電解槽漏電檢測及計(jì)算

湖北安陸廣安鋁業(yè)

電解槽漏電檢測及評(píng)價(jià)■■絕緣破損及漏電的形式:電解槽漏電的主要危害包括：造成電能損失，漏電會(huì)致電流效率下降，據(jù)資料報(bào)道，漏電可使電流效率下降20%左右；造成結(jié)構(gòu)建筑物的電化學(xué)腐蝕，廣安鋁業(yè)電解槽鋼筋混凝土支撐梁曾因漏電而燒紅，立柱也因電化學(xué)腐蝕而遭受不同程度的破壞；影響安全生產(chǎn)，且漏電會(huì)對(duì)人身安全已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此必須采取必要的措施，解決電解槽漏電問題。電解槽絕緣破損是導(dǎo)致漏電的根本原因。就側(cè)插自焙槽而言，其絕緣部位及所用材料情況見表一。表一：側(cè)插自焙槽絕緣部位及所用材料表序號(hào)部位材料1槽殼與立柱石棉水泥板和石棉板2槽殼與卷簾石棉橡膠板3立柱與平臺(tái)酚醛板4滑輪與陽極框架酚醛板5臨時(shí)吊掛與平臺(tái)酚醛板6陽極母線與立柱石棉橡膠板7陽極母線吊夾與平臺(tái)酚醛板8料閘與把手酚醛板9敞口蓋與排煙管道橡膠管或酚醛管10扶手梯與立柱酚醛板11地溝蓋板與地坪瀝青磚12槽殼與支撐梁輝綠巖石、石棉橡膠板13陰極母線與支撐梁輝綠巖石、石棉橡膠板

14立柱母線與地溝蓋板留空隙或用木條15地坪瀝青碎石和瀝青砂漿16相鄰槽間地溝蓋板木條17槽殼與陽極棒石棉水玻璃上述絕緣部位某一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致絕緣破損。鋁電解的工作電流是指：陽極一電解質(zhì)」陰極這部分電流，其他的電流都會(huì)造成電流損失，形成漏電。鋁電解槽漏電形式大體可分三種，見表2。表2：電解槽漏電形式類別電流走向槽內(nèi)漏電陽極一＞電解質(zhì)一槽殼一陰極棒槽間漏電1）A槽殼一地溝蓋板一B槽殼2）A平臺(tái)一煙道一B平臺(tái)對(duì)地漏電1）槽殼一地溝蓋板一＞大地2）槽殼一支撐梁一大地3）立柱母線一地溝蓋土—大地4）陰極母線一支撐梁一大地5）平臺(tái)一?煙道一大地2漏電原因從根本上說，漏電是由于絕緣破損所致。大體上可分為下列幾種情況。材質(zhì)問題：所選用的材料絕緣性能不符合要求。安裝問題：在制作過程中，絕緣材料大小，長短尺寸不合理或裝配不當(dāng)。操作方面：由于漏爐，特別是有鋁液漏出，使槽殼與支撐梁及大地間或陰極母線與支撐梁及大地間形成電流通路，或由于加工方法不當(dāng)，造成電解槽側(cè)部空，電解質(zhì)直接接觸槽殼等。潮濕：由于停槽泡水或淋雨等造成絕緣部位潮濕而漏電。環(huán)境因素：由于陽極作業(yè)中產(chǎn)生的鐵屑等在強(qiáng)磁場的環(huán)境中不易被清理干凈，當(dāng)由鐵屑的塵埃存在于絕緣部位時(shí)，絕緣破壞。電解環(huán)境中炭粒亦有類似作用。機(jī)械因素：如陰極大母線與支撐梁及槽殼與支撐梁間的輝綠巖長期承重破碎，導(dǎo)電物質(zhì)（如鋁屑、鐵屑、炭粒）進(jìn)入致使絕緣破損。電解槽加強(qiáng)絕緣的主要措施包括：大修槽各部位必須施以合格的絕緣，大修時(shí)要嚴(yán)格把關(guān)，確保絕緣。兩槽間連接母線溝蓋板間必須鋪設(shè)方木。地溝蓋板與支撐磚之間要有可靠的絕緣。廠房內(nèi)所有的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層不應(yīng)小于30mm,地坪鋪以瀝青沙漿予以絕緣。壓縮空氣管道和真空管道每隔一定距離安裝一道絕緣。廠房內(nèi)嚴(yán)禁鋪設(shè)上下水道，停槽泡水一定要有專人看管。搞好現(xiàn)場整潔，及時(shí)清理導(dǎo)電雜物。天車連接絕緣不少于三級(jí)，每級(jí)絕緣不少于1.5兆歐。1.電解槽的供電方式及漏電等效電路（1）電解槽的供電系統(tǒng)是一個(gè)不接地的“懸浮”系統(tǒng)理論上，電解槽供電系統(tǒng)的零電位點(diǎn)在其幾何中心。（2（2）電解槽漏電等效電路：此時(shí)，零電位點(diǎn)將發(fā)生漂移，不再位于系統(tǒng)的幾何中心。假設(shè)電解供電系統(tǒng)的零電位點(diǎn)在第K臺(tái)槽的出線端，則有：&■kUU,巖■n■k甘山U■U—其中—■■-■Un這樣通過測量供電系統(tǒng)進(jìn)、出線端的對(duì)地電位，就可以求得零電位點(diǎn)的位置。同時(shí)，由于系統(tǒng)流出電流與流入電流相等，則有：（A式）TOC\o"1-5"\h\zUUUUUUUUUU（A式）—1■—2■—3-■…■—kK-■—kai■—匕n■—nai■…■—k^2-■—kaiRRRRRRRRRR23KKk■knn■kB2k■.等效漏電電導(dǎo)G的求解首先，我們?cè)诠╇娤到y(tǒng)的進(jìn)線端或出線端，外加一個(gè)接地電阻，此

首先，我們?cè)诠╇娤到y(tǒng)的進(jìn)線端或出線端，外加一個(gè)接地電阻，此電阻阻值已知，并測得此接地電路的電壓U。,電流/0則該電路可等效地看作：（以進(jìn)線端接地為例）此時(shí)，零點(diǎn)再次漂移，設(shè)其位置在第m此時(shí)，零點(diǎn)再次漂移，設(shè)其位置在第m臺(tái)槽出線端，則有:TOC\o"1-5"\h\zU■U■U■U■U■U■U■U■U■U1—一■■…■m-■■n?■…■k■■-k-■…■m■RRRRRRRRRR022m■mnn■k■km■此式又可寫為：U■■■U.U"U.UBHUU■■U.UBHU1112mlft■m（B式）RRR（B式）012m■mUBHUUBHUUBHUUBHUUBHUlnln*■■■?■k?lk■■■?■mlHRRRRRnn■k■km■其中，BU為外接對(duì)地電阻前后的電壓變化值。A式一B式，得:1-■-1RR121-■-1RR12■■——■—0-RRUUn■n令：—■—■…■—■—■GRRRR12n■n則有：G?|I0此處G為各槽對(duì)地電阻的導(dǎo)數(shù)之和。因此G就是整個(gè)系列的等效漏電電導(dǎo)，由于I0和HU可測，因而就可對(duì)整個(gè)系列電解槽的漏電情況進(jìn)行

定性的評(píng)價(jià)。3.電解槽之間漏電的檢測及計(jì)算方法電解槽之間漏電的電路可等效地看作如下電路：此處由于電解槽的電流很大、內(nèi)阻很小，可等效地看作一個(gè)電池（電源），R1、R2分別為電解槽內(nèi)到槽殼的電阻，Rm為兩槽間的漏電電阻。測量在兩槽間外接一個(gè)已知阻值的電阻R0,測量連接帶內(nèi)阻前后的電壓，則有：U-m(R■R■R)■UR12mmUURRj■1）（R■R■一o一）■URRi2R■R0m0m其中：U——兩槽殼間的開路電壓mU0——外接電阻后兩槽殼間電壓U——槽電壓將R1+R2看作一個(gè)整體，定義為R，則上述式子中只有R和Rm為未知，其余各項(xiàng)已知，方程可解。

三.測試結(jié)果及評(píng)價(jià)在廣安鋁業(yè)期間，我們對(duì)電解槽漏電情況進(jìn)行了大量的測試工作。其中重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)對(duì)地漏電進(jìn)行了全面測試，并對(duì)電解槽之間的漏電情況及槽內(nèi)漏電情況進(jìn)行了隨機(jī)抽查。取得了大量的測試數(shù)據(jù)，為電解槽漏電情況的評(píng)價(jià)，得出了第一手的資料。現(xiàn)將測試及評(píng)價(jià)結(jié)果羅列如下：1.系統(tǒng)對(duì)地漏電檢測及評(píng)價(jià)電解供電系統(tǒng)進(jìn)線端對(duì)地電位：U+：494V；495V；495V；平均值U+：494.7V電解供電系統(tǒng)出線端對(duì)地電位：平均值U+：493.3V平均值I0：1.243AU：-86.6V；平均值U+：493.3V平均值I0：1.243A電壓U+：492V；494V；494V；電流i：1.23A；1.25A；1.25A；0則等效電導(dǎo)：g■A=0.932■U當(dāng)假設(shè)漏電部位分別處在電解供電系統(tǒng)兩端時(shí)，有極限漏電電流：I=".仃=68.4AmaxU■U■■當(dāng)假設(shè)在零點(diǎn)兩側(cè)各電解槽的漏電水平分別相當(dāng)時(shí)，有等效漏電電流：Id=2注G="2A■■系列槽臺(tái)數(shù)為131臺(tái)，則系列對(duì)地零電位點(diǎn)所在槽為：K=J=111U可見系列出線端的漏電情況相對(duì)較為嚴(yán)重。通過有目的的檢查電解系統(tǒng)三廠房（出線端所在廠房），發(fā)現(xiàn)部分電解槽底部有未拆除的廢棄電纜支架，造成電解槽對(duì)地漏電，并有打火現(xiàn)象。拆除這些廢棄設(shè)施后，系列對(duì)地漏電情況得到明顯改善：電解供電系統(tǒng)進(jìn)線端對(duì)地電位：U+：475V；475V；475V；平均值U+：475.0V電解供電系統(tǒng)出線端對(duì)地電位：U：-106V；-106V；-106V；平均值U：-106.0V外接對(duì)地電阻后進(jìn)線端對(duì)地電位及電流：電壓U+：469V；472V；472V；平均值U+：471.0V電流i：1.19A；1.19A；1.19A；平均值廠：1.19A00則等效電導(dǎo)：G■A=0.298■U系列極限漏電電流：I=U■U■G=25.8AmaxU■U■■系列等效漏電電流：1=1■U■U■G=12.9Ad2U■U■■系列對(duì)地零電位點(diǎn)所在槽為：K=匕=107U可見，在拆除了廢棄設(shè)施后，系列對(duì)地極限漏電電流和等效漏電電流均大幅降低，系列對(duì)地零電位向幾何中心移動(dòng)，這些都說明出線端的對(duì)地漏電情況得到明顯改善，所采取的措施取得一定成果。.電解槽間漏電檢測及評(píng)價(jià)我們對(duì)湖北廣安鋁業(yè)三個(gè)電解廠房的槽間漏電及槽內(nèi)漏電情況進(jìn)

行了隨機(jī)抽查，抽查數(shù)據(jù)及結(jié)果見下表：測試位置槽電壓槽間電壓外接電阻電壓外接電阻電流槽間電阻槽內(nèi)電阻評(píng)價(jià)236-2384.444.234.030.3312.810.64槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般229-2314.441.561.470.1291.081.99槽間絕緣較差，槽內(nèi)絕緣一般215-2175.45.354.90.451081.01槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣一般122-1244.444.44.10.4181.220.74槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣一般138-1404.443.563.10.317.491.85槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般309-3114.444.234.020.411.10.55槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般312-3144.74.64.410.4420.30.44槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般332-3344.444.273.240.3284.073.35槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣較好119-1175.35.22.90.121015.819.54槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣很好110-1124.54.453.70.35192.862.17槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣一般108-1104.444.153.80.3415.761.10槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般108-l-d4.443.7310.075227.6343.33槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣很好124-l-d4.444.153.750.3716.551.16槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般312-l-d4.443.773.560.334.220.75槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般334-l-d4.443.93.60.366.850.95槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般140-l-d4.443.83.60.344.080.69槽間絕緣較好，槽內(nèi)絕緣一般311-l-d4.444.333.150.31153.643.9槽間絕緣很好，槽內(nèi)絕緣較好236-l-