仪器仪表学报

作者：尹刚，钱中友，颜非亚，曹文琦，朱淼

单位：尹刚,1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044； 2.重庆大学资源与安全学院重庆400044,yk115@cqu.edu.cn,钱中友,1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044； 2.重庆大学资源与安全学院重庆400044,2788754380@qq.com,颜非亚,贵阳铝镁设计研究院有限公司贵阳550081,,曹文琦,阿坝铝厂阿坝623001,,朱淼,1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044； 2.重庆大学资源与安全学院重庆400044,

关键词：铝电解;激励耦合;接地;故障诊断;检测技术

基金：重庆市自然科学基金创新发展联合基金项目(CSTB2024NSCQ-LZX0166)、重庆英才·创新创业示范团队项目(cstc2024ycjh-bgzxm0131)、自然科学重点横向项目(H20210777)、科技转化重大项目(H20201555)资助

铝电解槽在复杂的工作环境中运行，受强磁场、电场、热场等多物理场耦合效应影响，容易发生接地故障，严重影响其生产效率和安全性。针对现有检测方法在精准定位与实时诊断方面存在一定局限性，提出一种基于激励耦合的铝电解槽接地故障诊断方法。该方法通过在铝电解系列首端注入幅值为30V、频率为100Hz的交流电压信号激励，并结合铝电解槽两端的交流电压与对地电压的动态响应，分析其接地故障特征。研究表明，铝电解槽在正常运行状态下电路表现为容性特征，而在接地故障发生以后，电路特性则由容性转变为阻性。基于这一特性，分别在单点接地故障和多点接地故障情况下设计了多组仿真实验，并引入容阻比作为故障诊断指标。通过对比正常运行与故障状态下的电气特征，提出以下诊断判据：当铝电解槽同时满足以下条件时：槽两端交流电压ui大于阈值uci，槽两端交流电压和槽对地交流电压相位差φi104，表明该铝电解槽存在接地故障。通过制作实验原理样机并进行现场实验，验证了该方法能够有效识别铝电解槽的单点接地故障和多点接地故障，并且适用于在线监测与实时诊断。实验结果表明，该方法在提升铝电解槽运行安全性与经济效益方面具有显著优势，为铝电解槽的接地故障诊断提供了高效、可靠的解决方案。

来源：2025年第4期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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