一种预防铝电解槽开路事路母线设计

[摘 要]本设计为如何规避铝行业电解槽母线开路风险而进行的一系列的设备制作安装。

[关键词]电解槽开路母线，母线设计

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0234-01

众所周知，铝行业中由于铝冶炼的主要动力源是直流电，而电解槽的电路联接方式为串联，对整个系统而言，一台电解槽母线出现问题（开路），会导致整个系统无法继续生产，即（停运）。这对铝行业来说，就是一种致命性的打击。

一、原理：如图所示

1、母线的组成

1.1跨接母线采用模块化设计，不同的部件组装处理不同形式的事故槽，处理单台中间事故电解槽的跨接母线制作两套，每套由出铝端连接母线（1件）、立柱搭接母线（2件）、母线软连接线（4件），立柱软连接（8件）组成；用来处理中间单台事故电解槽，组装形式见附图一单台槽故障短接方法。

2、母线的安装

2.1中间单台事故电解槽跨接母线安装：

2.1.1中间事故电解槽就是每个区除最两边电解槽以外的所有电解槽中间事故电解槽，当中间槽发生故障时（系列电流无法恢复时）中间单槽事故跨接母线。

2.1.2中间事故电解槽的事故跨接母线的安装见附图一（故障单槽短接方案），在安装前将故障槽短路口插入绝缘插板（同电解槽通电焙烧操作），故障槽下一台电解槽（波及槽，从电流方向看）短路口的绝缘插板取出，并将短路口用螺栓拔紧。（同电解槽从系列退出操作）

2.1.3中间故障槽事故跨接母线由出铝端连接母线（1件）、立柱搭接母线（2件）、母线软连接（4件），立柱软连接（8件）和连接螺栓组成，以上各件安装时均没有方向性，各位置相互通用，各部件进行编号，出铝端连接母线编号为“1”水平放置在电解槽出铝端（用枕木作底架），立柱搭接母线编号为“2”，母线软连接线编号为“3”，立柱软连接编号为“4”事故跨接母线连接顺序为“1234”。

2.1.4当中间槽发生故障时，在最短的时间内，将附图一中故障单槽短接方案中的连接件快速运至现场，并根据附图一所示将出铝端连接母线（编号1）水平放置于出铝端，立柱搭接母线（编号2）快速置于故障槽两端，立柱搭接母线放置于横跨槽沿板的枕木上，同时将母线软连接（编号3），立柱软连接（编号4）分别将出铝端连接母线（编号1）与立柱搭接母线（编号2）对接，立柱搭接母线（编号2）与立柱对接。出铝端连接母线（编号1）底面在设计上与厂房地面有100L的距离，立柱搭接母线（编号2）底面垫付100L厚的枕木，距地面高约500mm。

二、具体设计

1、母线设计

1.1通过电流密度的计算来确定母线的通电面积

铝的电流密度≤1A/mm2，以240KA电解槽为例，母线承受电流120000A，对于截面为530×210的母线，电流密度=120000/（530×210）=1.06>1，所以单根母线无法满足要求，故选用2根并联方式，设计图纸如下：

2、软带设计

由于电解槽之间作业空间狭小，如果采用铝软连接方式，软带数量太大，操作困难，因为铜的电流密度是10≤1A/mm2，故采用铜连接方式，可以降低操作上的困难。

承受电流120000的软带，采用1mm厚200mm宽的铜片，需要片数计算：

120000/10/（200×1）=60片，为保证电流通过，设计采用100片足够。

其余软带设计照此法类推，设计图纸如下：

3、卡子、螺栓及其余连接件的设计

根据现有立柱尺寸，母线尺寸采用机械方法进行相应设计，设计时充分考虑工位，及相应位置关系即可。

四、使用效果检验

经现场使用，效果良好，可以大大缩短安装时间，为电解槽出现开路故障时赢得宝贵的抢修时间，可在效防范系列停运，减少财产损失。

参考文献

[1] 邓凤婷.中性点有效接地点系统电能计量方法研究.[D]华北电力大学，2004.

[2] 徐灏.机械设计手册.[M]机械工业出版社，2000.6.