有色金属冶炼厂电力设计规范 GB50673-2011
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10.1 电解车间

10.1.1  大、中型铝电解车间的车间变电所,每个变电所宜设置两台变压器,并分别由两个电源供电;每台变压器应能满足全部负荷95%的用电需要。

10.1.2  电解车间辅助系统供电宜设置第三电源。

10.1.3  车间起重机的滑触线应采用安全滑触线,宜由车间变电所不同母线段的两回线路供电,并应设置切换开关。当安全滑触线由不允许并联的多回路供电时,应在安全滑触线分段处设置稍长于集电器宽度的隔离段。

10.1.4  电解槽上电动机的配电,应符合下列规定:

    1  当电动机或配电系统绝缘破坏时,电解槽电位不得移至220/380V中性点接地系统上,也不得通过交流网络使处于不同电位的电解槽发生电的联系。

    2  不得将大地电位导入电解槽操作区,并应采取下列措施:

        1)电解槽上的电动机应经隔离变压器供电,隔离变压器的一、二次侧中性点均应绝缘,当系列电压低于1000V时,绕组间1min的工频耐压不得低于3000V;当系列电压高于1000V时,绕组间1min的工频耐压不得低于5000V;

        2)若干台电解槽可共用一台隔离变压器,应按工艺作业组划分,但电解槽数不宜超过25台,且隔离变压器二次侧供电干线应装设绝缘监视装置。隔离变压器宜组屏安装;

        3)为电解车间供电的隔离变压器应靠近电解车间安装;

        4)中性点接地系统的导体敷设高度不应小于4m。离电解车间操作地坪的4m范围内不应有接地金属构件。安装在距电解车间操作地坪4m范围内的隔离变压器二次侧的用电设备和保护、启动、控制设备应采用绝缘安装。隔离变压器亦应与其安装支架绝缘;

        5)烤槽及检修电源应经隔离变压器供电,其供电电源设备应采用绝缘安装。

10.1.5  向电解槽上电动机供电的隔离变压器容量,应按下列原则确定:

    1  一台变压器供电给1台~5台电解槽时,应按其中一台电解槽上同时工作的电动机容量之和确定。

    2  一台变压器供电给5台~25台电解槽时,且分属于N个生产组管理,变压器容量应按N台(非自动控制时)或5台~10台(计算机自动控制时)电解槽上同时工作的电动机容量总和确定。

    3  隔离变压器的容量,还应进行电动机启动和运行压降校验,变压器二次侧绕组宜有+10%抽头,阻抗压降不应大于5%。

10.1.6  引至铝电解槽的配线段,除防止交、直流相互短路外,应设隔热和防止漏槽铝水烧坏等保护措施。

10.1.7  槽控箱的控制电源,应由两个单独的隔离变压器供给,当其中一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器应保证全部用电。

10.1.8  电解厂房动力和照明配电箱,应采用防尘式,宜设置在厂房中间走廊内或厂房端部,距离电解车间操作地坪应大于4m。

10.1.9  电解车间操作地坪下,电解槽母线层内若设计照明时,照明设备应经隔离变压器供电。

10.1.10  电解车间电气设备的接地干线可利用起重机轨道,但需采取下列措施:

    1  起重机轨道及与之相连的金属结构和接地线,敷设高度距电解车间操作地坪均不得小于4m。

    2  起重机轨道接地连接线应沿厂房外墙引至接地极。

10.1.11  电解厂房起重机的吊钩应在吊钩与钢丝绳、小车与卷筒、桥架与小车间采取三级绝缘措施。每级的绝缘电阻应按系列电压检验,每100V不应小于0.1MΩ。多功能联合起重机,在机械上亦应有三级绝缘措施,且不得通过配电线路将大地电位导入靠近地面的驾驶室。

10.1.12  浓相输送系统应采用计算机装置集中控制。

10.1.13  超浓相输送系统主电机需要调速时,宜采用变频调速。超浓相输送系统应采用计算机装置集散控制,各子系统宜间断运行;信号线宜采用屏蔽线。各子系统的风机,应就近接自车间变电所的低压母线段。

10.1.14  大、中型电解车间宜作防建筑钢筋和金属构件电化腐蚀的接地。

10.1.15  沿电解厂房(包括厂房端头)40m范围内直埋的电缆当采用金属铠装电缆时应采用具有塑料外护套的电缆。
 

条文说明

 

10.1.1  大、中型铝电解车间具有起重机、真空泵和阳极提升等一级负荷。应从变电所不同的低压母线保证其可靠供电。工程中大、中型铝电解车间一般都设有两个变电所,每个车间变电所设两台变压器,并由两个高压电源供电。

10.1.2  电解槽直流系列正常工作为连续生产,正常有准备停电允许2h,但是为了保证直流停电后能够对电解槽进行必要的维护,辅助系统的交流电不能停,因此电解车间辅助供电在车间变电所内宜设置带自启动的柴油发电机作应急保安电源。

10.1.4  电解槽槽壳带有与该处直流母线相同的电位,槽壳对地电压的高低,随其在串联电解槽中所处的位置及电解槽的自然零点位置而异。如果自然零点在系列电解槽的中部,则第一个电解槽与最后一个电解槽对地电压各为直流电压的1/2,其他的电解槽对地电压依次按槽电压降低。极端情况为直流一级接地(对地电压为零),另一极的第一个电解槽对地则为全直流电压。操作工人如一手触及带电槽壳,就有发生触电事故的危险。所以电解厂房地坪应绝缘且操作地坪上4m高以内不能出现大地电位。

    车间变压器不论采用D,yn11接线或Y,yn0接线,均为中性点接地系统,如因绝缘损坏,电解槽槽壳与220V/380V系统有了电的联系,则等于该槽有了大地电位,其他电解槽上电气设备对地电压将增高,而且容易损坏,当操作人员一手触及槽壳,另一手接地,槽上的电动机等绝缘破坏,并与电解槽有电的联系时,将使电力变压器绕组与地之间形成直流通路,也有烧毁变压器的可能。所以每台电解槽需单独设置或多台电解槽共同设置隔离变压器。

    每个电解槽槽电压一般为4.2V左右,如果通过交流网络使不同电位的电解槽发生电的连接,则电解槽与电解槽间将发生直流短路(也可能发生交流短路)。在多台电解槽共用一台隔离变压器时,只有当两个电解槽上的电动机的绝缘都破坏,同时接通交流电最示目录时才会发生上述短路情况。装设绝缘监视装置后。当一个电解槽上的电动机绝缘损坏时就发出信号,以便能及时处理。

    电解槽上电动机的控制、保护设备配置在槽控箱内,槽控箱为对地绝缘安装,由对地绝缘安装的隔离变压器供电。当隔离变压器二次侧线路碰壳时,不致将大地电位引起至电解槽上的电动机。

    烤槽器为电解槽修时加热,由多个加热元件组成,其总体接线零散而不规范,相邻电解槽仍在运行生产,经隔离变压器供电,一旦绝缘破坏时,可防止交直流互窜造成设备和人身事故。检修电源也有防止交直流互窜的要求,其电源点就是烤槽器的电源点。因烤槽和检修不会同时使用,为使供电系统简单,而由同一电源同一线路供电。

10.1.6  引至铝电解槽的线路有:阳极提升电动机的动力线、槽电压和加料箱位等参数的信号线及控制线。槽上部配线应防辐射热,避免导线绝缘过早老化;槽下部配线应采取措施,避免漏槽铝水烧坏。

10.1.7  槽控箱是电解槽的控制中心,通常每个电解槽配置一个,单元性较强,每个槽控箱需要三个控制电源:一个为阳极提升机构控制电源;一个为槽控机微机逻辑控制电源;另一个为控制电源。所有为槽控箱供电的电源均经380V/220V隔离变压器供电。

10.1.11  起重机工作时,工人接触吊钩同时又接触电解槽壳的机会很多,而吊车的桥架及轨道均接地。如果不将吊钩绝缘,则会将大地电位导入电解槽操作区,操作工人很不安全。铝电解厂房环境差、多尘,有沥青烟气和腐蚀性气体,采用三级绝缘为的是提高可靠性。

10.1.13  超浓相输送系统的各子系统有互为备用的两台或以上风机,为提高供电可靠性而由变电所的不同母线段供电。子系统分散控制,全系统集中管理、间断运行,可减少能耗,降低电源容量。因输送距离长,子系统分散,就近车间变电所供电,可减少线损和压降。信号线、动力线和控制线共桥架敷设时,为防止电磁干扰造成误动作,故建议选用屏蔽线。

10.1.14  规定本条的目的,是为了防止由于直流漏电的环流,对建筑物钢筋和金属构件,特别是对潮湿的柱子基础部分钢筋产生电化腐蚀而危及厂房安全。

    本条所说的防电化腐蚀接地的作用,就是将电解直流系列中的漏电流从一处经接地网导流到另一处又回到直流系列中,避免漏电流在建筑物钢筋和金属构件中环流使其受到电化腐蚀,其做法一般有以下两种:

    1  用扁钢将电解槽的基础钢筋焊接串联并形成闭合回路。

    2  将每台电解槽的基础钢筋一根引出厂房外,每5槽的引出钢筋并联成一组后接至闭环接地网上串联开关的一端,如图1所示。

图1  防电化腐蚀接地网示意图

1-电解槽基础;2-并联钢筋;3-闭合接地网;4-串联开关

    设计时须注意以下三点:

        1)串联开关选用单极100A,作为测试接地网各段通、断状况的断接点;

        2)应与防雷接地网分开,且相距1m以上;

        3)5槽并联钢筋与闭合网亦应有1m以上空间距离。
 

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