專利名稱：一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在線絕緣監(jiān)測裝置，尤其涉及一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝 置及監(jiān)測方法。
背景技術：
鋁電解系統(tǒng)是由幾百個電解槽通過直流母線串聯(lián)組成的，安裝在近兩公里長的電 解廠房內，電解槽及相互連接的直流母線均是裸露安裝在各自的絕緣體上的，生產工程中 只是依靠人員站立在具有絕緣特性的操作平面上來保證生產運行安全的，設計管理時不允 許大地零電位引入倒電解槽和操作平面4M范圍內，當電解系統(tǒng)內任意一點發(fā)生電解槽或 直流母線對地絕緣降低甚至對地擊穿時，建造成嚴重的后果，如果發(fā)生電解槽槽體漏槽或 崩槽時，將迫使全電解系列停電，造成重大經濟損失，嚴重時還會危及到操作工人生命。因 此，電解槽的對地絕緣和連接直流母線的對地絕緣及操作平面的對地絕緣狀況監(jiān)測是保證 電解直流生產系統(tǒng)安全的重要一環(huán)。目前電解系列中監(jiān)測電解槽對地絕緣和直流母線系統(tǒng) 對地絕緣降低或絕緣擊穿的方法是采用兩個電壓表串聯(lián)，通過運行人員定期手動將兩個電 壓表中點接地來觀測兩個電壓表對電解槽中點之間的相對電壓是否異常來判斷電解直流 系統(tǒng)是否絕緣良好，尚沒有一個完整的、切實可行的在線絕緣監(jiān)測手段。特別是隨著電解系 列規(guī)模不斷地擴大，電解槽數(shù)量的增多，系列直流工作電壓越來越高，為了保證生產工程中 及時發(fā)現(xiàn)絕緣損壞對生產和人員的危害，實現(xiàn)實時在線監(jiān)視電解槽對地絕緣和直流母線系 統(tǒng)對地絕緣是十分必要性。目前，電解系列中監(jiān)測電解槽對地絕緣和直流母線系統(tǒng)對地絕緣降低或絕緣擊穿 的方法是采用兩個電壓表串聯(lián)，通過運行人員定期手動將兩個電壓表中點接地來觀測兩個 電壓表對電解槽中點之間的相對電壓是否異常來判斷電解直流系統(tǒng)是否絕緣良好，不能及 時發(fā)現(xiàn)問題，電解生產系統(tǒng)的安全得不到保證。如圖1所示，為了監(jiān)視電解槽絕緣情況，在控制室的中央控制盤上裝設三只直流 電壓表5 ；電壓表監(jiān)視全系列電壓VI，電壓表V2在正常工作情況下，監(jiān)視半系列電壓；當需 要監(jiān)察電解槽的絕緣情況時，按下試驗按鈕3，在觀察電壓Vl和V2值；當Vl = V2時說明 絕緣完好；當Vl < V2時說左側電解槽又接地點，整流所通知電解車間，對接地的電解槽進 行處理。該原理接線存在的問題是，不能實現(xiàn)實時在線監(jiān)視直流大母線對地絕緣情況，當電 解槽中性點發(fā)生絕緣降低時本裝置不能及時發(fā)現(xiàn)問題。該電解直流系列絕緣監(jiān)視系統(tǒng)存在 的問題和缺陷需要巡視人員定期通過按鈕來檢查系統(tǒng)是否存在問題，不能實現(xiàn)時時在線 監(jiān)視直流大母線對地絕緣情況。
發(fā)明內容
為解決上述技術問題本發(fā)明提供一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置及監(jiān)測方 法，目的是能在線及時監(jiān)測系統(tǒng)內絕緣狀況，同時還能提供電解槽或直流母線對地絕緣降 低或擊穿的故障點范圍。
為達上述目的本發(fā)明一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置，包括在電解直流大母 線電壓兩端串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電壓變送器，與串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電 壓變送器并聯(lián)的第5電壓變送器，設在電解直流大母線電壓兩端的電解槽，其特征在于所 述的在電解直流大母線電壓兩端設有串聯(lián)的第3電壓變送器和第4電壓變送器，第1電壓 變送器和第2電壓變送器與電解系列直流大母線中性點之間設有熔斷器，第3電壓變送器 和第4電壓變送器之間接地，第1電壓變送器、第2電壓變送器、第3電壓變送器、第4電壓 變送器和第5電壓變送器輸出端與PLC輸入輸出模塊，PLC輸入輸出模塊與顯示屏連接。所述的電壓變送器與直流大母線的兩端之間設有熔斷器。一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測方法，包括下述步驟輸入到PLC輸入輸出模塊 中的第3電壓變送器的電壓值不等于第4電壓變送器的電壓值時，并且第3電壓變送器的 電壓變化情況同第1電壓變送器的電壓變化相同，第4電壓變送器的電壓變化情況同第2 電壓變送器的電壓變化相同，則判斷電解槽中性點發(fā)生絕緣降低；當?shù)?電壓變送器的電 壓值小于第4電壓變送器的電壓值時，并且第3電壓變送器的電壓變化情況不同于第1電 壓變送器的電壓變化，第4電壓變送器的電壓變化情況不同第2電壓變送器的電壓變化，則 判斷第3電壓變送器側發(fā)生電解槽絕緣降低；絕緣降低的電解槽范圍可能發(fā)生絕緣降低的 最大槽號為(第3電壓變送器的電壓/4. 2) =nl，可能發(fā)生絕緣降低的最小槽號為n2+2 =η4，其中:η2 =(電壓變送器的電壓_70_2. 5)/4. 2。所述的PLC輸入輸出模塊將絕緣降低的最大槽號和絕緣降低的最小槽號發(fā)送到
顯示屏上。本發(fā)明的優(yōu)點和效果如下設備及安裝費用均低；顯示儀表安裝在電解車間內， 有利于電解操作工實時在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理；布置新穎合理，運行安全可靠。實時 在線監(jiān)測電解系列中電解槽對地絕緣和直流母線系統(tǒng)對地絕緣降低或絕緣擊穿情況下及 時報警或輸出事故跳閘信號停止整流機組電源，同時能夠初步判斷絕緣降低或擊穿的故障 點范圍。
圖1是現(xiàn)有技術的原理圖。圖2是本發(fā)明的原理圖。圖3是PLC輸入輸出模塊與電壓變送器和顯示屏連接的示意圖。圖中1、電解槽；2、熔斷器；3、試驗按鈕；4、絕緣降低點；5、電壓表；6、PLC輸入輸 出模塊；7、顯示屏；8、直流大母線；9、第1電壓變送器；10、第2電壓變送器；11、第3電壓變 送器；12、第4電壓變送器；13、第5電壓變送器；Ud、電解直流大母線電壓；14、電解系列直 流大母線中性點。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，本發(fā)明一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置，包括在電解直流大母 線電壓Ud兩端串聯(lián)的第1電壓變送器9和第2電壓變送器10，與串聯(lián)的第1電壓變送器9 和第2電壓變送器10并聯(lián)的第5電壓變送器13，設在電解直流大母線電壓兩端的電解槽1，電解直流大母線電壓與電解槽1之間用直流大母線8連接，在電解直流大母線電壓兩端 設有串聯(lián)的第3電壓變送器11和第4電壓變送器12，第1電壓變送器9和第2電壓變送 器10與電解系列直流大母線中性點14之間設有熔斷器2，第3電壓變送器11和第4電壓 變送器12之間接地，第1電壓變送器9、第2電壓變送器10、第3電壓變送器11、第4電壓 變送器12和第5電壓變送器13輸出端與PLC輸入輸出模塊6，第1電壓變送器9、第2電 壓變送器10、第3電壓變送器11、第4電壓變送器12和第5電壓變送器13輸出4 20mA 的信號，PLC輸入輸出模塊6與顯示屏7連接；電壓變送器與直流大母線8的兩端之間設有 熔斷器2。電解系列直流大母線中性點14與電解直流大母線電壓Ud正極之間的電解槽為 正母線電解槽，正母線電解槽的編號從距離正極最近的到電解系列直流大母線中性點為 +1## +η ；電解系列直流大母線中性點14與電解直流大母線電壓Ud負極之間的電解槽 為負母線電解槽，負母線電解槽的編號從距離負極最近的到電解系列直流大母線中性點 為-η _1#。一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測方法，包括下述步驟每臺電解槽槽平均電壓為 4. 18V，考慮發(fā)生兩個電解陽極效應時電壓升到70V，半系列母線電壓為2. 5V時；輸入到PLC 輸入輸出模塊中的第3電壓變送器的電壓值不等于第4電壓變送器的電壓值時，并且第3 電壓變送器的電壓變化情況同第1電壓變送器的電壓變化相同，第4電壓變送器的電壓變 化情況同第2電壓變送器的電壓變化相同，則判斷電解槽中性點發(fā)生絕緣降低；當?shù)?電壓 變送器的電壓值小于第4電壓變送器的電壓值時，并且第3電壓變送器的電壓變化情況不 同于第1電壓變送器的電壓變化，第4電壓變送器的電壓變化情況不同第2電壓變送器的 電壓變化，則判斷第3電壓變送器側發(fā)生電解槽絕緣降低；絕緣降低的電解槽范圍可能發(fā) 生絕緣降低的最大槽號為(第3電壓變送器的電壓/4. 2) =nl，可能發(fā)生絕緣降低的最小 槽號為112+2 = 114，其中112=(電壓變送器的電壓_70_2. 5)/4. 2。PLC輸入輸出模塊將 絕緣降低的最大槽號和絕緣降低的最小槽號發(fā)送到顯示屏上。所以可能發(fā)生絕緣降低點4的槽號范圍為n4 nl。在整流所發(fā)出報警信號，檢修人員根據(jù)可能發(fā)生絕緣降低的槽號范圍就可以粗略 估算出電解槽或直流母線絕緣損壞的大致位置，然后，到就地進一步查找絕緣損壞的具體 位置。
權利要求
一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置，包括在電解直流大母線電壓兩端串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電壓變送器，與串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電壓變送器并聯(lián)的第5電壓變送器，設在電解直流大母線電壓兩端的電解槽，其特征在于所述的在電解直流大母線電壓兩端設有串聯(lián)的第3電壓變送器和第4電壓變送器，第1電壓變送器和第2電壓變送器與電解系列直流大母線中性點之間設有熔斷器，第3電壓變送器和第4電壓變送器之間接地，第1電壓變送器、第2電壓變送器、第3電壓變送器、第4電壓變送器和第5電壓變送器輸出端與PLC輸入輸出模塊，PLC輸入輸出模塊與顯示屏連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于所述的電 壓變送器與直流大母線的兩端之間設有熔斷器。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測方法，其特征在于包括下述 步驟輸入到PLC輸入輸出模塊中的第3電壓變送器的電壓值不等于第4電壓變送器的電 壓值時，并且第3電壓變送器的電壓變化情況同第1電壓變送器的電壓變化相同，第4電壓 變送器的電壓變化情況同第2電壓變送器的電壓變化相同，則判斷電解槽中性點發(fā)生絕緣 降低；當?shù)?電壓變送器的電壓值小于第4電壓變送器的電壓值時，并且第3電壓變送器的 電壓變化情況不同于第1電壓變送器的電壓變化，第4電壓變送器的電壓變化情況不同第 2電壓變送器的電壓變化，則判斷第3電壓變送器側發(fā)生電解槽絕緣降低；絕緣降低的電解 槽范圍可能發(fā)生絕緣降低的最大槽號為第3電壓變送器的電壓/4. 2 = nl，可能發(fā)生絕緣 降低的最小槽號為:n2+2 = n4，其中:η2 =電壓變送器的電壓-70-2. 5/4.2。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測方法，其特征在于所述的 PLC輸入輸出模塊將絕緣降低的最大槽號和絕緣降低的最小槽號發(fā)送到顯示屏上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。包括在電解直流大母線電壓兩端串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電壓變送器，與串聯(lián)的第1電壓變送器和第2電壓變送器并聯(lián)的第5電壓變送器，設在電解直流大母線電壓兩端的電解槽，其特征在于所述的在電解直流大母線電壓兩端設有串聯(lián)的第3電壓變送器和第4電壓變送器，第1電壓變送器和第2電壓變送器與電解系列直流大母線中性點之間設有熔斷器，第3電壓變送器和第4電壓變送器之間接地，第1電壓變送器、第2電壓變送器、第3電壓變送器、第4電壓變送器和第5電壓變送器輸出端與PLC輸入輸出模塊，PLC輸入輸出模塊與顯示屏連接。
文檔編號G01R31/08GK101907680SQ20091001184
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權日2009年6月4日
發(fā)明者袁進禹, 陸青, 魏春愛 申請人:沈陽鋁鎂設計研究院
專業(yè)數(shù)控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
