鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)故障隱患及解決措施

彥士梅

摘 ?要：鋼鐵企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，近年來(lái)，隨著鋼鐵企業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的供配電存在著很大的安全隱患。如何確保企業(yè)的配電網(wǎng)安全、可靠地運(yùn)行，對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。文章首先分析了鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)存在的安全隱患，其次有針對(duì)性地提出了改進(jìn)措施，以實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的綜合效益。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè);供配電系統(tǒng);故障隱患

中圖分類號(hào)：TM727.3 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0071-02

鋼鐵企業(yè)屬于高耗電企業(yè)，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程即相互連續(xù)，又相互離散，各個(gè)環(huán)節(jié)互相影響、互相銜接，導(dǎo)致電能的使用和供應(yīng)十分復(fù)雜，再加上鋼鐵企業(yè)歷史較長(zhǎng)，其供配電系統(tǒng)隨著多年的運(yùn)行和改造，存在極大的安全隱患。據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近兩年來(lái)，各個(gè)鋼鐵廠發(fā)生電氣故障的就有十幾起，涉及到十多家企業(yè)，給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。為了減少鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)電力故障，必須對(duì)其存在的安全隱患進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的整改措施。

1 ?鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全隱患

鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，造成發(fā)生故障的原因主要包括以下幾個(gè)方面：短路開斷能力不夠;繼電保護(hù)整定和配置存在一定缺陷;供配電系統(tǒng)的諧波、電壓波動(dòng)閃變等指標(biāo)出現(xiàn)惡化，導(dǎo)致配電網(wǎng)存在安全隱患。對(duì)鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，具體表現(xiàn)為下述幾方面。

1.1 ?電路器未及時(shí)改造

隨著鋼鐵企業(yè)的不斷擴(kuò)建，對(duì)配電網(wǎng)也持續(xù)進(jìn)行改造，鋼鐵企業(yè)內(nèi)部不斷增加小型發(fā)電機(jī)組，這就造成配電網(wǎng)系統(tǒng)的短路電流增加，而企業(yè)內(nèi)部原來(lái)的電路器并未及時(shí)進(jìn)行改造，在新增發(fā)電機(jī)組后開斷能力不足，對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)的短路電流無(wú)法及時(shí)切斷，最終造成斷路器出現(xiàn)故障，常見的有爆炸或著火。

1.2 ?繼電保護(hù)整定和配置存在不足

隨著鋼鐵企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)的持續(xù)擴(kuò)建和改造，使得系統(tǒng)的短路電流發(fā)生較大的變化，但是繼電保護(hù)裝置卻沒(méi)有及時(shí)修改或者增加相應(yīng)的保護(hù)功能，難以及時(shí)切除故障點(diǎn)。

1.3 ?電纜發(fā)熱著火

出現(xiàn)電纜著火的情況主要包括下面幾種：①隨著系統(tǒng)短路電流的增加，以往配電網(wǎng)選擇的電纜熱穩(wěn)定難以滿足要求;②電纜出現(xiàn)接地故障，沒(méi)有及時(shí)找到接地點(diǎn)，保護(hù)動(dòng)作有沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行保護(hù);③在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求繼續(xù)，導(dǎo)致電纜在正常運(yùn)行過(guò)程中溫度迅速升高，對(duì)電纜的絕緣造成了一定的破壞。

1.4 ?諧波電流

隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展，配電網(wǎng)中增加了電弧爐、大型軋機(jī)等電力設(shè)備，這些設(shè)備具有一定的非線性，在使用時(shí)產(chǎn)生一定的諧波，這些電力設(shè)備還具有無(wú)功沖擊負(fù)荷，這些都造成鋼鐵企業(yè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波、電壓波動(dòng)閃變等多個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)惡化。

1.5 ?接地方式不合理

供配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式存在一定的不合理性。

2 ?鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)安全隱患的解決措施

2.1 短路電流造成的危害及解決措施

短路電流是指鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)在出現(xiàn)兩相、三相或者單相接地短路時(shí)，供電系統(tǒng)出現(xiàn)很大的電流。在建設(shè)配電網(wǎng)時(shí)，選擇的斷路器、母線、電流互感器及電纜等，都嚴(yán)格按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的短路電流進(jìn)行選擇的。然而，隨著鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)的持續(xù)改造和發(fā)展，系統(tǒng)的短路電流也發(fā)生了變化，如果沒(méi)有及時(shí)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算并更換電力保護(hù)設(shè)備，就可能造成很大的危害，通常來(lái)說(shuō)，短路電流造成的危害主要包括下述幾方面：

①短路電流能夠產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和極高的溫度，使鋼鐵企業(yè)的電力設(shè)備和其他元件出現(xiàn)損壞。

②鋼鐵企業(yè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路電流時(shí)，系統(tǒng)的電壓會(huì)驟然降低，對(duì)電力設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響。

③若配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相短路故障，就可以能使配電網(wǎng)產(chǎn)生內(nèi)產(chǎn)生不平衡的交變磁場(chǎng)，從而對(duì)鋼鐵企業(yè)的通信線路和電子設(shè)備等造成危害。

因此，為了減少短路電流產(chǎn)生的危害，在配電網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)要及時(shí)對(duì)短路電流進(jìn)行重新計(jì)算，計(jì)算完成后及時(shí)檢查各種保護(hù)設(shè)備是否滿足要求，一旦不滿足要求，要及時(shí)進(jìn)行更換。

鋼鐵企業(yè)的配供電系統(tǒng)，最容易出現(xiàn)短路的情況包括：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。在鋼鐵企業(yè)的配電網(wǎng)中，最容易出現(xiàn)的短路是單相短路，出現(xiàn)三相短路的可能性很小。但是三相短路產(chǎn)生的短路電流很大，給鋼鐵企業(yè)造成的損失最為嚴(yán)重，因此，為了最大限度的確保鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，在進(jìn)行選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算時(shí)，通常以三相短路計(jì)算為主。

2.2 ?繼電保護(hù)失效造成的危害及解決措施

當(dāng)系統(tǒng)的短路電流發(fā)生變化時(shí)，而并未對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和更換，這就導(dǎo)致系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行切斷，從而使得系統(tǒng)的故障范圍擴(kuò)大，給整個(gè)鋼鐵企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

鋼鐵企業(yè)屬于沖擊性負(fù)荷企業(yè)，用電量特別大，同時(shí)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)總是不間斷進(jìn)行，因此對(duì)配電系統(tǒng)的安全性和可靠性具有很高的要求。而繼電保護(hù)裝置對(duì)于確保配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有十分重要的作用，因此，在配電系統(tǒng)出現(xiàn)改進(jìn)或者建設(shè)時(shí)，必須重新對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算時(shí)必須重視下述幾方面：

①在配電網(wǎng)進(jìn)行改造或建設(shè)時(shí)，對(duì)繼電保護(hù)的計(jì)算要考慮配電網(wǎng)的運(yùn)行方式。對(duì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式和故障類型要進(jìn)行考慮，通常情況下，對(duì)于故障很小的情況不予考慮，再者，對(duì)于保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)該根據(jù)配電網(wǎng)系統(tǒng)的最不利正常運(yùn)行方式和不利故障類型進(jìn)行計(jì)算，科學(xué)合理的制定保護(hù)方案和選擇設(shè)備。

②考慮保護(hù)功能和結(jié)構(gòu)。保護(hù)功能和結(jié)構(gòu)盡量要求簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，同時(shí)具有一定的靈活性，通常情況下，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的繼電保護(hù)采用帶反時(shí)限保護(hù)特性的電流保護(hù)裝置。

③在配電系統(tǒng)中增加電動(dòng)機(jī)后，必須重新對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于容量大、距離遠(yuǎn)的二次接線設(shè)計(jì)時(shí)，繼電保護(hù)的計(jì)算要考慮電流互感器的二次負(fù)載能力，防止由于負(fù)載原因而造成配電網(wǎng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)誤動(dòng)作、拒動(dòng)作等。

④電壓互感器。在鋼鐵企業(yè)的供配電系統(tǒng)中，通常都設(shè)有母線GPT，在這種條件下，通常不用再設(shè)置進(jìn)線PT，只需在進(jìn)線柜上進(jìn)行標(biāo)注即可。

⑤信號(hào)和連鎖。鋼鐵企業(yè)通常會(huì)有部分進(jìn)口設(shè)備，國(guó)外的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)理念和國(guó)內(nèi)存在一定差異，允許在繼電保護(hù)不正常時(shí)，和其相連的電氣設(shè)備即可停止運(yùn)行，因此對(duì)于部分重要設(shè)備，通常有自檢故障信號(hào)跳閘指令的設(shè)計(jì)。在鋼鐵企業(yè)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，通常不建議電力設(shè)備直接跳閘停止運(yùn)行，最好能將信號(hào)傳輸?shù)街蛋嗍疫M(jìn)行報(bào)警。

2.3 ?電纜故障的危害及解決措施

當(dāng)鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)的電纜出現(xiàn)故障時(shí)，極易發(fā)生火災(zāi)，電纜中的高聚物在燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，如一氧化碳、氯化氫等，這些有毒氣體會(huì)對(duì)人體的健康造成很大危害。

為了避免由于電纜安裝不合格而造成電力故障，對(duì)安裝好的電纜進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的檢查，對(duì)出現(xiàn)不合格的地方，要及時(shí)進(jìn)行處理;如果配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大改造，對(duì)所有電纜的要求必須重新進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于不符合要求的舊電纜要及時(shí)進(jìn)行更換。

2.4 ?諧波產(chǎn)生的危害及解決措施

諧波對(duì)電網(wǎng)、電力設(shè)備的危害主要包括下述幾方面：

①增加了變壓器、導(dǎo)線和電動(dòng)機(jī)等各種電力設(shè)備的損耗，降低了利用效率。

②會(huì)對(duì)各種電力設(shè)備的正常工作造成影響，如諧波造成變壓器銅損和鐵損嚴(yán)重，導(dǎo)致局部溫度過(guò)高，噪聲增加等。

③影響電能計(jì)量裝置的精確度，引發(fā)繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)等。

對(duì)鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生諧波的主要裝置是電弧爐、軋鋼機(jī)等，且這些設(shè)備主要是沖擊性符合，會(huì)對(duì)位于其周圍的其他負(fù)荷產(chǎn)生很大的影響。所以，諧波問(wèn)題對(duì)鋼鐵廠具有很大的影響，根據(jù)鋼鐵企業(yè)的特點(diǎn)，通常采取下述兩種方式抑制諧波：

①靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及諧波濾波器SVC，將其接入到配電網(wǎng)中，不僅能減少電壓閃變，還能提供功率因數(shù)，吸收高次諧波。

②采用有源濾波器。該設(shè)置主要作用是進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和濾波，能有效消除掉電弧爐、軋鋼機(jī)等電力設(shè)備，是目前鋼鐵企業(yè)無(wú)功補(bǔ)償諧波的發(fā)展方向。

2.5 ?中性點(diǎn)接地方式不合理帶來(lái)的危害及解決措施

如果接地方式不合理，就很容易引發(fā)各種電力故障，給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)極大的損失。在國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式主要包括下述幾種：直接接地、不接地和電阻接地。不接地系統(tǒng)由于存在電壓高、接地點(diǎn)難以判斷等缺陷，目前正逐步過(guò)渡到采用電阻接地方式。

所以，對(duì)于鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，除了電壓等級(jí)滿足電力系統(tǒng)的接地方式外，對(duì)于其他電壓等級(jí)都必須要采用電阻接地系統(tǒng)。

3 ?保證供配電系統(tǒng)安全運(yùn)行的建議

①進(jìn)行全廠供配電系統(tǒng)的短路電流分析，根據(jù)短路電流對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，采取措施保證電氣設(shè)備開斷能力、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定等參數(shù)符合短路要求。

②根據(jù)短路電流對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行全面校核，完善繼電保護(hù)裝置，確定新的保護(hù)定值，校驗(yàn)保護(hù)的上下級(jí)配合是否合理。另外，需要每年定期對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行試驗(yàn)，保證保護(hù)定值的準(zhǔn)確性。

③對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)進(jìn)行潮流分析，保證負(fù)荷分配合理，每臺(tái)主變的負(fù)載率均衡，不要出現(xiàn)有的主變過(guò)載，而有的主變負(fù)荷率很低，避免為了負(fù)荷平衡將主變并列運(yùn)行，增加短路電流負(fù)擔(dān)。

④對(duì)系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行分析，采取措施減少諧波、無(wú)功沖擊等，減少無(wú)功損耗。

⑤加強(qiáng)對(duì)電纜的維護(hù)工作，對(duì)電纜敷設(shè)方面存在的問(wèn)題盡快改進(jìn)，減少電纜發(fā)熱，也可以降低電能損耗。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

綜上所述，鋼鐵企業(yè)屬于綜合性企業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程相互影響，一旦出現(xiàn)電力故障，將會(huì)給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)難以估量的損失，相關(guān)技術(shù)人員要進(jìn)一步深入研究，對(duì)可能出現(xiàn)的安全隱患及時(shí)進(jìn)行排查，確保鋼鐵企業(yè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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