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供电系统电压瞬时降低原因分析及解决方法

发布时间:2019-07-09 20:36 来源:未知 编辑:admin

  对济钢供电系统低电压闪变故障进行分析, 认为主要是由供电系统短路故障和雷电过电

  压造成的。通过采取减少电网发生短路故障、延时失压保护等措施, 提高了设备运行可靠性,

  济钢总厂区供电容量1 013 MVA, 年用电量32亿kW·h, 高峰负荷55 万kW。济钢总厂区供电系统拥有110 kV 受电变电站4 座、35 kV 受电变电站1座, 35 kV 厂内变电站11 个, 受电供电线 回, 担负着济钢的供变电任务, 6 kV、10 kV 和35 kV 供配电网络是济钢最重要的能源生命线。总降压站分散,送配电线路多、设备绝缘老化, 雷击、误操作、小动物进入带电间隔等原因都可能造成短路故障。如此庞大复杂的系统, 难免会在某一点出现故障, 而一点故障引发的瞬时电压降, 就会波及相邻系统重要负荷,致使事故急剧扩大并恶化, 对生产的稳定和精细造成极大冲击。据统计, 仅2006 年1~10 月份, 一点故障的电压降大面影响生产的事故就发生15 起, 每一起的事故损失基本都以百万计。因此, 应深入分析济钢供电系统低电压闪变故障原因, 并采取相应措施,最大限度避免或减少生产系统的电气事故。

  供电系统的低电压闪变通常是由以下原因引起的:一是冲击负载; 二是大型电动机直接启动; 三是供电系统短路故障; 四是雷电。前2 个原因在高压系统中影响并不严重, 只要设备的供电设计合理, 通过改变电动机的启动方式, 对电网的冲击可以限制在一定范围内, 一般不会对低电压保护产生影响。后2种原因由于故障电流幅值大, 对电网的冲击大, 影响范围宽, 是造成低电压保护装置动作的主要原因。

  短路故障是电力系统的常见故障。钢厂供电电缆较多, 工作环境恶劣, 短路故障多发。短路故障除在供电系统中产生短路电流, 造成故障线路跳闸外,同时产生低电压闪变。短路点距离电源越近, 电压幅值降低越多, 影响越大; 短路容量越小的供电系统,影响范围越大。

  短路故障引起的低电压持续时间很短, 在短路故障被保护切除后电压立即恢复。一般 35 kV 电压等级的过流保护 2 s, 如启动速断保护, 则持续时间更短。

  雷电对电力系统的危害非常严重。雷电过电压轻则造成停电事故, 重则造成设备击穿烧毁。据统计, 电力系统80%的事故是由于雷电过电压造成的。

  随着保护设备绝缘材料性能的不断提高, 产生过电压的机率已被限制在一定的范围内, 可使设备免遭损坏。但过电压造成的停电事故目前还没有较好的办法予以解决, 主要还是依靠安装一次性的重合闸装置, 以减少停电时间。随着电力电子技术的发展, 如采用动态电压恢复器( DVR) 或有源滤波器( APF) 等, 是可以解决瞬时断电、电压闪变、波形变形等供电质量问题的, 但成本很高。本文主要论述的是过电压之后引起的系统低电压, 在设备或线路遭受雷电过电压袭击时绝缘被击穿而引起的工频短路, 致使系统电压降低。通常6 kV、35 kV 线路的保护动作时限均 2 s, 所以低电压持续时间一般均≤2s, 低电压幅值同短路故障一样与发生弧光放电的距离及系统参数有关。

  钢厂风机、空压机、水泵、轧机等重要设备, 保护装置一般配置齐全。在电动机的主回路、励磁回路、控制回路中起低电压保护作用的设备有: 高压控制开关的失压脱扣器、控制回路欠电压保护回路、低压励磁回路的低压电源开关、交流接触器等。

  1) 高压开关失压脱扣器。高压机房的启动电源开关一般为弹簧操作机构, 交流操作系统均配置失压脱扣器。其技术要求为: 线%额定电压时, 铁芯可靠地释放; 65%额定电压时不得释放; 85%额定电压时应可靠吸合。

  2) 低压开关。按照《低压断路器》JB1284- 85 标准生产的低压断路器, 如DZ20 系列、H 系列、ME 系列、AH 系列低压断路器, 都装设有欠电压保护, 动作电压为70%~35%可调。

  3) 交流接触器。按照技术要求交流接触器在70%额定电压时, 应可靠释放。

  由此可见, 电源电压 70%额定电压时, 交流接触器释放, 低压电源开关可能跳闸; 35%额定电压时, 3 种电压保护元件全部动作, 其中任一件动作就可导致设备停机。

  为了提高设备运行的可靠性而取消失压保护,通常是不可取的。装设失压保护的目的, 是防止自起动, 防止造成同步机长时间异步运行而损坏设备。低压开关装设欠电压保护是防止缺相或长时间低电压运行造成设备过载烧坏。但对于允许长时间异步运行的同步机或其它不影响安全的设备, 为了保证可靠性, 可以不装失压脱扣器或欠电压保护, 关于这一点在《继电保护和安全自动装置技术规程》中已有明确规定。

  1) 加大技改力度, 架空线路由绝缘架空线替代裸线、交联电缆取代油浸电缆; 逐步淘汰少油断路器, 大力推广真空断路器, 提高设备绝缘水平。

  2) 加强培训, 提高员工业务素质; 各变电站采用综合自动化监控系统; 高压设备装设“五防”装置, 减少误操作发生。

  3) 开关柜采用中置式开关柜; 母线采用聚氯乙烯材料热缩; 对配电室、变压器室孔洞进行严密封堵, 门加装弹簧, 能自动关闭, 防止小动物进入间隔。

  消除供电系统低电压闪变, 目前在技术上还有困难。对于确需装设失压保护和欠电压保护的设备, 则可以采用延时动作的办法, 躲过电压闪变, 具体方法:

  1) 高压电动机。生产主线及相关工艺连锁高压电动机低电压保护时限调整, 躲过故障回路的“晃电”时间。

  2) 低压母线的受电断路器。对智能开关进行压脱扣延时时限调整, 不能调整的考虑更换或临时解除失压脱

  3) 对低压接触器部分, 将高压继电保护的低电压保护理念延伸到低压供电, 逐步实施以失压延时为主的技术综合改造。在济钢一炼钢、三炼钢、炼铁厂、能源动力厂生产系统的水泵、油泵共计646 个回路上加装低压延时装置, 其中, 直接起动回路加延时模块416 个, 软启动、变频回路加装再起动模块101 个, 直接起动回路加装延时型接触器129 个; 配套对现场和柜内线路进行改造。具体改造方案见表1。

  采取延时失压保护以提高设备运行可靠性, 最大限度避免或减少生产系统电气事故的波及面, 可提高供电系统的安全稳定性和抗冲击能力, 每年可减少直接经济损失2 千万元以上, 该项目总投资约720 万元, 投资回收期不足1 a。该项目的成功实施,实现了技术上的重大突破, 也是精细生产、零缺陷管理思路和供配电高新技术的结合。

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