定:

    1  母线相序和极性的排列应一致,母线应有区别相序和极性的色标。

    2  同一整流机组内不同整流柜宜对称布置,各机组的交、直流母线,应尽量做到长度一致。

    3  为防止直流引出线短路,宜尽量加大正、负极间距离,或采取隔离措施。

    4  汇流母线支架应采用钢支架。

6.5.4  母线伸缩接头的设置,应符合下列规定:

    1  室内直线段母线,每隔25m~35m装设1个。

    2  室外直线段母线,每隔20m~30m装设1个。

    3  母线与变压器、整流器和开关等连接处,均应设伸缩接头。

6.5.5  除直流总母线外,所有母线均应满足短路时的动稳定要求。整流所的高压交流母线,应进行共振校验。

6.5.6  单层配置的整流所,直流母线不宜配置在地沟内。

6.5.7  整流所应配置在电解车间主导风向的上风侧。当整流所与电解车间相邻时,不得有门窗相通;通往车间的直流母线穿墙隔板应密封防腐。当整流所与电解车间必须分开时,其距离应尽量缩短。

6.5.8  整流变压器应尽量靠近整流柜配置,并应符合下列规定:

    1  当整流柜与整流变压器分别设置在室内与室外时,整流柜应紧靠变压器侧墙的一侧或两侧布置。

    2  整流变压器或调压整流变压器与整流柜应配置在同一间隔或同一房间内。

    3  采用变压整流装置时,整流柜应紧靠变压器外壳的一侧或两侧布置。

6.5.9  整流变压器的防火及消防,应符合下列规定:

    1  不同机组的变压器之间,应按有关规定设防火隔墙,隔墙的高度应比变压器的油枕高出1m。

    2  各防火隔墙间隔内,应设置防火及蓄油设施。

    3  多机组的油坑,应设置公用事故油池。事故油池的蓄油量,应为单机组调压变压器与整流变压器两者油量之和的60%。

    4  整流变压器间隔消防宜采用高压细水雾、泡沫及充氮装置。

6.5.10  整流所主要设备的配置应与主接线顺序相一致。在保证安全运行、维护方便的前提下,设备之间的距离应尽量缩短。

6.5.11  直流母线不应从控制室及其楼板下穿过。有人值班的整流所,控制室与整流器室宜分开设置。

6.5.12  直流电压在125V及以下的整流器,可安装在干燥的地面上,整流器柜壳对地可不经绝缘处理,也不做专门接地,但其周围宜加操作绝缘垫。

6.5.13  铝电解整流机组直流额定电压在125V以上,重有色金属电解在250V以上,当整流器与变压器分开配置时,整流器应安装在户内或半户内,整流器应采用绝缘安装,并应满足下列安装条件:

    1  当控制柜与整流器距离小于2m时,均应采用绝缘法安装,并符合下列规定:

        1)整流器及控制柜应设置在绝缘台或绝缘层上,其绝缘台或绝缘层应能承受10倍于机组直流额定电压的直流试验电压1min,但不得低于3000V,并应具有足够的机械强度;

        2)整流器及控制柜周围1m范围以内的地面,应辅以绝缘层;

        3)整流器及控制柜最突出部分1.5m范围以内的墙壁和柱子,应覆盖绝缘层,其对地高度不低于1.7m;

        4)整流器及控制柜最突出部分1.5m范围内的电缆金属外壳、金属管道和金属结构等,当其电位与整流器金属结构电位不同时,应用绝缘层隔开;

        5)当整流器及控制柜周围设置主回路带电禁止入内的防护围栏时,本款第2)项、第3)项、第4)项中的绝缘台或绝缘层,应能承受2倍于机组直流额定电压加1000V的直流试验电压1min,但不得低于3000V,并应具有足够的机械强度;

        6)当整流器及控制柜周围没有设置主回路带电禁止入内的防护围栏时,本款第2)项、第3)项、第4)项中的绝缘台或绝缘层,应满足第1款第1)项的要求;

        7)220/380V中性点接地电源线应经隔离变压器进入整流柜(包括与主回路有电气连接的辅助装置);

        8)与整流系统主回路有电气直接连接的控制电缆或导线,应采用耐温不小于105℃的电缆或导线,耐压应按不小于元件反向峰值电压选择,且应采用不带金属外皮的电缆;

        9)整流器内应装设监视主回路与整流器柜壳之间和柜壳对地之间的绝缘监视装置。

    2  当控制柜距离整流器较远时,可仅对整流器作绝缘法安装,其安装要求见本条第1款。

    3  整流器及控制柜也可采用本规范第6.5.14条的绝缘法安装,经专用导体接地。当满足本规范第6.5.14条的要求时,整流器室的墙面和地面可不作绝缘处理。

6.5.14  铝电解整流机组直流额定电压在125V以上,重有色金属电解在250V以上,当采用变压整流装置时,应采用绝缘法安装,整流器外壳必须与变压器共同经专用导体接地,并应符合下列规定:

    1  变压整流装置应设置在绝缘台或绝缘层上,其绝缘应能承受2倍机组直流额定电压加1000V的直流试验电压1min。当整流变压器的一次侧电压为66kV及以下时,专用接地导体的接地电阻不应大于4Ω;110kV及以上时,接地电阻应满足电力电网的接地要求。

    2  在专用接地导体上装设交、直流电流互感器各一个,并设接地电流保护。保护动作时,应切断全系列机组电源侧断路器。

    3  引入整流装置的电气线路尚应满足本规范第6.5.13条第1款第7)项、第8)项的要求。

6.5.15  当整流器为无柜壳自撑式结构时,应将整流器安装在绝缘台或绝缘层上,其绝缘和电气线路应符合本规范第6.5.13条第1款各项的要求。

6.5.16  整流所各级电压交、直流系统的保护接地与中性点接地可共用接地装置。共用接地装置的接地电阻值可按其中要求的最小值确定。为避免直流漏泄电流的腐蚀,接地装置不得利用地下金属管道。接地采用铜导体时截面不得小于150m㎡。
 

条文说明

 

6.5.1  将原规范铝电解直流总汇流铝母线的电流密度由0.3A/m~0.5A/m改为0.25A/m~0.35A/m,是为了与铝电解工艺设计规范中的母线等效电流密度取得一致,并选用同一规格尺寸的铝母线。

6.5.3  母线的配置原则是便于维护、降低损耗、减少不平衡和防止短路事故等。

    1  原规范母线应涂刷区别相序和相极性的防腐色漆,这样易理解为母线表面全部刷漆。目前实际作法是仅在母线的接线端头上标注区别相序和极性的色标漆。

    2  本款在于使柜间电压相电流尽量达到平衡,以降低环流。

    3  因整流器直流引出正、负母线受位置限制,有发生短路的可能,宜尽最加大间距或隔离措施。

    4  防止混凝土支架电化腐蚀。

6.5.4  有关母线伸缩头的位置,都是以往设计沿用的数据,为便于安装、拆卸检修,防止振动、热胀冷缩拉坏变压器套管漏油等,需采用的必要措施。

6.5.5  直流汇流母线发生短路的机会非常少,即使有金属导体落在200kA及以上系列电流的正负母线上,流经此金属导体的短路电流为电解系列电流的分流电流,该导体也将很快被熔化或被电动力所抛掉。由于导体与母线间有接触电阻存在,此接触电阻也限制了短路电流。目前整流元件数量是按直流出口短路要求选择的。因此,在发生此类短路时,往往整流机组上的电流还没有来得及反应而此导体已被熔化或抛掉。

6.5.6  母线地沟易积水、积灰,难于清理,造成接地短路,还有安全和散热通风等问题,所以直流母线不宜配置在地沟内。

6.5.7~6.5.10  这几条是整流所的位置和配置原则,是从防火、防腐、通风、采光、减少占地、节省投资、减少有色金属消耗及节约电能等方面综合考虑的。

    整流变压器大多为屋外布置,机组间设隔墙,一是为检修安全,当一台检修时不影响系列其他机组的安全运行;二是减小建筑面积;三是从防火、防爆上考虑。是结合有色冶金行业电解整流所的特点,根据现行国家标准《3kV~110kV高压配电装置设计规范》GB 50060的规定而设置的。

6.5.11  直流母线周围的磁场强度较大,直流电流中也含交流谐波,从控制室楼板下穿过会影响保护、计算机系统运行、控制继电器的安全运行和对通信的干扰。

    控制室是供变电及整流所的心脏,值班人员必须保持清醒的头脑,以便正确处理事故和运行操作。而整流器室噪声较大,不宜合建在一起。

6.5.12~6.5.14  这几条是针对电解用整流装置中有外壳整流器的安装和接地所采取的方法。

    因为直流回路的漏泄电流较大,因此,对电解直流系统,应与一极接地系统等同对待,当一点对地绝缘破坏而未被发现,另一极接地短路,对人身安全和设备将造成巨大危害。由于系列电流太大,有反电势的电解槽直流侧的开关不能带负荷切断(目前还无带负荷切断大电流的开关产品),由电解系列反电势向故障点供给的事故电流,可以延续故障时间和扩大事故。在带电检修的情况下,若带电设备附近的金属外壳和结构采用低电阻直流接地,与经高电阻接地或与地绝缘相比较,对人身安全可能更加危险。

    根据以上特点,整流器安装方式有三种:第一种是整流器与变压器分开配置时,采用绝缘法安装及绝缘监视,墙和地面作绝缘处理,发出接地信号;第二种是整流器外壳靠近变压器,与变压器分不开而共同接地时,采用绝缘安装及接地保护,交直流接地保护动作切断全系列机组电源侧断路器;第三种是整流器与变压器分开配置,采用绝缘法安装及接地保护,是前两种的综合方式,整流器周围的墙和地面可不作绝缘处理。根据国内外的运行经验,直流电压在125V及以下的整流器,放在干燥的水泥地面上,对柜壳不连接地线,基本上不会发生因导体接壳而烧硅整流柜的情况。

    考虑到目前电解铝整流机组电压越来越高,无论哪种安装方式,带电检修均十分危险,所以在原规范基础上增加了整流器及整流柜周围设置主回路带电禁止入内的防护围栏的安装方式。

6.5.15  自撑式结构的整流器,因无外壳也就无所谓外壳接地,只用绝缘法安装,周围墙和地面均不作绝缘处理。安装简单,无外壳接地保护,是屋内整流器结构发展的方向,国内制造的自撑式整流器已投入运行。
 

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