柯旬勇，袁利燁，段慧琴

（1.青海西部水電有限公司，青海 民和 810800；2.青海高原有色金屬研發(fā)有限公司，青海 西寧 810007）

1 概述

本文通過(guò)詳細(xì)介紹青海西部水電有限公司二期電解鋁420KA電解槽的設(shè)計(jì)參數(shù)及采取的有效措施，將系列頑固性直流接地問(wèn)題成功解決、消除，最終系列接地電壓處理至15V左右（安全電壓范圍內(nèi)），取得了一定的成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)寫(xiě)出來(lái)與同行進(jìn)行分享和探討[1]。

2 頑固性直流接地問(wèn)題現(xiàn)狀調(diào)查

鋁電解槽供電方式是一種特殊的不接地直流供電系統(tǒng)，通過(guò)系列母線的電解槽構(gòu)成回路。

（1）由于受420KA電解槽設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)限制，西部水電有限公司二期電解鋁420kA電解系列南北廠房（電解三、四車間）各136臺(tái)電解槽，直流電通過(guò)動(dòng)力車間二期整流變壓器和整流機(jī)組進(jìn)入生產(chǎn)系列，4501#槽為進(jìn)電端、3101#槽為出電端形成一個(gè)回路[2]。正常情況下，系列母線和電解槽等部位絕緣良好時(shí)，用1000VA絕緣電壓表測(cè)量時(shí)（要求絕緣電阻超過(guò)5MΩ以上），電解系列母線的零點(diǎn)，即系列母線上電位對(duì)大地電壓為零，一般在4834#和3434#電解槽之間母線上[3]。

（2）但在鋁電解正常生產(chǎn)中，系列母線零點(diǎn)漂移情況經(jīng)常發(fā)生，表1為西部水電有限公司二期電解鋁420kA電解系列電解槽測(cè)量單臺(tái)電解槽對(duì)地電壓值：通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)可以得出，3225#電解槽對(duì)地電壓最接近0V，所以，420kA系列電解槽零點(diǎn)已經(jīng)漂到3225#附近。

表1 某次測(cè)量各槽母線對(duì)地電壓值，V

注：4501-4534、4601-4634、4701-4734、4801-4834為南廠房（電解四車間），3101-3134、3201-3234、3301-3334、3401-3434為北廠房（電解三車間）

3 原因分析

直流接地的主要原因是系列母線和電解槽由于絕緣損壞接地引起，通常是多個(gè)接地點(diǎn)共同作用的結(jié)果。具體常見(jiàn)的接地點(diǎn)位置、接地方式也是多種多樣，表現(xiàn)的原因也是五花八門[4]。通過(guò)對(duì)西部水電公司二期420kA電解系列頑固性接地問(wèn)題的排查，總結(jié)出現(xiàn)場(chǎng)接地原因主要表現(xiàn)在：

（1）引起電解槽系列接地的因素比較復(fù)雜，如母線與電解槽支撐處絕緣損壞、槽殼與地坪接觸、電解槽打殼系統(tǒng)絕緣損壞、下料管絕緣損壞、煙道絕緣損壞、槽殼四周同管道接地點(diǎn)與母線（含槽體、支撐槽體的鋼件等）碰觸、母線支撐處絕緣損壞等等，能使母線和電解槽與大地構(gòu)成通路，都會(huì)造成電解系列接地。

（2）西部水電有限公司二期電解鋁420kA電解系列長(zhǎng)期存在頑固性接問(wèn)題，直流接地電壓居高不下，均會(huì)導(dǎo)致電解槽電能損耗增加和供電的安全隱患，接地現(xiàn)象頻繁，而且實(shí)際生產(chǎn)中多處接地的現(xiàn)象并存。

（3）接地方式：電解槽及系列母線由于供電是一種不接地的直流供電系統(tǒng)方式，其接地情況可歸為下列兩種情況。

①整個(gè)系列母線和電解槽只有一處接地，但其接地后系列母線供電系統(tǒng)與大地并不會(huì)形成回路，故也就不可能有電流流入大地，這種接地只會(huì)引起系列母線的電位零點(diǎn)移動(dòng)，即零點(diǎn)漂移。②在實(shí)際生產(chǎn)中，系列母線及電解槽的接地點(diǎn)一般是多個(gè)接點(diǎn)并存，其零點(diǎn)的位置是由各個(gè)接地點(diǎn)共同作用的結(jié)果。因此在實(shí)際中經(jīng)常遇到零點(diǎn)漂移后，在零點(diǎn)所在的電解槽或系列母線上，并沒(méi)有找到或發(fā)現(xiàn)有接地點(diǎn)，但很可能在相鄰的電解槽上找到接地點(diǎn)。

4 采取的措施

根據(jù)以上接地原因的分析，對(duì)于西部水電公司420kA直流系列頻繁、頑固性接地的狀況，公司制定以下處理措施，并有序開(kāi)展420kA直流系列接地處理的工作，解決420kA直流系列接地的安全隱患。

4.1 人員組織措施

成立電解三、四車間工作分隊(duì)，每個(gè)工作分隊(duì)下設(shè)兩個(gè)工作小組，每名組員完全具備接地排查工作的安全保護(hù)、技術(shù)操作能力，要求人員必須固定，分工明確并定責(zé)。全面清理每一處絕緣部位的雜物，并檢查每一處絕緣部位的絕緣部件是否完整可靠，對(duì)于不可靠的絕緣件詳細(xì)記錄其位置和規(guī)格型號(hào)以提高更換絕緣件的工作效率。

4.2 安全措施

接地排查作業(yè)人員必須進(jìn)行專項(xiàng)安全教育培訓(xùn)，隱患排查工作開(kāi)展前須辦理工作票，并嚴(yán)格落實(shí)票面安措。

（1）隱患排查、處理工作中須穿戴齊全合格的勞動(dòng)保護(hù)用品（眼面罩、絕緣手套、絕緣靴）。高處作業(yè)時(shí)須佩戴系掛安全帶，使用扶梯時(shí)必須底部留人扶穩(wěn)扶梯，并做好防接地絕緣措施。作業(yè)過(guò)程中須指派專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，并在工作票安措中寫(xiě)明監(jiān)護(hù)人姓名，監(jiān)護(hù)人員熟悉接地隱患排查安全技術(shù)注意事項(xiàng)。排查處理接地隱患時(shí)，不得徒手操作，須使用絕緣工具（干效應(yīng)棒、膠木棒等），拆卸煙管等部件螺絲時(shí)，必須對(duì)扳手進(jìn)行絕緣處理或?qū)χ苓吔饘俨考M(jìn)行絕緣隔離。操作人員嚴(yán)禁打開(kāi)風(fēng)格板直接踩踏母線操作，必要時(shí)須鋪設(shè)絕緣膠皮。電解槽周邊穿行時(shí)，須將工器具置于胸前位置，防止在行動(dòng)、操作過(guò)程工器具與鋼柱、橋架等部位相接處導(dǎo)致短路、傷人。

（2）操作時(shí)不得用鐵質(zhì)（導(dǎo)電）工器具將電解槽與地坪、風(fēng)格板、相鄰電解槽、廠房鋼結(jié)構(gòu)相接觸。車間出鋁作業(yè)時(shí)兩車間相對(duì)應(yīng)的工區(qū)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)出鋁時(shí)間，尤其是一工區(qū)、五工區(qū)、二工區(qū)、六工區(qū)，當(dāng)班負(fù)責(zé)人應(yīng)相互溝通協(xié)調(diào)好，嚴(yán)防接地電壓過(guò)高出鋁時(shí)抬包同時(shí)接地出現(xiàn)放炮打火現(xiàn)象，造成人員傷亡和設(shè)備損壞。槽上部更換氣缸或添加氟化鋁時(shí)嚴(yán)禁使用鋼絲吊繩，必須使用絕緣吊帶，防止天車與電解槽接觸，發(fā)生短路。天車爬梯扶手加裝絕緣或天車工上、下爬梯時(shí)必須戴絕緣手套。嚴(yán)禁天車工、檢修維護(hù)人員從槽上部上下天車或檢修。嚴(yán)禁將任何工器具放置在風(fēng)格板上或電解槽附近，應(yīng)及時(shí)擺放在工器具指定位置。電解操作工將大鉤或其它鐵質(zhì)（導(dǎo)電）工器具在電解槽與地坪之間縫隙處校正。槽間使用工器具時(shí)與立柱母線連接，更不許工器具同時(shí)連接相鄰立柱母線。預(yù)熱工器具時(shí)將工器具一頭直接放置于出鋁口，另一頭放置于水平地面。

4.3 技術(shù)措施

按照位置劃分為兩部分，即以電解廠房的平臺(tái)為界限，電解平臺(tái)下沿以上（含電解平臺(tái)下沿）為B部分，電解平臺(tái)下沿（不含電解平臺(tái)下沿）以下為另A部分。

（1）技術(shù)操作要求：每處絕緣件四周（包含絕緣件四周的縫隙、孔洞等）必須進(jìn)行全面清理，與其他部位緊密接觸無(wú)法清理的位置除外，全面清理后的標(biāo)準(zhǔn)：絕緣件周圍無(wú)任何雜物。對(duì)于絕緣件有損壞的也要全面清理，達(dá)到絕緣件周圍無(wú)任何雜物的標(biāo)準(zhǔn)，并在清理后詳細(xì)記錄損壞的絕緣件的位置和規(guī)格型號(hào)，在當(dāng)日工作結(jié)束后以書(shū)面形式總結(jié)，對(duì)于能移動(dòng)的絕緣套管必須在清理過(guò)程中將能移動(dòng)后裸露部位完全清理干凈。

（2）工作中針對(duì)每臺(tái)電解槽開(kāi)展全面清理工作，每臺(tái)電解槽按先B部分后A部分逐臺(tái)整體排查并保持全面清理結(jié)果；同時(shí)次日工作開(kāi)始時(shí)對(duì)前一日工作交匯處電解槽進(jìn)行復(fù)查，確保工作質(zhì)量。

4.4 其它要求

動(dòng)力車間主控室密切關(guān)注直流系列接地變化情況，在出現(xiàn)電解系列電壓沒(méi)有大的變化，而電解三、四車間電壓有變化時(shí)及時(shí)通知車間，并在當(dāng)班工作日志中詳細(xì)記錄接地電壓變化情況。動(dòng)力車間主控室發(fā)現(xiàn)電解系列電壓明顯增大，且持續(xù)時(shí)間超過(guò)5分鐘時(shí)，應(yīng)主動(dòng)向計(jì)算機(jī)站機(jī)房詢問(wèn)是否有陽(yáng)極效應(yīng)，并在當(dāng)班日志中記錄清楚。

5 取得的效果

針對(duì)頑固性接地實(shí)際情況分為二階段進(jìn)行，取得了一定結(jié)果，最終將二期420kA電解系列接地電壓處理至規(guī)定范圍的50v范圍內(nèi)。

（1）第一階段即基礎(chǔ)設(shè)施排查階段，按《電解420kA直流系列接地處理方案》，在勞保佩戴齊全、安全措施到位的情況下，先對(duì)“B部分”位置進(jìn)行清理和吹掃，把槽周鐵絲、金屬雜物、鐵屑、鋁母線之間夾雜的雜物（電解質(zhì)塊、鋁塊等）進(jìn)行處理，針對(duì)絕緣磚破損、角鋼移位和軟帶母線搭接等現(xiàn)場(chǎng)能處理的主動(dòng)處理。①排查中已發(fā)現(xiàn)并處理事項(xiàng)有：金屬搭接、風(fēng)格板角鋼與槽體過(guò)近、短路口軟帶與母線過(guò)近、出鋁口L型絕緣磚更換、母線粘接的鋁塊、電解質(zhì)塊。②排查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，組織專人進(jìn)行處理。檢查發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題有：風(fēng)格板角鋼支撐絕緣轉(zhuǎn)破損和缺失、風(fēng)格板角鋼與槽體過(guò)近、槽下各支撐點(diǎn)絕緣轉(zhuǎn)缺失、松動(dòng)和移位、短路口軟帶和立柱母線距離過(guò)小、短路口軟帶開(kāi)焊、煙道端槽周母線固定螺桿套管燒黑焦化、出鋁端L型絕緣轉(zhuǎn)破損缺失、水泥地坪上鋼筋外露、母線上鋁渣粘接、風(fēng)格板與立柱母線距離過(guò)小。③電解槽槽上部煙管與C型角鋼接觸，車間安排槽維班進(jìn)行切割處理，對(duì)槽下所有伸縮縫處的鐵皮進(jìn)行拆除處理。各工區(qū)出鋁端和煙道端風(fēng)格板角鋼支撐鋼板與槽體距離過(guò)小，需處理，車間計(jì)劃將支撐鋼板上的絕緣磚掉頭，使小面朝向槽體，目前車間制定處理進(jìn)度表，按進(jìn)度進(jìn)行處理，由于量較大，有28臺(tái)必須將母線兩側(cè)的固定螺桿拆除，才能放置硅酸鹽石棉板，已經(jīng)全部處理完畢。

（2）第二階段為重點(diǎn)排查、處理階段，由于多點(diǎn)接地，接地電壓仍然飄忽不定，第二階段在通過(guò)測(cè)量對(duì)接地周圍的電解槽重點(diǎn)進(jìn)行了排查。①計(jì)算和測(cè)量：先通過(guò)接地電壓的大小計(jì)算出零點(diǎn)接地的大概位置，再用萬(wàn)用表測(cè)量零點(diǎn)位電解槽，萬(wàn)用表一根線連接在短路口母線上，另一根線連接在廠房鋼架上，通過(guò)前后幾臺(tái)電解槽的測(cè)量確定零點(diǎn)位的電解槽，重點(diǎn)對(duì)這臺(tái)電解槽前后幾臺(tái)電解槽進(jìn)行接地電壓的查找。②排查重點(diǎn)：槽上：先對(duì)槽周金屬雜物進(jìn)行撿拾，重點(diǎn)是短路口處，用效應(yīng)棒或絕緣板將短路口處的料塊、鐵屑等雜物進(jìn)行清理，再將槽周風(fēng)格板角鋼與槽體距離較近的撬開(kāi)。然后將電解槽前后的小風(fēng)格板揭開(kāi)，并將松動(dòng)的L型絕磚取下，最后用風(fēng)管將磚縫間的鐵屑和母線與地坪等部位進(jìn)行仔細(xì)吹掃。槽下：先對(duì)水泥柱與母線和槽體的接觸點(diǎn)進(jìn)行清理，重點(diǎn)仍然是短路口、過(guò)橋母線、槽周母線固定螺桿處、水泥柱上的金屬雜物、料塊、鐵屑等的清理，最后用風(fēng)管對(duì)這些部位進(jìn)行仔細(xì)吹掃。煙管和料管：對(duì)槽上煙管、料管進(jìn)行了絕緣測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)有：短路口母線對(duì)廠房鋼架、短路口母線對(duì)四個(gè)拉桿、短路口母線對(duì)煙管、短路口母線對(duì)料管、短路口母線對(duì)各風(fēng)管，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)主要是拉桿與煙管連接處的絕緣套管不絕緣，共計(jì)約有60處，進(jìn)行了全面處理。對(duì)通道槽下母線周圍進(jìn)行了吹掃，并利用學(xué)習(xí)班的時(shí)間，各工區(qū)將電解槽前后的小風(fēng)格板打開(kāi)進(jìn)行吹掃，盡可能消除多點(diǎn)接觸現(xiàn)象。

表2 零點(diǎn)漂移的處理統(tǒng)計(jì)表

（3）效果分析：通過(guò)上述措施的處理，接地電壓基本得到了消除，接地電壓消除情況（表2）。

6 結(jié)語(yǔ)

電解槽系列母線的零點(diǎn)漂移的程度與其接地點(diǎn)綜合因素作用的結(jié)果，鋁電解槽及系列母線的接地現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行處理。西部水電公司在解決420kA電解系列直流接地問(wèn)題時(shí)主要做了如下工作，取得了較好的效果。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)真排查、統(tǒng)計(jì)、消缺，首先為消除接地問(wèn)題創(chuàng)造條件。

（2）通過(guò)接地電壓測(cè)量，劃定區(qū)間范圍，對(duì)接地周圍的電解槽重點(diǎn)進(jìn)行了排查、處理。

（3）對(duì)于多點(diǎn)接地，接地電壓飄忽不定，說(shuō)明基礎(chǔ)設(shè)施的接地問(wèn)題還需要重新認(rèn)真做下去，才能為查找一點(diǎn)接地和徹底消除接地工作奠定基礎(chǔ)。

（4）在實(shí)際中，只要充分了解電解槽接地其中的原因和現(xiàn)象機(jī)理，加強(qiáng)防范措施，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和隱患，及時(shí)處理，就一定能解決零點(diǎn)漂移的現(xiàn)象發(fā)生，確保鋁電解槽供電系統(tǒng)平穩(wěn)性、安全性、可靠性、節(jié)能性運(yùn)行。