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鋼鐵企業繼電保護測試儀維護迫在眉睫

發布日期:2014-12-09 |
責任編輯:一只前進的蝸牛

  隨著鋼鐵業的快速發展及改擴建,國內很多鋼鐵企業的供配電系統已存在著很大的安全隱患。近兩年發生較大電氣故障的案例就有幾十起,涉及到多家企業,每次故障的間接損失都在1000萬元以上。

  面臨種種慘痛教訓,目前各企業對電氣安全隱患都相當重視,均認識到電網的安全是企業發展的一項重要保障。某些設備故障,僅影響一個區域,而供配電系統故障,會造成全廠性停電。因此,防患于未然是當務之急。很多企業已經意識到電氣設備安全的重要性,并且投入大量資金完善電氣設備的監測設施,卻是只治標不治本。最完善的配備是繼電保護測試儀加上繼電保護設備以及監測設備,這樣才能達到最好效果的繼電保護。

  電氣事故原因面面觀

  研究人員歸集、分析了各種電氣事故的根本原因,發現其主要集中在以下幾個方面:

  一、鋼廠內部新增小型發電機組、改擴建項目,使得系統短路電流增加,原配置的斷路器開斷能力不夠,無法切斷故障時的短路電流,導致斷路器爆炸或著火。

  二、繼電保護的保護定值有誤,配置不合理。由于系統的短路電流變化,而繼電保護定值沒有修改或增加新的保護功能,無法準確地切除故障點。

  三、電纜發熱著火。系統短路電流增大,導致以前選擇的電纜熱穩定不夠;電纜發生單相接地故障,沒有快速找到接地點,保護動作不及時;電纜敷設時沒有按照規范敷設,引起電纜正常運行時溫升較高,破壞了電纜的絕緣。

  四、電能質量問題。供配電系統的諧波、電壓波動閃變、功率因數等電能質量指標惡化。諧波電流會引起電纜過熱、設備過電壓、計算機控制誤差等。

  五、供配電系統的中性點接地方式不合理。

  重視供配電系統的短路電流

  短路電流是系統發生三相或兩相短路時,供電系統提供的很大電流。能夠提供短路電流的主要是供電設備及電動機,例如供電系統、發電機、同步電機、異步電動機。

  為什么要關注短路電流?設計選擇斷路器(開關)、母線、電流互感器、電纜及繼電保護裝置等電氣設備時,很重要的一點就是要求這些設備在短路時,能夠可靠地將故障點快速切除,并且在發生故障時這些設備不能損壞。隨著國家電網的不斷發展,電網規模越來越強大,也就是供電系統的短路電流增加了,不是工程最初設計時的數據。

  近年來各個鋼鐵企業開展節能減排工作,新建的小型發電機組不斷接入供配電網中,使供配電系統的短路電流發生變化。

  總降變電所的主變運行方式也影響供配電系統的短路電流。例如,某鋼廠為了解決負荷平衡的問題,將總降的主變壓器并列運行,使10千伏側短路電流增大很多。

  各工程設計單位在最初設計時,都須根據電力系統的短路電流,計算出供配電系統中各點的最大、最小短路電流。最大短路電流就是選擇斷路器、電流互感器、電纜等的關鍵參數,最小短路電流是校驗繼電保護靈敏度的關鍵參數。

  如果供配電系統中的最大短路電流增加很多,超過了最初斷路器、電流互感器、電纜等的開斷能力或熱穩定能力時,這些設備就存在安全隱患了,短路容易引起斷路器爆炸等事故。

  發揮繼電保護的關鍵作用

  繼電保護是在系統發生三相短路、兩相短路或用電設備內部故障時,能夠快速地將故障點切除,保證其他供電設備及用電設備不被損壞,以及非故障的供配電系統正常運行。

  繼電保護的配置是設計單位在最初設計時考慮的,保護的方案須要考慮被保護設備的參數,以及供配電系統的短路電流。

  當系統內接入發電機后,須對供配電網的保護裝置進行重新設計。例如,接入發電機的聯絡線是雙向電源,不同的短路點,流過聯絡線兩側斷路器的短路電流是不同的,因此聯絡線兩側斷路器的保護必須是雙向的。很多情況下,設計單位對發電廠外部的保護裝置都會忽略,如果這時聯絡線出現故障,繼電保護就不會動作,將使事故擴大。

  供配電系統的短路電流變化后,須對供配電網的保護定值進行重新校核,必要時,應重新計算。實際上有相當一部分鋼鐵企業,系統短路容量的變化而未及時調整原有設備的繼電保護,導致繼電保護拒動或誤動;在新建項目時往往只關注新建項目的繼電保護計算,而忽視上下級的配合,導致故障時越級跳閘,事故擴大。

  正視諧波帶來的安全隱患

  諧波電流是指高于50Hz頻率的電流,電弧爐、大型軋機、變頻器等均產生高次諧波。

  諧波對連續軋機有影響,會造成電壓正弦波畸變,可能導致脈沖丟失或誤發,引起軋機調節系統紊亂,軋機不能正常生產。高次諧波的存在,會導致晶閘管燒壞,快熔熔斷而影響生產。

  諧波對異步電機的功率因數和最大轉矩都有影響,還可能引起附加損耗,噪音增大,嚴重時損壞絕緣。

  諧波對電力電容器有影響。由于電容器的容抗和頻率成反比,電力電容器對諧波電壓最為敏感。諧波電壓加速電容器介質老化,介質損失系數tgδ增大,容易發生故障并縮短壽命。諧波電流易使電容器過負荷,出現不允許的溫升。電容器與電力系統還可能發生危險的諧振,此時電容器成倍地過負荷,響聲異常,熔斷器熔斷,使電容器無法運行,當在某一頻率下并聯電容器諧振時,則危及電氣設備的安全運行。

  諧波對線路絕緣有影響。非正弦電壓使絕緣老化加速,泄漏電流增大,當出現高頻高振幅的諧波電壓分量時,可能引起放電并擊穿電纜,進而引起相間短路,使事故擴大。

  諧波電壓使變壓器激磁電流增大,電磁噪聲增大,效率變低,并惡化其功率因數,影響變壓器壽命。

  對諧波必須進行治理。這不單是為了避免供電局罰款,對我們自身的電氣設備也是有好處的。電能質量惡化會導致電纜(頭)事故、設備損壞、損耗增加、繼電保護誤動、功率因數不足或倒送罰款、電壓波動和閃變,而且電能質量引起的事故具有隱蔽性、隨機性,往往不易找到事故原因。因此,應對全廠供配電系統電能質量問題予以足夠的重視。

  電纜緣何發生火災事故

  前面所說的短路電流對電纜有影響,在選擇電纜時都要校驗短路熱穩定,要求電纜必須能承受3秒的短路電流。如果該參數不滿足,在短路發生時,就會引起電纜著火。

  諧波對電纜有影響,會造成電纜擊穿。

  電力系統的接地方式,對電纜的絕緣也有不同要求。不接地系統在發生接地時,會產生過電壓,并且可以帶故障運行2小時。如果故障不能快速排出,會使故障擴大。

  電纜敷設方式不對,也會影響電纜的壽命。正常規范要求動力電纜在敷設時,每根電纜之間必須留一定的距離,保證電纜的散熱。對于單芯電纜,有品字排列和一字排列,選擇電纜時就決定了電纜的排列方式。有些施工單位不注意圖紙要求,隨便布置,造成電纜發熱嚴重,加速電纜絕緣的老化,易引起電纜接地故障。

  電纜故障點最多的是電纜頭,目前使用的電纜頭有兩種,分熱縮和冷縮。熱縮頭成本較低,但是對施工水平要求較高,因施工質量不好引起的事故率較高;冷縮頭的施工相對簡單,故障率比熱縮頭低,目前采用較多,選擇質量好的電纜頭非常必要。加強對電纜頭的監視,也可以有效避免電纜故障。

  如何排除供配電系統隱患

  如何提前發現供配電系統存在的各種安全隱患,應該采用哪些措施避免悲劇發生呢?首先,組建全廠電網專家診斷服務團隊,集數十年工程經驗,特別是電氣故障分析的經驗,采用專業的分析計算診斷全廠供配電系統的安全性和可靠性,從以下方面診斷出影響鋼鐵企業電網安全的根本原因,準確告訴企業全廠供配電系統是否處于安全、可靠、經濟運行的狀態:

  一、進行全廠供配電系統的短路電流分析。

  二、根據短路電流對電氣設備進行校驗,采取措施保證電氣設備開斷能力和熱穩定、動穩定等參數符合短路要求。

  三、根據短路電流對繼電保護進行全面校核,完善繼電保護裝置,確定新的保護定值,校驗保護的上下級配合是否合理。

  四、對于新建的發電機須進行接入電網分析,保證在發電機接入后系統的短路電流及潮流分配均合理。

  五、對整個供配電系統進行潮流分析,保證負荷分配合理,每臺主變的負載率均衡,避免出現有的主變過載而有的主變負荷率很低,避免為了負荷平衡將主變并列運行,增加短路電流負擔。

  六、對系統的電能質量進行分析,采取措施減少諧波、無功沖擊等,保證功率因數在0.9以上,減少無功損耗。

  診斷包括以下幾個方面:為企業電網建立標準化模型,使看不見摸不著的電網模型化、數字化和可視化;檢查企業電網安全隱患,并給出運行指導方案;提升供配電系統的管理水平,使管理人員對全公司各個企業的電網情況一目了然;為企業今后的新建項目提供電氣仿真分析;為企業配備高水平的咨詢團隊以及繼電保護測試儀,對企業的電氣維護人員起到整體培訓的作用。


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