1、电解铝企业电压骤降影响分析及治理措施刘峰（酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司，甘肃嘉峪关735100）摘要：由于电解铝企业连续生产的特性，电解铝企业对整流供电系统、压缩空气系统、电解应急控制系统的可靠、稳定运行要求很高，一旦出现系统性故障，企业将承受巨大的经济损失。结合电解铝企业各生产工艺特性，分析了电网电压骤降对企业生产的影响，提出了相应的治理措施和解决方案，保障电解铝企业的连续稳定生产。关键词：电解铝电压骤降治理措施中图分类号：TM714.2文献标识码：A文章编号：2095-0748（2023）01-0151-02引言随着现代工业企业自动化、信息化和智能化水平的不断提升，电力电子设备广泛运用于现
2、代企业生产的检测、识别、控制、调节和管理等各个环节，这些产品对短时的电压骤降具有很高的敏感性，对其工作电源质量有很高的要求。电压骤降是企业供配电系统常见的故障现象，也是破坏企业连续稳定运行的主要原因。1电压骤降产生原因电压骤降又名电压跌落，国内还称为电压凹陷、电压暂降等，是指供电电压有效值短时间突然下降的事件，其工频电压有效值下降至 0.10.9 p.u.，典型的持续时间为 0.530 个周波。造成电压骤降的主要原因是由于电力系统中某处电流突然增大或某处阻抗突然增大造成的1。电解铝企业电压骤降产生的原因主要因为电网系统故障引起的。电网系统故障主要为向电解铝企业供电的地区电网发生供电线路单相接地
3、或两相短路、电力变压器电气故障、倒闸操作故障、雷电等原因导致的电网电压骤降。电网系统虽然配置有线路光纤差动保护、电力变压器差动保护、母线差动保护等，能够及时切除和隔离故障区域，但是因微机保护装置及断路器操作机构的固有动作特性，故障发生至故障切除总是有 60 ms 以上的时间，电压骤降在故障区域附近不可避免的出现，电压骤降时间一般在 70150 ms 之间。若供电线路设置有重合闸保护，供电线路保护跳闸后线路频繁重合闸，将会引起电压骤降反复出现，造成连续性的电压骤降。电压骤降会引起机电设备的接触器、继电器、PLC、DCS、计算机、变频器、微机控制器等设备失压停止工作，从而影响企业的正常生产。2电压
4、骤降对电解铝生产的影响分析2.1电压骤降对整流供电系统的影响整流供电系统主要为电解车间提供恒定电流的直流电供电电解铝生产使用，电压骤降对整流供电系统的影响主要有以下方面：1）晶闸管整流机组控制的核心是晶闸管数字稳流控制器，该控制器采集电网电压作为同步信号，当电网电压骤降应导致晶闸管触发脉冲停发，整流机组直流输出关断，导致电解铝整流供电系统故障，电解铝生产中断。2）整流供电 380 V 自用电系统采用框架式断路器进线开关，具有失压保护功能，当电网电压骤降时会导致整流系统附属设备全部失电停运，导致整流供电系统中断。3）整流供电副水冷却循环水泵采用交流接触器控制，控制电源为市电，当电网电压骤降至 8
5、5%以下时，交流接触器无法可靠吸合，循环水泵停运，影响整流供电系统的稳定运行。4）整流变压器油风冷却装置、整流器纯水冷却装置和稳流控制装置的控制部分均采用 UPS 电源供电，发生电压骤降不影响整流机组的运行。2.2电压骤降对压缩空气及供水系统的影响压缩空气主要向电解、熔铸、阳极组装车间提供生产工艺使用的压缩空气，主要由空气压缩机组、余热式干燥机和自洁式空气过滤器组成。空气压缩机组主电机为 10 kV 高压电机，为保护高压电机置有低电压保护；其控制部分采用市电，当发生电压骤降至80%以下时，控制 PLC、继电器等失压停止工作，压缩机组全部停运，影响电解铝正常生产。余热式干燥机及自洁式过滤器短时电
6、压丢失不影响其正常工作。缩空气冷却循环水泵采用交流接触器控制，控制电源为市电，当电网电压骤降至 85%以下时，交流接触器无法可靠吸合，循环水泵停运，影响压缩空气系统的稳定运行。供水系统主要为整流供电、压缩空气、熔铸和阳极组装车间提供生产冷却用水，电压暂降虽会导致供水设备停运，但短时间不影响其他车间冷却系统的正常运行。收稿日期：2022-05-06作者简介：刘峰（1986），男，甘肃通渭人，本科，助理工程师，从事铝电解整流供电系统设备管理工作。总第 223 期2023 年第 1 期现代工业经济和信息化Modern Industrial Economyand InformationizationT
7、otal 223No.1，2023DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2023.01.057应用推广现代工业经济和信息化第 13 卷Influence Analysis and Treatment Measures of Voltage Sag in Electrolytic Aluminum EnterprisesLiu Feng（Dongxing Aluminum Co.Ltd.,Jiuquan Iron and Steel(Group)Corporation，Jiayuguan Gansu 735100）Abstract:Due to the continuous pro
8、duction characteristics of electrolytic aluminum enterprises，electrolytic aluminum enterprises havehigh requirements for the reliable and stable operation of rectifier power supply system，compressed air system and electrolytic emergencycontrol system.In case of systematic failure，the enterprise will
9、 bear huge economic losses.Combined with the production processcharacteristics of electrolytic aluminum enterprises，this paper analyzes the impact of power grid voltage drop on enterprise production，andputs forward corresponding treatment measures and solutions to realize the continuous and stable p
10、roduction of electrolytic aluminumenterprises.Key words:electrolytic aluminum;voltage drop;treatment measures2.3电压骤降对电解、熔铸及阳极组装车间的影响电解车间电解槽操控系统采用 UPS 电压，不受电网电压波动的影响。电解应急急停系统电压采用双电源失电供电，电压骤降时，电解应急急停报警装置和电解应急电话装置无法正常工作，影响电解应急处置。熔铸和阳极组装车间生产工艺设备短时间停电时不受影响，低压配电系统配置有低电压保护功能，能够在电网电压骤降时停机保护设备。3应对电压骤降的主要治理措施
11、结合电解铝企业自身特性以及电网电压骤降持续时间一般不超过 58 个周波的特点，提出以下主要治理措施。3.1整流供电系统治理措施1）晶闸管整流机组：优化晶闸管稳流控制器同步信号判断策略，增加同步电压丢失延时功能，确保晶闸管触发脉冲在电网电压骤降时能够持续触发一段时间，躲过电压骤降，保证整流机组持续工作。2）整流供电自用电系统：由于 380 V 自用电系统负荷使用率不高，电压骤降恢复时负荷设备启动电流不大，建议拆除断路器失压脱扣器或采用具有延时功能的失压脱扣装置2。3）整流供电冷却循环水泵：利用永磁接触器采用永磁保持，电子控制，受电网电压影响波动小的特点，将原普通型交流接触器优化为永磁型交流接触器
12、，避免电压骤降对交流接触器的影响。4）电力监控系统：虽然电力监控系统由 UPS 电源供电，但考虑电力监控系统在事故状态下的重要性，在电力监控系统双 UPS 电源装置间增加 SSTS（固态转换开关），确保电压骤降时 UPS电源切换故障，利用 SSTS 开关切换时间可在 15 ms 内，将生产设备的电压切换到另一路电源3。另外，电力监控系统内的交换机、通讯管理机等通讯设备全部由直流电源供电。3.2压缩空气系统治理措施空气压缩机组控制系统加装 UPS 电源装置，由UPS 电源单独为空气压缩机控制 PLC、传感器、冷却油泵等控制设备供电，能够实现电压骤降时的如扰动快速切换，保障压缩机组持续运行。压缩空
13、气冷却循环水泵：将原普通型交流接触器优化为永磁型交流接触器，避免电压骤降对交流接触器的影响。3.3电解应急系统治理措施电解应急急停装置和应急电话装置分别加装UPS 电源装置，由 UPS 电源单独供电，能够实现电压骤降时的无扰动快速切换。4日常运行中的保障措施4.1蓄电池直流电源及 UPS电源装置的维护蓄电池直流电压装置和 UPS 电源装置在电解铝企业控制系统发挥着重要作用，应特别注重日常的维护保养。加强对直流电压及 UPS 电源装置运行状态的检查，尤其是充放电电流、工作电压、电池电压、主备回路工作状态等。对于蓄电池组，环境温度的过高或过低都会影响蓄电池的放电性能和使用寿命，要确保环境温度在 1
14、530 之间4。经常对主机进行检查和清扫，紧固线路连接，防止电路出现接触不良等问题，定期开展蓄电池核对性充放电试验和内阻测试，验证蓄电池的容量，及时更换存在问题的蓄电池。4.2定期试验切换及低压保护功能验证建立双电源定期试验及切换制度，定期开展双电源或 UPS 电源切换试验，及时发现设备存在的缺陷，对于切换试验风险较大的设备，应检修时进行试验切换，确保双电源切换功能正常。在设备停机检修时，要对具有低压保护功能的装置严格按照定值进行低压功能验证性试验，确保低压功能正常。参考文献1卢本初.配电系统电压骤降特性分析与可靠性评价D.武汉：武汉大学，2004.2孔庆雷.冶金企业电压凹陷分析与治理J.冶金动力，2019（11）：25-26.3姚慎，张伟，尤光伟.电压骤降对化工生产的影响及对策J.无机盐工业，2008（6）：56-58.4凌广平.UPS 电源蓄电池的使用和维护探讨J.电子测试，2021（18）：105-106.（编辑：刘楠）152
