[发明专利]检测和定位铝电解槽接地故障的装置及其系统和工艺

说明书

本发明提供了一种检测和定位铝电解槽接地故障的装置及其系统和工艺，所述检测与定位装置包括第一导线、n条第二导线、n个桥臂阻抗、n‑1条第三导线、n‑1个电流传感器及电压源，第一导线将每个桥臂阻抗的一端与直流母线连接，每条第二导线将一个桥臂阻抗的另一端相应地与一个电解槽的接地点连接，每条第三导线分别将与相邻的两个电解槽对应的两个桥臂阻抗的所述另一端连接，且被对应地设置有一个电流传感器，以检测每条第三导线上的实时电流幅值和相位数据，从而准确检测和定位出是某个或某些电解槽出现故障。本发明能够及时、准确地检测和定位铝电解槽的单点故障和多点接地故障；且有利于改善电流效率，提高能源利用率并降低成本。

技术领域

本发明涉及铝电解企业的电解槽的故障检测技术领域，具体来讲，涉及一种能够实时检测和定位铝电解槽的接地故障的装置及其系统和工艺，从而利于改善电流效率，提高能源利用率和降低成本。

背景技术

当前，铝电解产能严重过剩，直接造成产需失衡，价格下跌，导致国内电解铝企业盈利状况明显恶化。作为建设周期短，进入门槛低，高退出壁垒的行业，在未来的一段时间内，中国铝电解产能过剩的困局依旧得不到缓解，因此各大企业纷纷开始研究内部脱困之策，而提升电流效率是最快的捷径之一。引起电流效率降低的原因主要有以下几个方面：铝的溶解损失和被阳极气体再氧化损失；铝离子不完全放电导致的电流空耗损失；其它离子放电所引起的电流效率损失；电解槽对地漏电，或某个电解槽局部短路或漏电等造成的电流损失。其中，电解槽漏电对电流效率的影响很大。因此，解决电解槽的漏电问题迫在眉睫。

电解槽是铝电解车间中重要的设备，电解槽之间通过直流母线(也可称为系列母线)进行连接，其中通过强大的电解电流(几百kA)。电解槽发生漏电时，系列电流减小，造成槽的产铝量减小，从而得到的实际铝产量减小，电流效率大大降低。为了保证铝电解槽连续平稳供电和提升电流效率，电解槽发生漏电时，必须及时检测出故障位置，方便工作人员检修，减小不必要的损失。

目前国内铝电厂针对铝电解槽接地问题，主要采用两种检测方案。一种是零点漂移检测法，一种是信号注入检测法。采用零点漂移检测法时，当发生单点接地时，能够由零点的位置推断出接地点的位置，但推断的方法缺乏一定准确性。采用信号注入检测法时，能够快速的检测出电解槽发生接地故障，但并不能准确地进行故障定位。且当铝电解槽发生接地时，会产生很大的暂态电流，会对检测造成一定的影响，以上两种检测方法缺乏较为有效的安全措施，有很大的安全隐患。此外，电解槽发生接地时，可能不止有一个接地点，以上两种方法都不能较为准确地判断出多个接地点的位置。

综上，针对目前国内检测铝电解槽接地状况的系统，仍存在以下几个主要的问题：不能较为准确地判断出铝电解槽的具体故障位置，且发生多点接地时不能同时判断铝电解槽的多个故障位置。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种铝电解槽故障的检测与定位装置，所述检测与定位装置包括：一条第一导线、n条第二导线、n个桥臂阻抗、n-1条第三导线、n-1个电流传感器、以及设置在所述第一导线上且能够形成具有周期性相位变化电流的电压源，其中，所述第一导线将所述n个桥臂阻抗中每个的一端与用于串联n个电解槽的直流母线连接，所述n条第二导线中的每条分别将所述n个桥臂阻抗中一个的另一端相应地与所述n个电解槽中的一个的接地点连接，所述n-1条第三导线中的每条分别将与相邻的两个电解槽对应的两个桥臂阻抗的所述另一端连接，所述n-1个电流传感器中的每个分别被对应地设置在所述n-1条第三导线中的一条上，以检测每条第三导线上的实时电流幅值和相位数据，从而准确检测和定位出是某个或某些电解槽出现故障。

在本发明的检测与定位装置的一个示例性实施例中，所述n个桥臂阻抗中每个的阻抗能够确保在所述n个电解槽正常电解情况下，所述每条第三导线上的实时电流幅值和相位数据不随时间而变化。