一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，包括步驟：檢測鋁電解槽系列中每個電解槽的對地電壓交流分量，根據(jù)對地電壓交流分量分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位幅值的分布及變化規(guī)律，根據(jù)交流電位幅值的變化曲線的突變，判斷有否接地故障。輔助方法還包括分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位相位的分布及變化規(guī)律，根據(jù)對地電位相位的變化曲線的突變，判斷有否接地故障。本發(fā)明專利技術能夠判斷有否接地故障。本發(fā)明專利技術能夠判斷有否接地故障。本發(fā)明專利技術能夠判斷有否接地故障。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法


[0001]本專利技術涉及鋁電解槽
，尤其涉及一種基于槽對地交流電位檢測的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法。

技術介紹

[0002]鋁電解槽是電解鋁生產(chǎn)的重要設備，其工作狀態(tài)對于鋁產(chǎn)量和產(chǎn)鋁質(zhì)量有著直接影響。目前我國電解鋁產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能分布不均，且電力消耗較大，花費的成本較高。在電解鋁廠中，電解槽系統(tǒng)具有產(chǎn)業(yè)面多、生產(chǎn)環(huán)境特殊、設備種類多、安全隱患大等特點。
[0003]鋁電解槽供電方式是一種特殊的不接地直流供電系統(tǒng)，通過系列母線電解槽構(gòu)成回路，其絕緣狀況對于電解系列至關重要。鋁電解槽的對地絕緣措施有：(1)在陰極母線與母線墩、槽殼與支柱等處設置絕緣，防止鋁電解槽接地；(2)機械設備中流過的電流可能為交流或直流，在交流設備與直流設備之間安插絕緣板，防止交直流出現(xiàn)竄流；(3)在支架、槽罩板的各部分、汽缸底座等處設置絕緣，防止電流支路發(fā)生不必要的電解反應；(4)使用絕緣插板、套筒等絕緣材料對立柱母線和短路口進行絕緣處理。
[0004]鋁電解槽接地故障是鋁電解企業(yè)最常見的故障之一。電解槽對地絕緣直接關系到正常供電、人身和設備安全。電解槽對地絕緣直接反映的是零點漂移，零點漂移是指系列的零點電位偏離了系列的幾何中心；一般情況下，系列的幾何中心兩邊的對地絕緣電阻是存在差異的，所以，系統(tǒng)的零點電位往往偏移于系統(tǒng)的幾何中心，但偏離不會太大。但如果偏離值過大，就會對正常供電、系列、人身及設備安全產(chǎn)生隱患。電解槽接地故障會引起直流母線漏電，使槽產(chǎn)鋁量減小，降低企業(yè)經(jīng)濟效益。為了提高鋁電解企業(yè)經(jīng)濟效益，有必要及時檢測出鋁電解槽接地的故障位置，以便快速排除鋁電解槽接地故障。
[0005]通過相關學者的軟件仿真研究與實際測量計算表明，對于鋁電解槽的接地絕緣故障的檢測，主要為測量電解槽對地的電壓、電阻和絕緣強度等數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析，來判斷故障是否發(fā)生以及故障發(fā)生的位置。
[0006]目前，應對鋁電解槽接地絕緣故障問題主要采用三種檢測方法。第一種是對地絕緣強度檢測法，通過不同點所測的電解槽對地絕緣強度來判斷鋁電解槽接地故障位置；但對地絕緣強度檢測法無法消除不同槽本身絕緣強度的差異帶來的影響，可能對故障點的定位產(chǎn)生誤判。第二種是絕緣電阻檢測法，通過兆歐表或外加信號檢測電解槽對地絕緣電阻，由對地絕緣電阻大小來判定鋁電解槽是否存在接地故障，但絕緣電阻檢測法很難確定故障發(fā)生的位置。第三種是零點漂移檢測法，通過檢測不同點接地電壓的大小來計算鋁電解槽接地故障的位置，但零點漂移檢測法容易產(chǎn)生誤差，且無法判斷多點故障的情況，對于故障定位帶來一定的影響。以上幾種方法，普遍存在著操作復雜、具有局限性的問題。

技術實現(xiàn)思路

[0007]本專利技術提供了一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，用以解決現(xiàn)有的應對鋁電解槽接地絕緣故障問題的檢測方法存在操作復雜、具有局限性的技術問題。
[0008]為解決上述技術問題，本專利技術提出的技術方案為：
[0009]一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，包括以下步驟：
[0010]檢測鋁電解槽系列中每個電解槽的對地電壓交流分量，根據(jù)對地電壓交流分量分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位幅值的分布及變化規(guī)律，根據(jù)交流的對地電位幅值的變化曲線的突變，判斷有否接地故障。
[0011]優(yōu)選地，分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位幅值的分布及變化規(guī)律，包括：
[0012]檢測鋁電解槽系列中每個電解槽陰極的對地電位幅值U
m
以及相鄰的上一個電解槽陰極的對地電位幅值U
m
?1，其中m＝1,2，
……
，N；N為鋁電解槽系列中電解槽的數(shù)量；計算對地電位變化曲線f(m)＝U
m
?1/U
m
，對地電位變化曲線如果有突變，則判定為有接地故障。
[0013]優(yōu)選地，對地電位變化曲線f(m)的計算式如下：
[0014][0015]其中，R0為電解槽電阻，ω為角頻率，R
e
和C
e
分別為#m電解槽與之后所有電解槽的并聯(lián)等效電阻和等效電容；且其中，R為槽對地絕緣電阻，R
m
為#m電解槽的對地電阻；C
e
＝C
·
(N
?
m+1)；其中，C為#m電解槽的對地電容。
[0016]優(yōu)選地，方法還包括根據(jù)交流的對地電位幅值的變化曲線的突變，進行故障槽定位，包括：
[0017]求對地電位變化曲線f(m)的導函數(shù)的模極大值，模極大值點對應的位置即為接地故障槽位置。
[0018]優(yōu)選地，方法還包括分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位相位的分布及變化規(guī)律，根據(jù)對地電位相位的變化曲線的突變，判斷有否接地故障。
[0019]優(yōu)選地，分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位相位的分布及變化規(guī)律，包括：
[0020]檢測鋁電解槽系列中每個電解槽的對地電位相位φ
m
以及相鄰的上一個電解槽的對地電位相位φ
m
?1，其中m＝1,2，
……
，N；N為鋁電解槽系列中電解槽的數(shù)量；計算對地電位相位變化曲線Δφ＝φ
m
?
φ
m
?1，對地電位相位變化曲線如果有突變，則判定為有接地故障。
[0021]優(yōu)選地，對地電位相位變化曲線Δφ的計算式如下：
[0022][0023]其中，R0為電解槽電阻，ω為角頻率，R
e
和C
e
分別為#m電解槽與之后所有電解槽的并聯(lián)等效電阻和等效電容；且其中，R為槽對地絕緣電阻，R
m
為#m電解槽的對地電阻；C
e
＝C
·
(N
?
m+1)；其中，C為#m電解槽的對地電容。
[0024]優(yōu)選地，方法還包括根據(jù)對地電位相位變化曲線的突變，進行故障槽定位，包括：
[0025]求解對地電位相位變化曲線Δφ的導數(shù)模極大值，模極大值點對應的位置即為接地故障槽位置。
[0026]優(yōu)選地，檢測鋁電解槽系列中每個電解槽的對地電壓交流分量，采用如下方式：
[0027]選擇在鋁電解槽系列的首端或零點處注入設定頻率以及電壓值的交流信號電壓，在每個電解槽底陰極上安裝無線電位傳感器，以檢測每個電解槽的對地電壓交流分量。
[0028]本專利技術具有以下有益效果：
[0029]本專利技術的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，只需要通過分析計算電解槽系列各電解槽交流的對地電位幅值和相位的分布及變化規(guī)律，即可以判斷有否接地故障。該方法操作簡單，測量精度高，誤差小；算法簡單，計算量小。
[0030]在優(yōu)選方案中，本專利技術的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，通過對地電位變化曲線f(m)的導函數(shù)的模極大值和\或?qū)Φ仉娢幌辔蛔兓€Δφ的導數(shù)模極大值，能快速確定故障發(fā)生的位置；故障定位準確。也可以用于判斷多本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：檢測鋁電解槽系列中每個電解槽的對地電壓交流分量，根據(jù)對地電壓交流分量分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位幅值的分布及變化規(guī)律，根據(jù)交流的對地電位幅值的變化曲線的突變，判斷有否接地故障。2.根據(jù)權利要求1所述的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，其特征在于，所述分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地電位幅值的分布及變化規(guī)律，包括：檢測鋁電解槽系列中每個電解槽陰極的對地電位幅值U
m
以及相鄰的上一個電解槽陰極的對地電位幅值U
m
?1，其中m＝1,2，
……
，N；N為鋁電解槽系列中電解槽的數(shù)量；計算對地電位變化曲線f(m)＝U
m
?1/U
m
，對地電位變化曲線如果有突變，則判定為有接地故障。3.根據(jù)權利要求2所述的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，其特征在于，所述對地電位變化曲線f(m)的計算式如下：其中，R0為電解槽電阻，ω為角頻率，R
e
和C
e
分別為#m電解槽與之后所有電解槽的并聯(lián)等效電阻和等效電容；且其中，R為槽對地絕緣電阻，R
m
為#m電解槽的對地電阻；C
e
＝C
·
(N
?
m+1)；其中，C為#m電解槽的對地電容。4.根據(jù)權利要求2所述的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)交流的對地電位幅值的變化曲線的突變，進行故障槽定位，包括：求對地電位變化曲線f(m)的導函數(shù)的模極大值，模極大值點對應的位置即為接地故障槽位置。5.根據(jù)權利要求1
?
4中任一項所述的鋁電解槽對地絕緣故障的檢測方法，其特征在于，所述方法還包括分析計算鋁電解槽系列中各電解槽的交流的對地...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王鐵軍，葛貴君，曲士民，惠憬明，周明珠，那生巴圖，鄭偉，何曙亮，周力行，鄧湖港，
申請(專利權)人：深圳新立圖智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：