CN218829089U - 一种过道母线快速投切的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过道母线快速投切的装置，该装置包括大电流直流母线式隔离开关过道母线以及开关安装支架，在过道母线的短路口处固定安装有开关安装支架，在开关安装支架上固定安装有两台大电流直流母线式隔离开关，两台大电流直流母线式隔离开关并联在过道母线上。本实用新型极大的降低了停电操作时间，避免了长时间停电给铝电解槽带来的凝槽顾虑及隐患，彻底消除了解决人工操作带来的飞溅电弧隐患。另外，本实用新型能快速投入/切除过道母线，从而实现部分工区的切除/投入，不但能较好的适应各种极端生产情况，也能为将来的铝电解车间柔性生产提供技术支撑，达到铝电解车间安全、高效、自动化生产的目的。

Description

一种过道母线快速投切的装置

技术领域

本实用新型涉及一种过道母线快速投切的装置，属于电解铝技术领域。

背景技术

电解槽是铝厂的主要设备，一个电解系列一般有200～372台电解槽8相互串联，并分作数个工区，其系列电流由整流所7提供，整流所7为电流源，即电流由整流所7的正母线流出，穿过整个电解车间9，最后流回到整流所7的负母线，其原理如图1所示。为了可分阶段启动或紧急情况下甩负荷，设计时在中间通廊下设有过道母线，过道母线正常情况下呈电气断开状态。在紧急情况下，投入接通过道母线，可以短接切除远离整流所的部分工区，而维持剩余工区铝电解槽正常生产。

常规投入/切除的过道母线5的装置就是短路口10，如图2所示；该短路口10配置在过道母线5的中部。这种短路装置一般由铝软带3、铝板4以及螺栓11组成(如图3所述)，当需要切除断开过道母线5时，在铝板7和过道母线5的接触面上插入绝缘板，以形成电气上的开路；反之，则去除绝缘板，形成电气上的通路，投入过道母线。上述过程全部人工操作，其步骤为：全系列停电→人工拆卸螺栓，并去除/加入绝缘板→人工紧固螺栓→恢复全系列供电。这一过程虽然简单，但由于全程人工操作，有以下重大缺陷：

1、停电时间长，完成整个投切过程至少需要两小时(遇到不好拆卸的情况时间甚至更长)，这显然对铝电解生产极为不利。行业传统一般认为，铝电解厂全系列停电时间不得超过2小时，即所谓铝电解槽的“生命禁区”时间；

2、人工操作闭合/开断短路口存在电接触不良的隐患，可能使部分短路口过热，甚至产生电弧灼伤人员和设备。如：2012年某厂电解铝系列，第二通廊过道母线，某根母线的短路口因压接不牢导致突然拉弧烧损，压接面爆炸，致使该母线倒塌，最终全系列停电。全系列222台铝电解槽，只抢救回来16台，其余206台槽因停电时间过长，槽内熔体温度过低、电解质萎缩而被迫放弃，损失上亿，极为惨重。

如果不能从根本上改变过道母线投/切过程人工操作方法，上述两大缺点就不会得到根治。

近年来，国内外技术人员提出了不少过道母线短路口改进方式,如申请号为“200810302092.3”、实用新型创造名称为“一种过道母线的短路或断开连接结构”的中国实用新型专利申请，专利号为“200520200814.6”、实用新型创造名称为“可拆卸重复使用的过道母线”的中国实用新型专利以及专利号为“200720201665.4”、实用新型创造名称为“过道母线结构”的中国实用新型专利等，上述专利公开的技术方案均仍为人工操作，并没有从根本上解决该问题。而申请号为“201310523752.1”、实用新型创造名称为“一种过道母线闭合方法”的中国实用新型专利申请虽然提到了电动操作，但操作的是附加并联的放电开关，而非过道母线开关本身。

目前及可见的未来，能机械化、自动化通断电气回路的方式，非电气开关莫属。但困难在于现有铝电解车间所采用的系列直流电流具有低电压(＜2000V，相对电力行业)、大电流(200～600kA)的特点，电气开关中的断路器、接触器、负荷开关等的额定电流最大也就2～4kA，远不能满足使用要求(即便是并列运行后单根母线电流限制到80～100kA)，这也是铝电解行业至今仍采用短路口人工操作的主要原因。

实用新型内容

为了克服现有“铝软带+短路口”结构及人工操作的严重安全缺陷，及停电操作时间过长造成大量铝电解槽凝槽/停槽事故，本实用新型提供一种过道母线快速投切的装置，该装置必要时能快速投入/切除电解车间的过道母线，减少电解系列的停电时间，并彻底解决人工操作带来的飞溅电弧隐患。

本实用新型的技术方案：一种过道母线快速投切的装置，包括大电流直流母线式隔离开关过道母线以及开关安装支架，在过道母线的短路口处固定安装有开关安装支架，在开关安装支架上固定安装有两台大电流直流母线式隔离开关，两台大电流直流母线式隔离开关并联在过道母线上。

进一步，所述开关安装支架上固定安装有一台大电流直流母线式隔离开关，该台大电流直流母线式隔离开关串联在过道母线上。

更进一步，所述大电流直流母线式隔离开关的进出电母排上固定连接有铜铝过渡板，在铜铝过渡板上固定连接有铝软带，所述过道母线的端部固定连接有铝板，所述铝软带与铝板固定连接。

更进一步，所述大电流直流母线式隔离开关上安装有灭弧装置。

进一步，所述两台大电流直流母线式隔离开关上下重叠安装且间距不小于200mm。

由于采用上述技术方案，本实用新型的优点在于：本实用新型极大的降低了停电操作时间，避免了长时间停电给铝电解槽带来的凝槽顾虑及隐患，彻底消除了解决人工操作带来的飞溅电弧隐患。另外，本实用新型能快速投入/切除过道母线，从而实现部分工区的切除/投入，不但能较好的适应各种极端生产情况，也能为将来的铝电解车间柔性生产提供技术支撑，达到铝电解车间安全、高效、自动化生产的目的。

附图说明

图1为现有的铝电解车间配置示意图；

图2为现有的铝电解车间过道母线配置示意图(以6根铝母线为一组示例)；

图3为现有的过道母线上短路口的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一或实施二的俯视图；

图5为图4中实施例一的A向视图；

图6为图4中实施例二的A向视图；

图7为灭弧装置的布置结构示意图。

附图标记说明：1-大电流直流母线式隔离开关，2-铜铝过渡板，3-铝软带，4-铝板，5-过道母线，6-开关安装支架，7-灭弧装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

经过多次试验及计算分析得出：在常规配电系统中作为配角的隔离开关，反而是铝电解车间这样的直流大电流系统可行的选择，因为其具有：1)明显的闭合/分断指示；2)可远程自动化操作；3)具有专门的母线型开关，且额定电流较大(可达40～63kA甚至更大)。而本实用新型专利首次提出的大电流直流母线式隔离开关可很好的满足短路母线的要求(多开关并联分担负荷+系列电流停电操作)，可以实现机械化、自动化快速投/切过道母线操作的目的。而隔离开关相对灭弧能力弱的缺点，对于铝电解系统并非不可接受，因为铝电解系列无需在满负荷的情况下开断/闭合回路，所有操作都是在系列短时间停电状态下进行。其中，实施例一中的大电流直流母线式隔离开关1可采用国内绝大部分厂家(如西安高压开关厂、上海输配电器公司等)都能生产的大电流直流母线式隔离开关HD6II型40～63kA容量的产品或德国RITTER的40～80kA开关；而实施例二则需要较大容量的大电流直流母线式隔离开关1，如：西安金旭机电设备有限公司的HD19L型100～400kA开关、陕西中电电气公司的HD29LL型120～400kA开关或德国RITTER的100～440kA型号。

实施例一

参见图4及图5，本实用新型的一种过道母线快速投切的装置，包括大电流直流母线式隔离开关1过道母线5以及开关安装支架6，在过道母线5的短路口处固定安装有开关安装支架6，在开关安装支架6上固定安装有两台大电流直流母线式隔离开关1，两台大电流直流母线式隔离开关1并联在过道母线5上。所述大电流直流母线式隔离开关1的进出电母排上固定连接有铜铝过渡板2，在铜铝过渡板2上固定连接有铝软带3，所述过道母线5的端部固定连接有铝板4，所述铝软带3与铝板4固定连接。所述大电流直流母线式隔离开关1上安装有灭弧装置7。如图7所示，灭弧装置7为大电流直流母线式隔离开关1上配套的辅助灭弧设施，为现有技术中的常规装置，配置在大电流直流母线式隔离开关1的静触头8或动触头9旁，其作用为当动静触头间产生电弧时，限制并辅助熄灭电弧。所述两台大电流直流母线式隔离开关1上下重叠安装且间距为240mm。

上述过道母线快速投切的装置的工作原理：

首先在过道母线5的短路口处固定安装开关安装支架6，然后在开关安装支架6上固定安装两台大电流直流母线式隔离开关1，使两台大电流直流母线式隔离开关1并联在过道母线5上，且大电流直流母线式隔离开关1的启闭采用机械化电动操控，同时在大电流直流母线式隔离开关1上安装有灭弧装置，保证在低负荷下闭合/开断回路不飞溅电弧。上述机械化电动操控可以是弹簧操动机构、电磁操动机构、气动操动机构、电动操动机构等。

将两台大电流直流母线式隔离开关1并联在过道母线5上的配置，原因在于：现有的铝电解车间系列电流较高200～660kA，过道母线5即使采用多根母线并列，每根过道母线5的电流也达到80～100kA甚至更高，现有的大电流直流母线式隔离开关1额定电流最大容量只有63kA，故每根过道母线5需由2台大电流直流母线式隔离开关1并联运行。为保证电气可靠性，每台大电流直流母线式隔离开关1的额定电流I_e与所连接单根母线负荷I_s的关系应为：I_e＝k×I_s/N，电气安全系数k选1.2～1.5尽量选择较大值，N为单根母线上并联开关的数量。

实施例二

当大电流直流母线式隔离开关1额定电流超越单根过道母线5负荷I_s的1.2倍时，将一台大电流直流母线式隔离开关1串联在过道母线5上即可。

参见图4及图6，本实用新型的一种过道母线快速投切的装置，包括大电流直流母线式隔离开关1过道母线5以及开关安装支架6，在过道母线5的短路口处固定安装有开关安装支架6，在开关安装支架6上固定安装有一台大电流直流母线式隔离开关1，该台大电流直流母线式隔离开关1串联在过道母线5上。所述大电流直流母线式隔离开关1的进出电母排上固定连接有铜铝过渡板2，在铜铝过渡板2上固定连接有铝软带3，所述过道母线5的端部固定连接有铝板4，所述铝软带3与铝板4固定连接。所述大电流直流母线式隔离开关1上安装有灭弧装置。

综上所述，由于能够完全免除人工操作短路口时间，以这一人口操作时间为2小时计算，对于一个年产500kt/a的铝电解厂，一次自动化操作就可节约人民币约200万元，且大大降低了现有短路装置的安全风险。且如传统短路装置由于操作没能短时间内完成造成系列停槽，可能导致数亿元的经济损失，而采用本实用新型则完全可规避系列停槽的风险。

本实用新型不仅可应用于铝电解车间短路母线的快速投入/切除，也可用于临近的化工、冶金、有色、碳素等采用大电流直流供电行业，在无负荷的条件下，实现快速、安全的投入/切除供电母线。

Claims (5)

1.一种过道母线快速投切的装置，包括大电流直流母线式隔离开关(1)过道母线(5)以及开关安装支架(6)，其特征在于：在过道母线(5)的短路口处固定安装有开关安装支架(6)，在开关安装支架(6)上固定安装有两台大电流直流母线式隔离开关(1)，两台大电流直流母线式隔离开关(1)并联在过道母线(5)上。

2.根据权利要求1所述的过道母线快速投切的装置，其特征在于：所述开关安装支架(6)上固定安装有一台大电流直流母线式隔离开关(1)，该台大电流直流母线式隔离开关(1)串联在过道母线(5)上。

3.根据权利要求1或2所述的过道母线快速投切的装置，其特征在于：所述大电流直流母线式隔离开关(1)的进出电母排上固定连接有铜铝过渡板(2)，在铜铝过渡板(2)上固定连接有铝软带(3)，所述过道母线(5)的端部固定连接有铝板(4)，所述铝软带(3)与铝板(4)固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的过道母线快速投切的装置，其特征在于：所述大电流直流母线式隔离开关(1)上安装有灭弧装置(7)。

5.根据权利要求1所述的过道母线快速投切的装置，其特征在于：所述两台大电流直流母线式隔离开关(1)上下重叠安装且间距不小于200mm。

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