铝厂重大事故学习课件.ppt

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1、铝厂电气重大事故 学习材料,关于青铜峡、伊川、希望三件重大整流所事故的回顾与教训学习,宁夏青铜峡变压器火灾事故,电气事故链接宁夏青铜峡铝厂变压器发生大火- 中国日报网.mht 11月06日晚22时32分，宁夏吴忠市消防调度指挥中心接到报警：青铜峡市铝厂变压器（60吨变压油）着火！吴忠市消防支队指挥中心第一时间调集辖区青铜峡市消防中队4辆消防车赶赴火场。同时，调派特勤消防中队1辆高喷车和1辆水灌泡沫车，利通区消防中队2辆泡沫消防车前往增援，消防支队全勤指挥部随同赶赴现场。 23时05分，青铜峡市消防中队到达现场。23时16分，吴忠市特勤和利通消防到达现场。 火灾现场火势比较大，远在2公里外就能看

2、见冲天的烈焰和浓烟，10几米开外火浪炙人，并伴有小爆炸。根据现场情况，在确认无人员被困情况下，由第一战斗小组在厂区员工的配合下对变压器进行断电；第二战斗小组做好现场警戒，疏散围观人员；第三战斗小组出4条干线进行冷却，泡沫车做好灭火的准备。同时，调集1辆大型水泥灌浆车向着火的变压器灌注水泥浆。增援的利通中队主要负责冷却和堵截，防止火势向相邻变压器蔓延（相邻有7组变压器，一旦引燃，火势将难以控制）。 23时30分，由于火势力较大，总指挥与现场技术人员研究，进一步决定调用大量水泥浆、泡沫和氧化铝粉进行灌浇围攻、堵截火势。消防支队后勤处李强处长也带领有关人员携带泡沫等物品增援现场。,变压器火灾爆炸的原

3、因有哪些,人为？设备？,几种可能的原因：,初步原因解读;,自用电源失电了，恰巧蓄电池没电，无法跳闸，变压器无辅助电源运行整流柜炸了可以理解，变压器怎么一下子就着了呢？这需要不短的时间.蓄电池为什么没电? 主要原因是动力变过载跳闸，水泵循环停机造成整流系统爆炸，最要命的是控制系统用的直流失电（采用双充电机+双蓄电池模式，平时充电机提供的直流正常，但蓄电池已坏，交流失电时蓄电池不起作用）造成220KV高压开关不能跳闸为什么蓄电池坏了，不能供直流还有整流柜有没有本身的设计缺陷即使整流柜突然爆炸也不至于就立刻引起变压器着火这中间应该有很长时间的吧 交流失电时蓄电池也不起作用，会造成动力变无法再合闸，整

4、流变的220KV高压开关无法跳闸，水冷却循环停机，二极管温度短时间内急剧上升，造成整流柜爆炸，爆炸的同时造成正负母线或交流侧母排短路引起变压器着火。两套蓄电池平时应该没有并列运行，一组无电时，合上直流母联开关让另一组备用的蓄电池对直流馈电回路供电，如果另一组蓄电池也是废的就无回天之力了，除非运行人员动作神速，能赶在整流柜爆炸之前到开关站手动分闸220KV母联开关或进线开关。,问题探讨,1、什么原因引起两路动力电源全部消失？单机组辅机电源消失还是动力电全部消失？ 2、几台整流柜出现故障？ 3、直流电源是因为蓄电池的原因还是直流系统出现接地或短路后无法利用控制回路进行开关合分闸？ 4、紧急情况下为

5、什么没考虑利用电网上级电源开关断电（推荐使用）或手动机构打跳？ 5、整流机组电源柜在动力电全消失的情况下，不能完成整流柜的跳闸，存在一定的设计缺陷（我们也存在一样的情况），是在事故处理过程中必须考虑的一个问题。 6、与邹平电解铝动力基本一样的变压器容量和可能一样的系统，运行特别是中夜班班长、主值等针对此情况如何安排进行事故处理？,如何思考与执行？,河南伊川铝厂及包头希望铝厂整流所故障事故报告,一. 概述,河南伊川铝厂一期和包头希望铝厂均是我院2001年2002年设计和相继投产的年产20万吨及以上的300 kA大型电解铝工程。为我院大型电解铝工程的设计应用树立了典范，在国内和国外均具有较大的影响

6、。为我国铝工业走向世界做出了较大的贡献。 伊川铝厂整流所是由6台整流机组构成的，单机组直流电压1180VDC、单机组直流电流64 kA，整流元件采用的是国产3.5英寸元件，快熔采用的是国产单体快熔，机组数的确定原则是按N-1台选型的，即1台故障或检修时，N台机组能够满足电解系列正常生产。,包头希望铝厂整流所是由6台整流机组构成的，整流机组是按最终电解系列电流强化到330 kA选型的，单机组直流电压1300VDC、单机组直流电流70 kA，整流元件采用的是进口ABB 4英寸元件，快熔采用的是国产单体快熔，机组数的确定原则是按N-1台选型的，即1台故障或检修时，N台机组能够满足电解系列正常生产。,

7、伊川铝厂是2002年6月16日正式向电解车间通电，当年底全系列达产。 包头希望铝厂是2003年8月投产至2005年5月已经投产14万吨，计划2005年67月全部达产。 伊川铝厂和包头希望铝厂整流所送电投产以来均较正常，然而，在今年4月7日和6月2日两个铝厂相继发生整流机组故障，对生产均造成较大影响，两个铝厂故障情况、原因分析及最终处理情况汇报如下：,二. 河南伊川铝厂一期整流所1#整流机组故障情况及原因分析 现场反馈信息：2005年4月7日中午12:30:47一期整流所6台整流机组同时运行整流所没有进行任何操作的情况下，整流所监控计算发出“1#整流机组的A整流柜、B整流柜单个快熔熔断，A柜、B

8、柜多个快熔熔断，1#整流机组故障跳闸、2#6#整流机组发出A柜过流、B柜过流信号，同时跳闸” 到整流器室检查发现是1#整流机组整流柜故障，造成全系列停电，经过抢修至17:00事故设备全部隔离，开始对其余5台整流机组送电并作空载试验，17:15分开始升电流带负载运行，送电时有个别电解槽铝液已经凝固，启动电解槽时十分困难。之所以长时间不能恢复送电，是因为1#整流机组整流柜内短路造成直流侧短路，强大的短路电流瞬间通过1#整流机组支母线，使该机组直流支母线及穿墙隔板部分烧毁，因此，送电前必须将故障机组的支母线从汇总母线上拆掉。,现场分析可初步认定是整流柜下部喷弧造成两相之间弧光短路，巨大的短路电流产生

9、的电动力使整流柜内的元件及快熔铜排变形，形状式灯笼形，短路的电弧高温使整流柜烧毁，从故障录波记录显示，从发生短路故障到断路器执行机构跳闸持续时间为360毫秒，也就是说，巨大的短路电流在直流系统中持续了近360毫秒。对于一个20万吨电解铝供电整流所供电系统容量大，因此发生直流侧短路时短路电流极其巨大，由此，产生的电动力破坏力极大，何况保护又没有及时动作，正常情况下这种短路故障应该由整流变压器的主保护速断跳闸（故有跳闸时间通常不大于60毫秒）。,对于上述保护，设计院在下达的继电保护整定书中，为了躲开合闸送电时的励磁涌流加了一个0.3S的时限，要求合闸后解除此时限作为整流机组运行的速断保护。然而，现

10、场在进行整定时没有完全领会整定书中的要求，实际整定时没有按要求解除该时限，因此，将本应速断跳闸的保护变成了延时0.3S跳闸，使故障变得严重，上述的360毫秒正是0.3S的短延时和0.06S的断路器跳闸系统的故有时间之和，正是由于约5倍直流系列电流的具大短路电流在系统中持续了0.36S使故障整流柜严重烧毁，如果0.3S的时限在合闸后及时解除，即使发生弧光短路也不会使整流柜完全烧毁，比如，神火铝厂的整流柜短路事故。,伊 川 铝 厂 1号 整 流 柜 故 障 后 的 情 况,从柜内损坏情况可明显看出巨大的短路电流通过了整流柜内元件母排，巨大的短路力距，使内元件母排严重变形。,河 南 神 火 铝 厂

11、整 流 柜 内 短 路 故 障 点,左图是神火铝厂整流柜短路故障图片，该故障产生后整流变压器电流型速断保护在60毫秒内使断路器跳闸，及时切断了故障机组。,伊 川 铝 厂 与 神 火 铝 厂 整 流 柜 内 短 路 故 障 损 坏 情 况 对 比,上图是神火铝厂整流器内部发生直流短路整流机组速断保护在60毫秒内动作，整流柜的损坏情况。 下图是伊川铝厂整流器内部发生直流短路整流机组速断保护在360毫秒内动作，整流柜的损坏情况,伊川铝厂整流所的硅整流器发生如此严重的弧光短路故障现在分析来看有如下几个原因：1. 从短路故障产生的破坏力和整流柜内元件及快熔母排的故障形状看，初始故障点应该是该整流机组的A

12、 整流柜的下部某个元件发生喷弧造成相间弧光短路（下图对比）； 2. 整流柜的结构存在一定的缺陷（如：整流柜过于紧凑且相间没有防弧隔板、柜内没有弧光探测保护装置等）；3. 后来，据伊川铝厂对其他非故障整流柜的元件进行测试反峰压根本达不到4000V的基本要求，有的将电压加到20002500V就击穿。4. 整流机组主保护没有完全按照设计院提供的要求进行整定。,伊 川 铝 厂 与 包 头 希 望 铝厂整 流 柜 内短路故 障 损 坏 情 况 对 比,上图是包头希望铝厂整流柜故障后的损坏情况，正如上文分析的，整流柜已经烧毁，但是，元件母排应然是水平的。 下图是伊川铝厂整流柜故障后的损坏情况，整流柜内元件

13、母排在巨大的路力距作用下，严重变形，明显是弧光烧烤损坏，说明短路电流通过了整流柜内母排。,三. 包 头 希 望 铝 厂 4、5 整 流 机 组 故 障 情 况 及 原 因 分 析 1. 故障情况 2005年6月2日晚上8:53左右6台整流机组运行整流所没有进行任何特殊操作，电解系列和整流所正常运行的情况下5整流机组的突然发生调压变压器重瓦斯、有载调压开关重瓦斯、过流和速断同时保护跳闸，与此同时调压变压器顶部爆炸喷火燃烧，现场人员立即拨打119报火警（注：厂内没有设置消防车），当第一批消防车来到现场已经是9:30左右，这时火势已经蔓延，开始调用更多的消防车，为了救火现场的安全9:45左右将全部电

14、解系列停电，将近凌晨1:00火势才得以控制，这时5整流机组的变压器已经烧毁，由于防火隔墙及二次母线穿墙隔板起了相当的作用，其它相邻机组的变压器和本机组的整流柜没有受到损坏。,调 压 整 流 变 压 器 故障后的现场,调 压 变 压 器 内 部 烧 损 情 况,现场对整流器室及其它整流机组进行了清扫处理，于凌晨1:20开始逐台恢复送电，重新启动电解系列，1、2、3 机组送电较顺利，有载调压开关运行在22级时，电解系列达到190 kA，直流电压1070V，早晨7:19开始4 整流机组送电，当有载调压开关升档到33级由于与其它机组级差较大，电流还没有带上，这时约7:25时4 整流机组的A柜开始故障，

15、整流所的计算机显示屏产生多种异常信号，保护没有动作，现场听到整流器室连续传来爆炸声音，这时在整流所的模拟屏上实行手动紧急分闸停电，可是紧急分闸失灵，故障持续至约7:27由两个元件故障保护动作使断路器分断，在这过程中其它运行的3台整流机组的直流电流没有发生突变。4 整流机组整流柜损坏程度为A、B柜、B柜支母线、隔离开关及辅助控制柜全部报废。,故 障 整 流 柜 损 坏 情 况,相 邻 整 流 柜 的 损 坏 情 况,调压整流变压器故障 5整流机组调压整流变压器突然发生调压变压器重瓦斯、有载调压开关重瓦斯、过流和速断同时保护跳闸，与此同时调压变压器顶部爆炸喷火燃烧，由于该调压变压器、整流变压器、有

16、载调压开关已经完全烧毁从实物现场已经很难查找到起始故障的痕迹，只能借助于故障录波分析，从故障录波记录分析，故障的最初是调压变压器内部发生C相单相对地短路，从变压器和有载调压开关的重瓦斯几乎是同时产生来看，后来通过仔细清理调压变压器的残骸发现有220kVC相套管据引线处300mm击穿一个洞。,因为，无论是电力变压器还是调压整流变压器产生单相对地短路和匝间短路是比较常见的故障，尤其是电解用的调压变压器由于有载调压开关引线较多是故障的多发处，近年来，电解铝厂发生了很多变压器损坏故障，但是，包头希望铝厂这样将调压整流变压器完全烧毁还是很少见的，经分析造成本次严重故障的原因有如下几点： A. 当调压变压

17、器及有载调压开关内部故障通过顶部压力释放阀和有载调压开关防爆膜泄压喷油，由于没有加装定向导油装置，使喷出的油无组织释放，起火后迅速蔓延；,B. 当变压器顶部压力释放阀和有载调压开关防爆膜泄压喷油起火后，由于厂内没有设置消防车只能依靠社会消防队，发现变压器顶部起火就拨打了119报火警，但是当消防队的灭火车来到现场火已经燃烧了约40分种，也就是说错过了第一灭火时间；,整流器故障 由于4整流机组的硅整流器发生短路故障使整流柜完全烧毁，已经找不到柜内的原始故障点，因此，真正的原因很难找到，只能判断分析如下： A. 从整流柜烧毁的现象看，整流柜内的元件铜排和快熔铜排烧毁后应没有严重变形，由此可以初步认定

18、短路故障是发生在整流柜上部； B. 由于5整流机组变压器故障烧毁后，对其它整流机组特别是整流柜只进行了清扫和外部检查，没有进行直流空载等必要的试验，极有可能较多粉尘等杂物造成直流母线系统对地（柜体）短路，而该柜体又是采用的有组织直接接地（关于有组织直接接地应用在后面说明）；也不排除整流柜内上部靠近直流汇总母排的元件、阻容吸收装置（阻容吸收支路开路，失去作用，这时当换相时容易使元件失去换相保护而击穿）等故障，因为，事后现场检查其它整流柜时，发现很多阻容吸收装置的电容、电阻固定松动，严重者已经几乎脱落靠导线悬挂在整流柜内。,C. 从整个短路过程和B整流柜烧毁的现状显示是顶部汇总母排及大部分元件铜排

19、被弧光烧毁，通过整流所监控中心的故障录波分析，在短路发生时故障机组只有大量的运行异常信号，没有及时跳闸及其它运行的整流机组直流电流没有产生明显突变来看，一方面是，当时1#4#运行的整流机组档位较低（有载调压开关运行在22级），直流电流仅190KA（系列额定直流电流300330KA），系列直流电压1070V，故障整流机组有载调压开关运行在33级，整流变压器阻抗较大，短路电流偏小。另一方面是，整流柜上部初始短路时是大阻抗弧光短路。 D. 整流柜结构存在较大缺陷，内部过于紧凑，阻容吸收、压敏电阻等均安装在元件附近，柜顶汇总母排正负极较近，汇总母排与元件部分没有防护隔板且距离较近等；,E. 从本次事故

20、的说明一点，整流柜的保护确实存在较大的薄弱环节，当有弧光短路发生时，只要没有形成足够的短路电流，单靠交流测保护是难以从根本上解决问题的，必须从根本上来解决，如：在直流系统中加装灵敏的逆流保护和弧光探测等保护。,四. 上 述 两 个 企 业 发 生 故 障 后 的 善 后 处 理 情 况,1. 伊川铝厂 伊川铝厂4月7日发生故障后，为了尽快恢复正常供电和生产，要求原设备制造厂家按原来的图纸重新制作一台整流柜，同时由河南省行业协会组织邀请铝行业部分专家于4月16日召开了事故分析和下一步整改的研讨论证会，会上与会专家对事故原因及目前整流所可能存在的潜在不利因素进行了分析，并提出了许多整改措施。 现在

21、业主通过对现有整流柜存在的问题，已经通过考察调研结合其它厂家故障及经验并会同沈阳院重新确定了整流柜方案重新订制了整流柜，将原来的整流柜进行整体更换。,2. 包头希望铝厂 包头希望铝厂6月2日和6月3日先后发生整流变压器和整流柜故障后于6月7日邀请了沈阳院、包头铝厂、原设备制造商对此次故障原因进行了分析，同时对现有运行的整流柜存在的问题进行了详细的诊断，并研究了一套较为合理的解决方案。现已经对原来整流柜存在的问题进行了现场改造。,包 头 希 望 铝 厂 故 障 整 流 器 烧 毁 的 现 场,由此照片可见，故障整流柜顶部直流汇总母线及直流引出支母线烧毁严重，顶部钢制吊架已经被强大的电弧烧坏，直流

22、直母线脱落，,同 机 组 非 故 障 整 流 柜 的 柜 内 可 燃 物 已 经 燃 烧,包 头 希 望 铝 厂 故 障 整 流 柜 烧 毁 的 现 场,从此照片可以看出整流柜烧毁后快熔母排应然是水平摆放，由此可以初步证明整流柜内没有短路电动力的作用，这也是，前面提到的，该故障是大阻抗弧光直流对地短路。,电气安全警戒绳.牢记在心,1、牢记电气操作五防不能违 2、牢记自身安全不大意 3、牢记保护失灵不可用 4、牢记交直流绝缘不可混 5、牢记应急措施会实用 必须停用或不可投运的情况：开关明显不同期、相序混淆、绝缘不良、保护失灵、开关机构拒动、接线或本体发热明显超标、明显或长时间过载、,隔离开关烧损情况,