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。
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:
一是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。
二是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。
三是電纜發熱著火。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。
四是電能質量問題。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。
五是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Z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Z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Z大、Z小短路電流。Z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,Z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Z大短路電流增加很多,超過了Z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Z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。
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