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钢铁企业继电保护测试仪维护迫在眉睫

发布日期:2014-12-09 |
责任编辑:一只前进的蜗牛

  随着钢铁业的快速发展及改扩建,国内很多钢铁企业的供配电系统已存在着很大的安全隐患。近两年发生较大电气故障的案例就有几十起,涉及到多家企业,每次故障的间接损失都在1000万元以上。

  面临种种惨痛教训,目前各企业对电气安全隐患都相当重视,均认识到电网的安全是企业发展的一项重要保障。某些设备故障,仅影响一个区域,而供配电系统故障,会造成全厂性停电。因此,防患于未然是当务之急。很多企业已经意识到电气设备安全的重要性,并且投入大量资金完善电气设备的监测设施,却是只治标不治本。最完善的配备是继电保护测试仪加上继电保护设备以及监测设备,这样才能达到最好效果的继电保护。

  电气事故原因面面观

  研究人员归集、分析了各种电气事故的根本原因,发现其主要集中在以下几个方面:

  一、钢厂内部新增小型发电机组、改扩建项目,使得系统短路电流增加,原配置的断路器开断能力不够,无法切断故障时的短路电流,导致断路器爆炸或着火。

  二、继电保护的保护定值有误,配置不合理。由于系统的短路电流变化,而继电保护定值没有修改或增加新的保护功能,无法准确地切除故障点。

  三、电缆发热着火。系统短路电流增大,导致以前选择的电缆热稳定不够;电缆发生单相接地故障,没有快速找到接地点,保护动作不及时;电缆敷设时没有按照规范敷设,引起电缆正常运行时温升较高,破坏了电缆的绝缘。

  四、电能质量问题。供配电系统的谐波、电压波动闪变、功率因数等电能质量指标恶化。谐波电流会引起电缆过热、设备过电压、计算机控制误差等。

  五、供配电系统的中性点接地方式不合理。

  重视供配电系统的短路电流

  短路电流是系统发生三相或两相短路时,供电系统提供的很大电流。能够提供短路电流的主要是供电设备及电动机,例如供电系统、发电机、同步电机、异步电动机。

  为什么要关注短路电流?设计选择断路器(开关)、母线、电流互感器、电缆及继电保护装置等电气设备时,很重要的一点就是要求这些设备在短路时,能够可靠地将故障点快速切除,并且在发生故障时这些设备不能损坏。随着国家电网的不断发展,电网规模越来越强大,也就是供电系统的短路电流增加了,不是工程最初设计时的数据。

  近年来各个钢铁企业开展节能减排工作,新建的小型发电机组不断接入供配电网中,使供配电系统的短路电流发生变化。

  总降变电所的主变运行方式也影响供配电系统的短路电流。例如,某钢厂为了解决负荷平衡的问题,将总降的主变压器并列运行,使10千伏侧短路电流增大很多。

  各工程设计单位在最初设计时,都须根据电力系统的短路电流,计算出供配电系统中各点的最大、最小短路电流。最大短路电流就是选择断路器、电流互感器、电缆等的关键参数,最小短路电流是校验继电保护灵敏度的关键参数。

  如果供配电系统中的最大短路电流增加很多,超过了最初断路器、电流互感器、电缆等的开断能力或热稳定能力时,这些设备就存在安全隐患了,短路容易引起断路器爆炸等事故。

  发挥继电保护的关键作用

  继电保护是在系统发生三相短路、两相短路或用电设备内部故障时,能够快速地将故障点切除,保证其他供电设备及用电设备不被损坏,以及非故障的供配电系统正常运行。

  继电保护的配置是设计单位在最初设计时考虑的,保护的方案须要考虑被保护设备的参数,以及供配电系统的短路电流。

  当系统内接入发电机后,须对供配电网的保护装置进行重新设计。例如,接入发电机的联络线是双向电源,不同的短路点,流过联络线两侧断路器的短路电流是不同的,因此联络线两侧断路器的保护必须是双向的。很多情况下,设计单位对发电厂外部的保护装置都会忽略,如果这时联络线出现故障,继电保护就不会动作,将使事故扩大。

  供配电系统的短路电流变化后,须对供配电网的保护定值进行重新校核,必要时,应重新计算。实际上有相当一部分钢铁企业,系统短路容量的变化而未及时调整原有设备的继电保护,导致继电保护拒动或误动;在新建项目时往往只关注新建项目的继电保护计算,而忽视上下级的配合,导致故障时越级跳闸,事故扩大。

  正视谐波带来的安全隐患

  谐波电流是指高于50Hz频率的电流,电弧炉、大型轧机、变频器等均产生高次谐波。

  谐波对连续轧机有影响,会造成电压正弦波畸变,可能导致脉冲丢失或误发,引起轧机调节系统紊乱,轧机不能正常生产。高次谐波的存在,会导致晶闸管烧坏,快熔熔断而影响生产。

  谐波对异步电机的功率因数和最大转矩都有影响,还可能引起附加损耗,噪音增大,严重时损坏绝缘。

  谐波对电力电容器有影响。由于电容器的容抗和频率成反比,电力电容器对谐波电压最为敏感。谐波电压加速电容器介质老化,介质损失系数tgδ增大,容易发生故障并缩短寿命。谐波电流易使电容器过负荷,出现不允许的温升。电容器与电力系统还可能发生危险的谐振,此时电容器成倍地过负荷,响声异常,熔断器熔断,使电容器无法运行,当在某一频率下并联电容器谐振时,则危及电气设备的安全运行。

  谐波对线路绝缘有影响。非正弦电压使绝缘老化加速,泄漏电流增大,当出现高频高振幅的谐波电压分量时,可能引起放电并击穿电缆,进而引起相间短路,使事故扩大。

  谐波电压使变压器激磁电流增大,电磁噪声增大,效率变低,并恶化其功率因数,影响变压器寿命。

  对谐波必须进行治理。这不单是为了避免供电局罚款,对我们自身的电气设备也是有好处的。电能质量恶化会导致电缆(头)事故、设备损坏、损耗增加、继电保护误动、功率因数不足或倒送罚款、电压波动和闪变,而且电能质量引起的事故具有隐蔽性、随机性,往往不易找到事故原因。因此,应对全厂供配电系统电能质量问题予以足够的重视。

  电缆缘何发生火灾事故

  前面所说的短路电流对电缆有影响,在选择电缆时都要校验短路热稳定,要求电缆必须能承受3秒的短路电流。如果该参数不满足,在短路发生时,就会引起电缆着火。

  谐波对电缆有影响,会造成电缆击穿。

  电力系统的接地方式,对电缆的绝缘也有不同要求。不接地系统在发生接地时,会产生过电压,并且可以带故障运行2小时。如果故障不能快速排出,会使故障扩大。

  电缆敷设方式不对,也会影响电缆的寿命。正常规范要求动力电缆在敷设时,每根电缆之间必须留一定的距离,保证电缆的散热。对于单芯电缆,有品字排列和一字排列,选择电缆时就决定了电缆的排列方式。有些施工单位不注意图纸要求,随便布置,造成电缆发热严重,加速电缆绝缘的老化,易引起电缆接地故障。

  电缆故障点最多的是电缆头,目前使用的电缆头有两种,分热缩和冷缩。热缩头成本较低,但是对施工水平要求较高,因施工质量不好引起的事故率较高;冷缩头的施工相对简单,故障率比热缩头低,目前采用较多,选择质量好的电缆头非常必要。加强对电缆头的监视,也可以有效避免电缆故障。

  如何排除供配电系统隐患

  如何提前发现供配电系统存在的各种安全隐患,应该采用哪些措施避免悲剧发生呢?首先,组建全厂电网专家诊断服务团队,集数十年工程经验,特别是电气故障分析的经验,采用专业的分析计算诊断全厂供配电系统的安全性和可靠性,从以下方面诊断出影响钢铁企业电网安全的根本原因,准确告诉企业全厂供配电系统是否处于安全、可靠、经济运行的状态:

  一、进行全厂供配电系统的短路电流分析。

  二、根据短路电流对电气设备进行校验,采取措施保证电气设备开断能力和热稳定、动稳定等参数符合短路要求。

  三、根据短路电流对继电保护进行全面校核,完善继电保护装置,确定新的保护定值,校验保护的上下级配合是否合理。

  四、对于新建的发电机须进行接入电网分析,保证在发电机接入后系统的短路电流及潮流分配均合理。

  五、对整个供配电系统进行潮流分析,保证负荷分配合理,每台主变的负载率均衡,避免出现有的主变过载而有的主变负荷率很低,避免为了负荷平衡将主变并列运行,增加短路电流负担。

  六、对系统的电能质量进行分析,采取措施减少谐波、无功冲击等,保证功率因数在0.9以上,减少无功损耗。

  诊断包括以下几个方面:为企业电网建立标准化模型,使看不见摸不着的电网模型化、数字化和可视化;检查企业电网安全隐患,并给出运行指导方案;提升供配电系统的管理水平,使管理人员对全公司各个企业的电网情况一目了然;为企业今后的新建项目提供电气仿真分析;为企业配备高水平的咨询团队以及继电保护测试仪,对企业的电气维护人员起到整体培训的作用。


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