一種用于電解鋁的直流母線穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電解鋁的直流母線穩(wěn)定系統(tǒng)，屬于輸電供電領域。
【背景技術】
[0002]電解鋁就是通過電解得到的鋁?，F(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950°C _970°C下，在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應，既電解。整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱單向脈動性直流電壓。直流大母線作為鋁電解冶煉工藝生產(chǎn)的一項重要設備，安裝在各整流機組直流隔離開關二次，與電解槽負載端緊密相連；其實物為鋁材質(zhì)制作的大型母線，采用分段設計，軟連接技術解決整體材料的熱伸縮問題，母線設計采用不同數(shù)量的支持瓷瓶對母線進行絕緣及固定安裝。直流大母線的作用有:一是將各整流機組輸出的直流電源通過其隔離開關匯流到母線上，實現(xiàn)系列大電流的匯流作用。二是，將匯流的大電流能源，源源不斷的輸送的電解槽負載上。鋁電解直流大母線是鋁冶煉的重要設備，擔負著各變流裝置的匯流輸出、電流傳導、電能的供給等重要任務。隨著近幾年直流大母線故障日益增多，其安全、穩(wěn)定運行也備受專業(yè)人士的關注，本文結(jié)合具體的生產(chǎn)實踐，就直流大母線的問題、采取的措施進行部分闡述，力求使直流大母線運行處于最佳工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種用于電解鋁的直流母線穩(wěn)定系統(tǒng)，將線圈組和放電負載進行有效的利用，能夠?qū)χ绷髂妇€上的電流進行更加事實精確的控制，能夠有效穩(wěn)定直流母線的電流，消除電流波動，提尚供電質(zhì)量，提尚電解招的生廣速度和質(zhì)量，當波動范圍小于設定值時，通過線圈組構(gòu)成不同匝數(shù)的回路，進行磁力阻礙，降低小幅度波動對電流質(zhì)量的影響，另外，當波動范圍較大時，通過電容濾波和電阻放電，有效的穩(wěn)定電流，提高供電質(zhì)量。其電流波動能夠產(chǎn)生磁力，并利用閉合的線圈組隊磁力的阻礙的作用，進而減少直流母線上的電流波動，有利于該直流母線的供電，能夠提高直流母線的供電質(zhì)量，穩(wěn)定直流電流。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案如下:
本發(fā)明公開了一種其用于電解鋁的直流母線穩(wěn)定系統(tǒng)，包括:
控制單元，包括控制器，該控制器包括MCU及分別連接MCU的存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通訊器、及顯示器，控制器通過逆變器與直流低壓電池相連，該電池用于為控制器供電；
繞組單元，包括線圈組，線圈組套設在25-35kA的為電解鋁供電的直流母線的負極上，線圈組上具有多個外接線端和一個輸出端，線圈組為采用0.8-1.25mm的銅絲、以18_20cm為外接圓半徑繞制而成的四邊形結(jié)構(gòu)，線圈組的各個外接線端所對應的匝數(shù)為1000、1500、2000、2500、3000、3500 ;在線圈組和直流母線之間設有絕緣層，絕緣層分別通過絕緣膠與線圈組及直流母線粘連；
繼電器單元，包括觸點繼電器組和負載繼電器，觸點繼電器組的輸入端與線圈組的輸出端相連，觸點繼電器組的各輸出端分別與線圈組的各外接線端一一對應；控制不同的觸點繼電器閉合將線圈組的線圈構(gòu)成回路；觸點繼電器組的控制端分別于控制器相連；負載繼電器的控制端與控制器相連；負載繼電器的輸出端連接放電負載的輸入端，放電負載的輸出端接地；
放電單元，包括電容器組和放電負載，電容器組的輸入端與直流母線相連、輸出端與負載繼電器的輸入端相連；該電容器組接入電路的電容值可調(diào)；放電負載包括10-20個阻值為50kQ定值電阻，控制器控制串聯(lián)的定值電阻的數(shù)量以調(diào)節(jié)電池組的電阻的大?。?br> 電流傳感器單元，包括分別位于在線圈組兩側(cè)的電流傳感器，該電流傳感器套設在母線上用于檢測母線上的電流；電流傳感器與線圈組的距離不小于3m，避免線圈組所產(chǎn)生的磁場影響電流傳感器的檢測結(jié)果；
電流傳感器與控制器電連接并將其檢測到的電流信號發(fā)送至控制器；電流傳感器的檢測信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送至MCU，MCU對比存儲器中的設定值，控制相應觸點繼電器組閉合使線圈組的對應匝數(shù)構(gòu)成回路，或者，控制負載繼電器閉合將波動的電流由放電負載消耗。
[0005]由于上述系統(tǒng)，將線圈組和放電負載進行有效的利用，能夠?qū)χ绷髂妇€上的電流進行更加事實精確的控制，能夠有效穩(wěn)定直流母線的電流，消除電流波動，提高供電質(zhì)量，提高電解鋁的生產(chǎn)速度和質(zhì)量，當波動范圍小于設定值時，通過線圈組構(gòu)成不同匝數(shù)的回路，進行磁力阻礙，降低小幅度波動對電流質(zhì)量的影響，另外，當波動范圍較大時，通過電容濾波和電阻放電，有效的穩(wěn)定電流，提尚供電質(zhì)量。
[0006]更進一步，所述線圈組緊密套設在直流母線上，在線圈組合直流母線之間設置有厚度為3-5mm的絕緣層，該絕緣層由20-28份乙烯基樹脂、16-18份硅膠、4-4.5份塑化劑、3-3.2份二鹽基硬脂酸鉛，3.5-3.8份含氧硅油，5-5.3份鉑絡合物，5_6份乙炔基環(huán)己醇，6-8份云母，10-13份硅氧烷低聚物和7-13份鄰苯二甲酸二甲組成。該配比的絕緣層，具有使用壽命長，受溫差影響小，耐腐蝕的特性，更適用于對直流母線的絕緣。
[0007]更進一步，所述絕緣層分別通過絕緣膠與線圈組及直流母線粘連，該絕緣膠由15-18份二甲基硅油、13-16份滑石粉、40-42份TPR、3_5份硬脂酸鋅、1.1-1.3份白炭黑、1.5-1.8份硼酸、5-5.6份亞麻油、8-9份芥酸酰胺、10-11份膨化劑、7_10份過氧化苯二甲酰、8-10份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2-7份十溴聯(lián)苯組成。該配比的絕緣膠，具有粘連性好，絕緣性強，不易脫膠，使用壽命長的特點。
[0008]
更進一步，該直流母線穩(wěn)定系統(tǒng)的控制方法:
步驟1:通過電流傳感器檢測負極的直流母線上的電流并將檢測信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送至MCU，MCU讀取存儲器中的設定值與檢測值對比；
步驟2:直流母線上的直流電流波動范圍大于1.0kA, MCU控制觸電繼電器閉合使線圈組構(gòu)成回路的匝數(shù)為1000 ;直流母線上的直流電流波動范圍為1.01-1.2kA，控制線圈組構(gòu)成回路的匝數(shù)為1500 ;直流母線上的直流電流波動范圍為1.21-1.4kA，控制線圈組構(gòu)成回路的匝數(shù)為2000 ;直流母線上的直流電流波動范圍為1.41-1.6kA，控制線圈組構(gòu)成回路的匝數(shù)為2500 ;直流母線上的直流電流波動范圍為1.61-1.8kA，控制線圈組構(gòu)成回路的匝數(shù)為 3000 ；
步驟3:直流母線上的直流電流波動范圍大于1.8kA時，MCU控制負載繼電器閉合，同時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值和調(diào)整放電負載的阻值的大??；
步驟4:當直流母線的波動頻率低于5hz時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值為0.05uf ;當直流母線的波動頻率為5-lOhz時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值為0.luf ;當直流母線的波動頻率為10.l-18hz時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值為0.15uf ;當直流母線的波動頻率為18.l-30hz時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值為0.2uf ;當直流母線的波動頻率大于30hz時，MCU調(diào)節(jié)電容器組的電容值為0.3uf
步驟5:當直流母線上的電流波動范圍為1.81-2kA時，MCU調(diào)節(jié)放電負載的阻值為900千歐；當直流母線上的電流波動范圍為2.01 -2.3kA時，MCU調(diào)節(jié)放