钢铁企业供配电系统故障隐患及解决措施

彦士梅

摘  要：钢铁企业是国民经济的重要组成部分，近年来，随着钢铁企业的高速发展，钢铁企业的供配电存在着很大的安全隐患。如何确保企业的配电网安全、可靠地运行，对企业的可持续发展具有重要作用。文章首先分析了钢铁企业配电网存在的安全隐患，其次有针对性地提出了改进措施，以实现钢铁企业的综合效益。

关键词：钢铁企业;供配电系统;故障隐患

中图分类号：TM727.3     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2014）35-0071-02

钢铁企业属于高耗电企业，钢铁生产过程即相互连续，又相互离散，各个环节互相影响、互相衔接，导致电能的使用和供应十分复杂，再加上钢铁企业历史较长，其供配电系统随着多年的运行和改造，存在极大的安全隐患。据相关部门的统计数据显示，近两年来，各个钢铁厂发生电气故障的就有十几起，涉及到十多家企业，给企业造成了极大的经济损失。为了减少钢铁企业供配电系统电力故障，必须对其存在的安全隐患进行探讨，并提出相应的整改措施。

1  钢铁企业配电网系统的安全隐患

钢铁企业配电网在运行过程中，造成发生故障的原因主要包括以下几个方面：短路开断能力不够;继电保护整定和配置存在一定缺陷;供配电系统的谐波、电压波动闪变等指标出现恶化，导致配电网存在安全隐患。对钢铁企业来说，具体表现为下述几方面。

1.1  电路器未及时改造

随着钢铁企业的不断扩建，对配电网也持续进行改造，钢铁企业内部不断增加小型发电机组，这就造成配电网系统的短路电流增加，而企业内部原来的电路器并未及时进行改造，在新增发电机组后开断能力不足，对配电网系统出现的短路电流无法及时切断，最终造成断路器出现故障，常见的有爆炸或着火。

1.2  继电保护整定和配置存在不足

随着钢铁企业内部配电网的持续扩建和改造，使得系统的短路电流发生较大的变化，但是继电保护装置却没有及时修改或者增加相应的保护功能，难以及时切除故障点。

1.3  电缆发热着火

出现电缆着火的情况主要包括下面几种：①随着系统短路电流的增加，以往配电网选择的电缆热稳定难以满足要求;②电缆出现接地故障，没有及时找到接地点，保护动作有没有及时进行保护;③在进行电缆敷设时，没有严格按照设计规范要求继续，导致电缆在正常运行过程中温度迅速升高，对电缆的绝缘造成了一定的破坏。

1.4  谐波电流

随着钢铁企业的发展，配电网中增加了电弧炉、大型轧机等电力设备，这些设备具有一定的非线性，在使用时产生一定的谐波，这些电力设备还具有无功冲击负荷，这些都造成钢铁企业的配电网系统的谐波、电压波动闪变等多个电能质量指标恶化。

1.5  接地方式不合理

供配电系统的中性点接地方式存在一定的不合理性。

2  钢铁企业供配电系统安全隐患的解决措施

2.1 短路电流造成的危害及解决措施

短路电流是指钢铁企业供配电系统在出现两相、三相或者单相接地短路时，供电系统出现很大的电流。在建设配电网时，选择的断路器、母线、电流互感器及电缆等，都严格按照系统设计时计算的短路电流进行选择的。然而，随着钢铁企业配电网的持续改造和发展，系统的短路电流也发生了变化，如果没有及时对其进行计算并更换电力保护设备，就可能造成很大的危害，通常来说，短路电流造成的危害主要包括下述几方面：

①短路电流能够产生很大的电动力和极高的温度，使钢铁企业的电力设备和其他元件出现损坏。

②钢铁企业的配电网系统出现短路电流时，系统的电压会骤然降低，对电力设备的正常运行造成影响。

③若配电网系统出现单相短路故障，就可以能使配电网产生内产生不平衡的交变磁场，从而对钢铁企业的通信线路和电子设备等造成危害。

因此，为了减少短路电流产生的危害，在配电网进行改造时要及时对短路电流进行重新计算，计算完成后及时检查各种保护设备是否满足要求，一旦不满足要求，要及时进行更换。

钢铁企业的配供电系统，最容易出现短路的情况包括：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。在钢铁企业的配电网中，最容易出现的短路是单相短路，出现三相短路的可能性很小。但是三相短路产生的短路电流很大，给钢铁企业造成的损失最为严重，因此，为了最大限度的确保钢铁企业配电网的正常运行，在进行选择检验电气设备用的短路计算时，通常以三相短路计算为主。

2.2  继电保护失效造成的危害及解决措施

当系统的短路电流发生变化时，而并未对继电保护装置进行及时的调整和更换，这就导致系统在出现故障时，没有及时进行切断，从而使得系统的故障范围扩大，给整个钢铁企业造成巨大的经济损失。

钢铁企业属于冲击性负荷企业，用电量特别大，同时钢铁企业的生产总是不间断进行，因此对配电系统的安全性和可靠性具有很高的要求。而继电保护装置对于确保配电系统的安全运行具有十分重要的作用，因此，在配电系统出现改进或者建设时，必须重新对继电保护进行计算，计算时必须重视下述几方面：

①在配电网进行改造或建设时，对继电保护的计算要考虑配电网的运行方式。对配电系统的运行方式和故障类型要进行考虑，通常情况下，对于故障很小的情况不予考虑，再者，对于保护装置的灵敏系数应该根据配电网系统的最不利正常运行方式和不利故障类型进行计算，科学合理的制定保护方案和选择设备。

②考虑保护功能和结构。保护功能和结构尽量要求简单、便于维护，同时具有一定的灵活性，通常情况下，对于钢铁企业的继电保护采用带反时限保护特性的电流保护装置。

③在配电系统中增加电动机后，必须重新对继电保护进行计算，对于容量大、距离远的二次接线设计时，继电保护的计算要考虑电流互感器的二次负载能力，防止由于负载原因而造成配电网系统的电动机出现误动作、拒动作等。

④电压互感器。在钢铁企业的供配电系统中，通常都设有母线GPT，在这种条件下，通常不用再设置进线PT，只需在进线柜上进行标注即可。

⑤信号和连锁。钢铁企业通常会有部分进口设备，国外的继电保护设计理念和国内存在一定差异，允许在继电保护不正常时，和其相连的电气设备即可停止运行，因此对于部分重要设备，通常有自检故障信号跳闸指令的设计。在钢铁企业实际运行时，通常不建议电力设备直接跳闸停止运行，最好能将信号传输到值班室进行报警。

2.3  电缆故障的危害及解决措施

当钢铁企业配电网的电缆出现故障时，极易发生火灾，电缆中的高聚物在燃烧后会产生大量的有毒气体，如一氧化碳、氯化氢等，这些有毒气体会对人体的健康造成很大危害。

为了避免由于电缆安装不合格而造成电力故障，对安装好的电缆进行严格细致的检查，对出现不合格的地方，要及时进行处理;如果配电网系统出现较大改造，对所有电缆的要求必须重新进行计算，对于不符合要求的旧电缆要及时进行更换。

2.4  谐波产生的危害及解决措施

谐波对电网、电力设备的危害主要包括下述几方面：

①增加了变压器、导线和电动机等各种电力设备的损耗，降低了利用效率。

②会对各种电力设备的正常工作造成影响，如谐波造成变压器铜损和铁损严重，导致局部温度过高，噪声增加等。

③影响电能计量装置的精确度，引发继电保护出现误动、拒动等。

对钢铁企业来说，产生谐波的主要装置是电弧炉、轧钢机等，且这些设备主要是冲击性符合，会对位于其周围的其他负荷产生很大的影响。所以，谐波问题对钢铁厂具有很大的影响，根据钢铁企业的特点，通常采取下述两种方式抑制谐波：

①静止型动态无功补偿及谐波滤波器SVC，将其接入到配电网中，不仅能减少电压闪变，还能提供功率因数，吸收高次谐波。

②采用有源滤波器。该设置主要作用是进行无功补偿和滤波，能有效消除掉电弧炉、轧钢机等电力设备，是目前钢铁企业无功补偿谐波的发展方向。

2.5  中性点接地方式不合理带来的危害及解决措施

如果接地方式不合理，就很容易引发各种电力故障，给钢铁企业带来极大的损失。在国内配电网中性点的接地方式主要包括下述几种：直接接地、不接地和电阻接地。不接地系统由于存在电压高、接地点难以判断等缺陷，目前正逐步过渡到采用电阻接地方式。

所以，对于钢铁企业来说，除了电压等级满足电力系统的接地方式外，对于其他电压等级都必须要采用电阻接地系统。

3  保证供配电系统安全运行的建议

①进行全厂供配电系统的短路电流分析，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、热稳定和动稳定等参数符合短路要求。

②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。另外，需要每年定期对保护定值进行试验，保证保护定值的准确性。

③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，不要出现有的主变过载，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。

④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，减少无功损耗。

⑤加强对电缆的维护工作，对电缆敷设方面存在的问题尽快改进，减少电缆发热，也可以降低电能损耗。

4  结  语

综上所述，钢铁企业属于综合性企业，生产过程相互影响，一旦出现电力故障，将会给钢铁企业带来难以估量的损失，相关技术人员要进一步深入研究，对可能出现的安全隐患及时进行排查，确保钢铁企业配电网系统的安全、可靠运行，从而提高企业的经济效益和核心竞争力。

参考文献：

[1] 张颖辉.刚铁企业供配电系统安全隐患及整改措施[J].冶金电气，2014，11（16）：56-58.

[2] 王忠明.钢铁企业全厂供配电系统规划设计浅谈[J].钢铁技术，2010，22（4）：78-80.

[3] 沈国芳.钢铁企业高压供配电系统继电保护技术应用和管理[J].冶金电气，2014，11（17）：89-91.

[4] 陈忠平，乔伟.钢铁企业供电系统事故处理预案信息系统的研究[J].2012，30（6）：243-245.

[5] 于泽.钢铁企业供配电系统的运行管理[J].中国高新技术企业，2012，13（4）：56-58.