一种抑火花大电流旁路装置

摘要

本发明公开了一种抑火花大电流旁路装置，包括：无触点电子分流器、金属分流器和控制单元，所述的无触点电子分流器由电力电子器件并联组成，所述的金属分流器由一个金属开关或多个金属开关并联组成，所述的控制单元控制无触点电子分流器的接通和断开，所述的控制单元控制金属分流器的接通和断开。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再接通金属分流器，待金属分流器接通后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在取消旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再断开金属分流器，待金属分流器断开后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器在所述的金属分流器接通与断开的瞬间均保持接通状态。本发明能够实现在运行母线通电条件下，对单台电解槽不降电压条件下的直接旁路，装置结构简单，无电火花，操作安全。

权利要求

1.一种抑火花大电流旁路装置，包括：无触点电子分流器、金属分流器和控制单元，所述的无触点电子分流器由电力电子器件并联组成，所述的金属分流器由一个金属开关或多个金属开关并联组成，所述的控制单元控制无触点电子分流器的接通和断开，所述的控制单元控制金属分流器的接通和断开。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再接通金属分流器，待金属分流器接通后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在取消旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再断开金属分流器，待金属分流器断开后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器在所述的金属分流器接通与断开的瞬间均保持接通状态。本发明能够实现在运行母线通电条件下，对单台电解槽不降电压条件下的直接旁路，装置结构简单，无电火花，操作安全。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的无触点电子分流器由电力电子器件并联组成。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述的电力电子器件包含限流电阻。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的金属分流器由一个金属开关或多个金属开关并联组成。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的控制单元控制无触点电子分流器的接通和断开。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的控制单元控制金属分流器的接通和断开。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再接通金属分流器，待金属分流器接通后，断开无触点电子分流器。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在取消旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再断开金属分流器，待金属分流器断开后，断开无触点电子分流器。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的无触点电子分流器在所述的金属分流器接通与断开的瞬间均保持接通状态。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的无触点电子分流器与金属分流器配合使用作为抑火花装置，或者独立使用作为旁路装置。

说明书

一种抑火花大电流旁路装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子技术，特别地涉及一种万安培以上级别电流强度的旁路技术。

背景技术

[0002] 电解法是金属冶炼中一项重要方法。电解法冶金生产的电源，一般为直流电流源，该电流源级别在万安培以上，甚至达到几十万安培。以电解铝生产为例，通常工作电流在200kA，目前最大电流可达到350kA甚至更高。

[0003] 多个电解槽在工作时依靠直流母线串联起来，称为一个系列。如果有某电解槽维修，需要退出系列，称为“停槽”；某电解槽需要加入运行系列，称为“开槽”。停槽或者开槽时只有将直流母线上全部电解槽停电才能完成。在母线停电过程中，其他正常的电解槽都将停产保温。当停槽或开槽工作完成后，母线恢复供电，处于停产保温状态的正常电解槽逐渐恢复至工作状态，升温过程耗费大量的电能，造成能源浪费。

[0004] 母线停电与恢复送电的过程一般需要持续3到4个小时，使正常的电解槽减少产量，造成电解槽状态发生变化，甚至导致电解槽变得不稳定。数十万安培的电流波动对电解厂整流系统造成巨大冲击，还会影响上级变电站甚至发电厂。

[0005] 通常情况下，单台电解槽电压在4V以上，在直流母线不停电条件下，如果直接用金属装置短接电解槽两极，将电解槽从母线上旁路，此时几十万安培的电流转移将产生电火花，导致金属装置故障或损毁。在某些试验中，采取降低母线电流，同时采用工艺手段降低单槽电压，使槽电压降至1V以下，再使用金属装置旁路。此方法虽然较母线完全停电的方法有所改进，但仍然没有从根本上解决问题。

[0006] 如果能在运行母线不停电也不降低母线电流的条件下，实现对单台电解槽的直接旁路，而不影响其他正常生产的电解槽，将对电解生产与检修带来巨大的变革。缩短电解槽维修时间，提高电解槽产量，节约因停电保温而损失的能量，具有明显的节能降耗效果，也减少对电网的冲击，由此带来的直接和间接经济效益非常可观。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提出一种抑火花大电流旁路装置，该装置用于将单台电解槽从串联母线中旁路。

[0008] 本发明是通过下述技术方案来实现的：

[0009] 一种抑火花大电流旁路装置，包括：无触点电子分流器、金属分流器和控制单元，所述的无触点电子分流器由电力电子器件并联组成，所述的金属分流器由一个金属开关或多个金属开关并联组成，所述的控制单元控制无触点电子分流器的接通和断开，所述的控制单元控制金属分流器的接通和断开。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再接通金属分流器，待金属分流器接通后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在取消旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再断开金属分流器，待金属分流器断开后，断开无触点电子分流器。所述的无触点电子分流器在所述的金属分流器接通与断开的瞬间均保持接通状态。本发明能够实现在运行母线通电条件下，对单台电解槽不降电压条件下的直接旁路，装置结构简单，无电火花，操作安全。

[0010] 进一步地，所述的无触点电子分流器由电力电子器件并联组成。

[0011] 进一步地，所述的电力电子器件包含限流电阻。该电阻用于限制流过每只电力电子器件的电流。

[0012] 进一步地，所述的金属分流器由一个金属开关或多个金属开关并联组成

[0013] 进一步地，所述的控制单元控制无触点电子分流器的接通和断开。

[0014] 进一步地，所述的控制单元控制金属分流器的接通和断开。

[0015] 进一步地，所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再接通金属分流器，待金属分流器接通后，断开无触点电子分流器。

[0016] 进一步地，所述的无触点电子分流器与所述的金属分流器并联，在取消旁路操作时配合使用，先接通无触点电子分流器，再断开金属分流器，待金属分流器断开后，断开无触点电子分流器。

[0017] 进一步地，所述的无触点电子分流器在所述的金属分流器接通与断开的瞬间均保持接通状态。

[0018] 更进一步地，所述的无触点电子分流器与金属分流器配合使用作为抑火花装置，或者独立使用作为旁路装置。

[0019] 与现有技术相比，本发明能够实现在运行母线通电条件下对单台电解槽的直接旁路，且结构简单，无电火花，操作安全。

附图说明

[0020] 图1为本发明具体实施例1中一种抑火花大电流旁路装置的电气示意图。

[0021] 图2为图1中1的放大图，即无触点电子分流器的电气示意图。

[0022] 图3为本发明具体实施例2中一种抑火花大电流旁路装置的电气示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。

[0024] 实施例1

[0025] 如图1所示的一种抑火花大电流旁路装置，由无触点电子分流器1、金属分流器2和控制单元3组成。装置A、B两端联接到运行母线上，与需要旁路的电解槽并联。其中，无触点电子分流器1由电力电子器件组成，详见图2所示。

[0026] 其中，无触点电子分流器1的组成示意图如图2所示，由1000个半导体MOSFET器件IRF3805组成，分别表示为M11、M12、......M1n，M21、M22、......M2n，......，Mp1、Mp2、......、Mpn，其中，p为20，n为50。这些MOSFET器件各自的门级(G极)、漏级(D极)、源级(S极)分别连接在一起，其中，每个IRF3805上包含限流电阻6，阻值为10毫欧。整个无触点电子分流器1的外部连接端为G、D、S三个。

[0027] 无触点电子分流器1的G端、S端与控制单元3连接，控制单元3通过控制无触点电子分流器1的G与S之间的电压来控制无触点电子分流器1的接通和断开。本实施例中，控制电压VGS为2V，即当G与S形成正向电压且电压大于2V时，无触点电子分流器1接通；当G与S正向电压小于2V或者G与S形成反向压降时，无触点电子分流器1断开。

[0028] 无触点电子分流器1与金属分流器2并联。金属分流器2是由8个金属开关并联组成。金属分流器2的接通和断开由控制单元3通过控制端K1与K2来控制。

[0029] 旁路操作时，将本旁路装置的A、B两端与需要旁路的电解槽并联，然后，先接通无触点电子分流器1，接通时无火花，接通无触点电子分流器1后，使D端与S端电压降低至1V以下，此时再闭合金属分流器2，D端与S端电压降低至0.5V以下，此时再断开无触点电子分流器1，使母线电流从金属分流器2上流通，将电解槽旁路，完成旁路过程。整个过程均不产生电火花，操作安全。

[0030] 解除旁路时，本旁路装置的A、B两端与已经旁路的电解槽并联且金属分流器2处于闭合状态。此时，先接通无触点电子分流器1，再断开金属分流器2，此时母线电流从无触点电子分流器1上流过，再断开无触点电子分流器1，使母线电流恢复从电解槽上流通，断开时无火花，完成解除旁路过程。

[0031] 实施例2

[0032] 如图3所示的一种抑火花大电流旁路装置，由无触点电子分流器4和控制单元5组成。

[0033] 其中，无触点电子分流器4由电力电子器件组成，组成示意图如图2所示，本实施例中由10000个半导体MOSFET器件IRF3808组成，分别表示为M11、M12、......M1n，M21、M22、......M2n，......，Mp1、Mp2、......、Mpn，其中，p为200，n为50。这些MOSFET器件所有的门级(G极)、漏级(D极)、源级(S极)分别连接在一起，其中，每个IRF3808上包含限流电阻6，阻值为10毫欧。整个无触点电子分流器4的外部连接端为G、D、S三个。控制单元5通过控制无触点电子分流器4的G与S的电压，来控制无触点电子分流器4的接通和断开。

[0034] 旁路操作时，先将本旁路装置的两端与需要旁路的电解槽并联，通过控制装置5接通无触点电子分流器4，接通时无火花，使母线电流从本旁路装置上流通，将电解槽旁路，完成旁路过程。

[0035] 解除旁路时，通过控制装置5断开无触点电子分流器4，断开时无火花，使母线电流恢复从电解槽上流通，完成解除旁路过程。