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阴极母线熔断事故会给电解铝厂造成重大的经济损失,本文在充分收集现场信息和资料的基础上,对母线熔断事故的原因进行了初步推断,进而以ANSYS商业软件为平台,以事故槽的母线系统为研究对象,建立了正常母线、实际有缺陷的母线以及三槽导电体系的三维电热仿真模型,对整个事故过程中母线电热平衡过程进行了数值仿真研究。本文的主要创新点及结论如下:(1)运用ANSYS建立了阴极母线的物理模型和数学模型,确定了其边界条件。同时根据同系列槽在相同工况下的实测数据,确定了母线与周围环境之间的换热系数,修正了母线对流换热公式;(2)对正常阴极母线的电热场进行了仿真计算,结果表明母线的压降(558mV)与同系列槽的实测值(560mV)非常接近;在母线中段偏出电端的部位,压降梯度稍大于其它位置,与实测情况吻合,证明计算模型和计算方法是可靠的,获得的换热系数修正值也是合理的;(3)对实际有空洞的阴极母线进行电热平衡过程仿真研究,计算了母线电流、换热系数、环境温度以及母线载流量对母线平衡电压和最高温度的影响。得到的结论是:母线电流和母线的载流量是影响母线达到电热平衡时的电压和温度的显著因素,相比之下,换热系数和环境温度的影响则较小;(4)根据事故过程中实测的母线电压变化将事故划分为两个阶段,分别对各阶段电热平衡过程进行了仿真计算,计算结果与实际记录的数据吻合。另外还对母线在当时所受的电磁力进行了估算。通过综合分析,得到了母线熔断的原因,解决了实际的问题,为工厂以后的安全生产提供了科学依据,其研究成果可为类似企业避免发生类似事故提供指导。