CN115125585A - 一种独特的镁电解直流电母线装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种独特的镁电解直流电母线装置及其使用方法，该装置由汇流母排、阳极主母排、阴极主母排、阳极支母线、阴极支母线、电解槽分流系统、母排支墩、母排定距架及绝缘板组成。本发明可实现镁电解直流母线配置与系列电解槽配置的紧密衔接，达到优化空间布局、节省铝材、方便操作维护、减少线路电损的效果；本装置中的新型镁电解槽直流电安全分流系统，解决了现有镁电解槽直流电通断开关装置结构复杂、操作繁琐、断电时间受限、开关部件容易损坏及切换操作时需系列停电的问题，消除了对系列内其他正常运行电解槽的连带影响；本装置中的绝缘板UPM203，在工作环境中具有足够的抗压、抗折、抗冲击及抗热变形强度和优良的绝缘及阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及镁电解生产技术领域，具体涉及一种镁电解直流电母线装置。
背景技术
直流电母线与电解槽串联连接，提供直流电，使电解质中的氯化镁还原成金属镁和氯气；我国从1957年开始有第一家3000吨/年镁电解槽装置以来至2015年间，先后共建成了约十家镁电解生产厂家，但其电解槽的设计容量均在120KA以内；行业内通常的做法是一个系列的电解槽配置在一个厂房中；在厂房中，电解槽通常排成两排，中间有过道；主母排均由一定宽度和厚度的平行排布的若干片铝排组成，配置在电解槽的上部、侧部或下部地下室中；阳极支母线一端与阳极铜导电板相接，另一端与阳极主母线相接，阴极支母线一端与阴极相接，另一端与阴极主母线相接；电解槽分流装置普遍采用主母排短接口结构方式；主母排与其支架间采用瓷瓶支柱绝缘子；这种直流母线装置存在如下缺陷：直流母线与系列电解槽配置不紧凑，相对占用空间较大、不利于节省铝材、不便于操作维护、线路电损大、电解槽直流电通断开关装置结构复杂、操作繁琐、断电时间受限、开关部件容易损坏、进行切换操作时需系列停电而造成对系列内其他正常运行电解槽的连带影响较大。
由于镁电解槽的容量小，从总体上掩盖了上述缺陷的严重性，因而没有引起大家对进一步优化镁电解槽直流母线装置工作的重视。
随着金属镁行业的快速发展，镁电解槽将向大型化方向发展，镁电解槽容量已增大至400KA以上，在选择相同电流密度的情况下，如果仍然沿用传统的小容量镁电解槽直流母线装置方式则会使存在的缺陷成倍放大，以致无法满足大型镁电解槽母线配置的要求。
发明内容
为了解决传统镁电解直流电母线装置存在配置不紧凑、占用空间大、铝材耗用量大，制作安装繁杂、操作维护不方便、线路电损大、绝缘件使用寿命短及现有镁电解槽直流电通断开关装置结构复杂、操作繁琐、断电时间受限、开关部件容易损坏及进行切换操作时需系列停电或降负荷的问题，本发明提供一种镁电解直流电母线装置及其使用方法。
本发明的技术方案：
一种独特的镁电解直流电母线装置，该装置由汇流母排1、阳极主母排2、阴极主母排3、阳极支母线4、阴极支母线5、电解槽分流系统6、母排支墩7、母排定距架8及绝缘板9组成；其中，汇流母排1从整流所19整流机组（＋）极引出进入电解车间20依次沿着系列电解槽10的后侧通过母排支墩7架空敷设，从电解车间20引出后又回至整流机组（－）极，形成了一个完整的镁电解系列直流电母线回路装置，电解车间内共设置有多台电解槽10，分两条系列背对背对称分布，电解槽10之间通过母线串联连接；汇流母排1是由若干块具有相同宽度和厚度的铝排21并列垂直排布，并在每块铝排21之间设置有空隙22；每台电解槽10的阳极主母排2配置在阴极主母排3的上方，在阳极主母排2的上沿和阴极主母排3的下沿分别焊接有阳极支母线连接铝板23和阴极支母线连接铝板24；每台电解槽10的每个阳极支母线4一端与阳极铜导电板11通过螺栓一12相接，另一端与对应的阳极支母线连接铝板23通过螺栓二13相接；每个阴极支母线5一端与阴极14焊接，另一端与对应的阴极支母线连接铝板24通过螺栓三16相接；在位于每台电解槽10后侧设置有用于电解槽直流电通断的分流系统6，每个分流系统6包括两个分流开关17和若干个分流连接器18；母排定距架8设置在汇流母排1、阳极主母排2及阴极主母排3的相应部位，用于加强其稳定性，防止其移位和跑偏；绝缘板9用于母排支墩7与支撑母排之间的电气绝缘。
进一步的，所述汇流母排1、阳极主母排2、阴极主母排3、阳极支母线4及阴极支母线5为铸造铝材质，且不低于GB/T1196－2008，Al99.60标准。
进一步的，所述整流所19紧邻电解车间20端头布置，多台电解槽10在电解车间20的两侧背对背对称布置为两列，而阳极主母排2及阴极主母排3紧邻两列电解槽10的后侧，并将两列末端相连，呈“コ”形配置，这种配置方式可使供电线路最短。
进一步的，所述阳极主母排2和阴极主母排3是将汇流母排(1)沿对角线切分而得的两部分斜切体，这正好与阳极主母排2和阴极主母排3的载流量变化特点相吻合，这样不仅比传统做法可节省约一半的铝材用量，而且可缩小铝板的几何尺寸，有利于铝母排的空间配置及安装。
进一步的，所述电解槽分流系统6是一种新型镁电解槽直流电安全分流系统；包括设置在位于电解槽10阳极主母排2和阴极主母排3两端的两个分流开关17和两个分流开关17之间的多组分流连接器18；该分流系统解决了现有镁电解槽直流电通断开关装置结构复杂、操作繁琐、断电时间受限、开关部件容易损坏及进行切换操作时需系列停电或降负荷的问题，消除了对系列内其他正常运行电解槽的连带影响。
进一步的，所述母线支墩7的绝缘板9为UPM203，是不饱和聚酯玻璃纤维板材料，该板材在工作环境中具有足够的抗压、抗折、抗冲击及抗热变形强度和优良的绝缘及阻燃性能；
上述一种电解直流电母线装置的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一，检查装置：检查直流母线是否设计要求完成了全部施工、验收及清理任务；
(1)、整流所19与电解车间20之间的汇流母排1安装、施工完毕，并验收合格；
(2)、电解车间20所有电解槽10、直流母线安装、施工完毕，并验收合格；
(3)、电解车间20内的电解槽10都清理干净；
(4)、直流母线上金属丝等其它施工异物全部清理干净；
(5)、电解车间20的0米、+4米平台清理干净，特别是直流母线附近无影响送电的杂物（活动的铁质物品、工具等）存在；
(6)、电解槽10绝缘及母线绝缘达到设计要求；
步骤二，短路试验：检测直流母线的施工质量是否合格；
(1)、整流所19具备供电条件，整流机组的直流电流在0——设计额定值之间调整、控制灵敏，可靠；
(2)、检测工具、仪表（电压表、测温表、电流表等级）准备就绪，校验合格，并在有效期内；
(3)、测量人员组织到位，测试方法统一，安全技术交底已完成，安全教育考试合格；
(4)、紧急防范措施制定并已演练熟悉；（停电、急救）
(5)、测试表格制作完毕，满足测试要求；
(6)、通电时间已确定，车间中无关人员已清理；
(7)、安全防护措施已完善；
(8)、全系列短路母线连接完好；
步骤三：电解槽10的通电及断电；
具体实施时，电解槽直流电分流系统6独立设置于直流系列内的每一台电解槽10的后侧，每台电解槽10直流电分流系统6均由两个分流开关17和多组分流连接器18共同组成。当电解槽10需要短时间断电时，仅同步导通两个分流开关17即可，若电解槽需较长时间断电，除了导通两个分流开关17外，也要在限定时间内将所有分流连接器18依次完全旁通，以免分流开关17过热损坏；使用时，通过设置在外部的控制柜，控制分流开关17上的气缸25闭合，气缸25的闭合动作带动阳极支母线连接铝板23，从而控制与阳极支母线4的闭合，每台镁电解槽10有多组阳极支母线4，其中仅在两个端头的支母线上各设有一个分流开关17；需要对电解槽10进行通电时，在设置有分流开关17的阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23上通过螺栓连接熔断铝板27，对其余阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23间插入木绝缘板26，此时母线上的电流经两边设置有分流开关17的阳极支母线4通过，打开阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23的连接，此时母线的所有电流经过熔断铝板27，由于母线中持续有直流电通过，在打开瞬间会产生电弧，由于有熔断铝板27的存在，熔断铝板27在电弧的效应下会发生熔断，此时系列直流电流从分流系统6断开，从而实现电解槽10的通电；需要对电解槽10进行断电时，首先通过控制柜打开阳极支母线4和阳极支母线连接铝板23的连接，取出木绝缘板26，将阳极支母线4与阳极支母线连接铝板23通过气缸25的作用直接压紧，然后依次拆除各组分流连接器18的绝缘罩15，此时系列直流电流完全从分流系统6旁通，从而实现电解槽的断电；相比于现有的技术，本发明具有如下有益效果：本发明可实现镁电解直流母线配置与系列电解槽配置的紧密衔接，达到优化空间布局、节省铝材、简化制作安装、方便操作维护、减少线路电损及延长装置寿命的效果；本发明装置中的新型镁电解槽直流电分流系统，解决了现有镁电解槽直流电通断开关装置结构复杂、操作繁琐、断电时间受限、开关部件容易损坏及进行切换操作时需系列停电或降负荷的问题，消除了对系列内其他正常运行电解槽的连带影响；本发明装置中的绝缘板UPM203，在工作环境中具有足够的抗压、抗折、抗冲击及抗热变形强度和优良的绝缘及阻燃性能。
附图说明
图1为本发明直流电母线平面配置图；
图2为本发明Ａ—Ａ剖视图；
图3为本发明Ｂ－Ｂ剖视图；
图4为本发明Ｃ－Ｃ剖视图。
图中：1、汇流母排；2、阳极主母排；3、阴极主母排；4、阳极支母线；5、阴极支母线；6、电解槽分流系统；7、母排支墩；8、母排定距架；9、绝缘板；10、电解槽；11、阳极铜导电板；12、螺栓一；13、螺栓二；14、阴极；15、绝缘罩；16、螺栓三；17、分流开关；18、分流连接器；19、整流所；20、电解车间；21、铝排；22、空隙；23、阳极支母线连接铝板；24、阴极支母线连接铝板；25、气缸；26、木绝缘板；27、熔断铝板；28、铝软束带；29、铝板；30、分流器挠性连接铝板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅附图1—附图4，本发明提供了一种独特的镁电解直流电母线装置，该装置由汇流母排1、阳极主母排2、阴极主母排3、阳极支母线4、阴极支母线5、电解槽分流系统6、母排支墩7、母排定距架8及绝缘板9组成。其中，汇流母排1从整流所19整流机组（＋）极引出进入电解车间20依次沿着系列电解槽10的后侧通过母排支墩7架空敷设，从电解车间20引出后又回至整流机组（－）极，形成了一个完整的镁电解系列直流电母线回路装置，电解车间内共设置有多台电解槽10，分两条系列背对背对称分布，电解槽10之间通过母线串联连接；汇流母线1是由若干块具有相同宽度和厚度的铝排21并列垂直排布，并在每块铝排21之间设置有空隙22；每台电解槽10的阳极主母排2配置在阴极主母排3的上方，在阳极主母排2的上沿和阴极主母线3的下沿分别焊接有阳极支母线连接铝板23和阴极支母线连接铝板24；每台电解槽10的每个阳极支母线4一端与阳极铜导电板11通过螺栓一12相接，另一端与对应的阳极支母线连接铝板23通过螺栓二13相接；每个阴极支母线5一端与阴极14焊接，另一端与对应的阴极支母线连接铝板24通过螺栓三16相接；在位于每台电解槽10后侧设置有用于电解槽直流电通断的分流系统6，每个分流系统6包括两个分流开关17和若干个分流连接器18；母排定距架8设置在汇流母排1、阳极主母排2及阴极主母排3的相应部位，用于加强其稳定性，防止其移位和跑偏；绝缘板9用于母排支墩7与支撑母排之间的电气绝缘。
实施例2
上述一种独特的镁电解直流电母线装置的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一，检查装置：检查直流母线是否设计要求完成了全部施工、验收及清理任务；
(1)、整流所19与电解车间20之间的汇流母排1安装、施工完毕，并验收合格；
(2)、电解车间20所有电解槽10、直流母线安装、施工完毕，并验收合格；
(3)、电解车间20内的电解槽10都清理干净；
(4)、直流母线上金属丝等其它施工异物全部清理干净；
(5)、电解车间20的0米、+4米平台清理干净，特别是直流母线附近无影响送电的杂物（活动的铁质物品、工具等）存在；
(6)、电解槽10绝缘及母线绝缘达到设计要求；
步骤二，短路试验：检测直流母线的施工质量是否合格；
(1)、整流所19具备供电条件，整流机组的直流电流在0---设计额定值之间调整、控制灵敏，可靠；
(2)、检测工具、仪表（电压表、测温表、电流表等级）准备就绪，校验合格，并在有效期内；
(3)、测量人员组织到位，测试方法统一，安全技术交底已完成，安全教育考试合格；
(4)、紧急防范措施制定并已演练熟悉；（停电、急救）
(5)、测试表格制作完毕，满足测试要求；
(6)、通电时间已确定，车间中无关人员已清理；
(7)、安全防护措施已完善；
(8)、全系列短路母线连接完好；
步骤三：电解槽10的通电及断电；
具体实施时，电解槽直流电分流系统6独立设置于直流系列内的每一台电解槽10的后侧，每台电解槽10直流电分流系统6均由两个分流开关17和多组分流连接器18共同组成。当电解槽10需要短时间断电时，仅同步导通两个分流开关17即可，若电解槽需较长时间断电，除了导通两个分流开关17外，也要在限定时间内将所有分流连接器18依次完全旁通，以免分流开关17过热损坏；使用时，通过设置在外部的控制柜，控制分流开关17上的气缸25闭合，气缸25的闭合动作带动阳极支母线连接铝板23，从而控制与阳极支母线4的闭合，每台镁电解槽10有多组阳极支母线4，其中仅在两个端头的支母线上各设有一个分流开关17；需要对电解槽10进行通电时，在设置有分流开关17的阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23上通过螺栓连接熔断铝板27，对其余阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23间插入木绝缘板26，此时母线上的电流经两边设置有分流开关17的阳极支母线4通过，打开阳极支母线4及阳极支母线连接铝板23的连接，此时母线的所有电流经过熔断铝板27，由于母线中持续有直流电通过，在打开瞬间会产生电弧，由于有熔断铝板27的存在，熔断铝板27在电弧的效应下会发生熔断，此时系列直流电流从分流系统6断开，从而实现电解槽10的通电；需要对电解槽10进行断电时，首先通过控制柜打开阳极支母线4和阳极支母线连接铝板23的连接，取出木绝缘板26，将阳极支母线4与阳极支母线连接铝板23通过气缸25的作用直接压紧，然后依次拆除各组分流连接器18的绝缘罩15，此时系列直流电流完全从分流系统6旁通，从而实现电解槽的断电。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种独特的镁电解直流电母线装置，该装置由汇流母排（1）、阳极主母排（2）、阴极主母排（3）、阳极支母线（4）、阴极支母线（5）、电解槽分流系统（6）、母排支墩（7）、母排定距架（8）及绝缘板（9）组成；其中，汇流母排（1）从整流所（19）整流机组（＋）极引出进入电解车间（20），依次沿着系列电解槽（10）的后侧通过母排支墩（7）架空敷设，从电解车间（20）引出后又回至整流机组（－）极，形成了一个完整的镁电解系列直流电母线回路装置，电解车间内共设置有多台电解槽（10），分两条系列背对背对称配置，电解槽（10）之间串联连接；汇流母排（1）是由若干块具有相同宽度和厚度的铝排（21）并列垂直排布，并在每块铝排（21）之间设置有空隙（22）；每台电解槽（10）的阳极主母排（2）配置在阴极主母排（3）的上方，在阳极主母排（2）的上沿和阴极主母排（3）的下沿分别焊接有阳极支母线连接铝板（23）和阴极支母线连接铝板（24）；每台电解槽（10）的每个阳极支母线（4）一端与阳极铜导电板（11）通过螺栓一（12）相接，另一端与对应的阳极支母线连接铝板（23）通过螺栓二（13）相接；每个阴极支母线（5）一端与阴极（14）焊接，另一端与对应的阴极支母线连接铝板（24）通过螺栓三（16）相接；在位于每台电解槽（10）后侧设置有用于电解槽直流电通断的分流系统（6），每个分流系统（6）包括两个分流开关（17）和若干个分流连接器（18）；母线定距架（8）设置在汇流母排（1）、阳极主母排（2）及阴极主母排（3）的相关部位，用于增强其稳定性，防止跑偏；绝缘板（9）用于母排支墩（7）和相关主母排之间的绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种独特的镁电解直流电母线装置，其特征在于：所述汇流母排（1）、阳极主母排（2）、阴极主母排（3）、阳极支母线（4）及阴极支母线（5）为铸造铝材质，且不低于GB／T1196－2008，Al99.60标准。
3.根据权利要求1所述的一种独特的镁电解直流电母线装置，其特征在于：所述整流所（19）紧邻电解车间（20）端头布置，共多台电解槽（10）在电解车间（20）的两侧背对背布置为两列，而阳极主母排（2）和阴极主母排（3）紧邻两列电解槽（10）的后侧，并将两列母排末端相连，呈“コ”形配置。
4.根据权利要求1所述的一种独特的镁电解直流电母线装置，其特征在于：所述阳极主母排（2）和阴极主母排（3）是将汇流母排（1）沿对角线切分而得的两部分斜切体。
5.根据权利要求1所述的一种独特的镁电解直流电母线装置，其特征在于：所述电解槽分流系统（6）包括设置在位于电解槽（10）阳极主母排（2）和阴极主母排（3）两端的两个分流开关（17）和两个分流开关（17）之间的多组分流连接器（18）。
6.根据权利要求1所述的一种独特的镁电解直流电母线装置，其特征在于：所述母排支墩（7）的绝缘板（9）为UPM203，为不饱和聚酯玻璃纤维板材料。
7.一种独特的镁电解直流电母线装置的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一，检查装置：检查直流母线是否按设计要求完成了全部施工、验收及清理任务；
(1)、整流所（19）与电解车间（20）之间的汇流母排（1）安装、施工完毕，并验收合格；
(2)、电解车间（20）所有电解槽（10）、直流母线安装、施工完毕，并验收合格；
(3)、电解车间（20）内的电解槽（10）都清理干净；
(4)、直流母线上金属丝等其它施工异物全部清理干净；
(5)、电解车间0米、+4米平台清理干净，特别是直流母线附近无影响送电的杂物（活动的铁质物品、工具等）存在；
(6)、电解槽绝缘及母线绝缘达到设计要求；
步骤二，短路试验：检测直流母线的施工质量是否合格；
(1)、整流所（19）具备供电条件，整流机组的直流电流在0——设计额定值之间调整、控制灵敏，可靠；
(2)、检测工具、仪表（电压表、测温表、电流表等级）准备就绪，校验合格，并在有效期内；
(3)、测量人员组织到位，测试方法统一，安全技术交底已完成，安全教育考试合格；
(4)、紧急防范措施制定并已演练熟悉；（停电、急救）
(5)、测试表格制作完毕，满足测试要求；
(6)、通电时间已确定，车间中无关人员已清理；
(7)、安全防护措施已完善；
(8)、全系列短路母线连接完好；
步骤三，电解槽的通电及断电：
具体实施时，电解槽直流电安全分流系统（6）独立设置于直流系列内的每一个电解槽（10）后侧，每台电解槽（10）直流电分流系统（6）均由两个分流开关（17）和多组分流连接器（18）共同组成；当电解槽需要短时间断电时，仅同步导通两个分流开关（17）即可；若电解槽（10）需较长时间断电，除了同步导通两个分流开关（17）外，还要在限定时间内将所有分流连接器（18）依次完全旁通，以免分流开关（17）过热损坏；使用时，通过设置在外部的控制柜，控制分流开关（17）上的气缸（25）闭合，气缸（25）的闭合动作带动阳极支母线连接铝板（23），从而控制与阳极支母线（4）的闭合，每台电解槽（10）有多组阳极支母线（4），其中仅在两端头的支母线上各设有一个分流开关（17）；需要对电解槽（10）进行通电时，在设置有分流开关（17）的阳极支母线（4）及阳极支母线连接铝板（23）上通过螺栓连接熔断铝板（27），对其余阳极支母线（4）及阳极支母线连接铝板（23）间插入木绝缘板（26），此时母线上的电流经两边设置的分流开关（17）的阳极支母线（4）通过，打开阳极支母线（4）及阳极支母线连接铝板（23）的连接，此时母线的所有电流经过熔断铝板（27），由于母线中持续有直流电通过，在打开瞬间会产生电弧，由于有熔断铝板（27）的存在，熔断铝板（27）在电弧的效应下会发生熔断，此时系列直流电流从分流系统（6）断开，从而实现电解槽的通电；需要对电解槽（10）进行断电时，首先通过控制柜打开阳极支母线（4）和阳极支母线连接铝板（23）的连接，取出木绝缘板（26），将阳极支母线（4）与阳极支母线连接铝板（23）通过气缸（25）的作用直接压紧，然后依次拆除各组分流连接器（18）的绝缘罩（15），此时系列直流电流完全从分流系统（6）通过，从而实现电解槽的断电。
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