钢铁企业供配电系统安全隐患与整改措施

编号：AQ-JS-08661
( 安全技术)
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钢铁企业供配电系统安全隐患
与整改措施
Hidden danger and rectification measures of power supply and distribution system in iron and
steel enterprises
钢铁企业供配电系统安全隐患与整
改措施
使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

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。

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：
一是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。

二是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。

三是电缆发热着火。

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。

四是电能质量问题。

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。

五是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，应该从以下方面诊断出影响钢铁企业电网安全的根本原因：
一是进行全厂供配电系统的短路电流分析。

二是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。

三是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。

四是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。

五是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。

六是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。

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