昆钢新区120t精炼炉35kV配电系统滤波装置技术改进

[摘 要]精炼炉在冶炼过程中频繁分合真空断路器，产生一系列事故，本文对事故的原因进行分析，找出合理的整改措施方案，完善设备的保护装置。

[关键词]精炼炉 滤波装置 操作过电压

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0183-01

1、前言

昆钢新区炼钢厂精炼炉（以下称LF炉）在冶炼过程中，发生35kV滤波开关柜断路器速断保护动作跳电事故，经检查发现35kV滤波室阻容吸收装置电阻烧坏、防护电容器瓷瓶放电，A相电压互感器瓷瓶爆炸。事故造成LF炉停产，影响炼钢生产。

2、电气试验及检查情况

（1）、 通过对LF炉35kV配电室开关柜、母线、保护设备，滤波室电缆、电容器、电抗器等进行电气耐压试验、综合保护试验检查，经符合规定要求。

（2）、 通过调取LF炉冶炼时的弧流、弧压趋势图，生产期间弧流、弧压在以下值左右波动：

弧流趋势1：27669A 弧压趋势1：122V

弧流趋势2：27911A 弧压趨势2：126V

弧流趋势3：27662A 弧压趋势3：122V

从弧流趋势和弧压趋势看出，三相弧流、弧压基本平衡，电极同步，起弧基本同时。

（3）、 从真空断路器开关分合闸记录看出，LF炉在冶炼过程中开关分合闸操作频繁，从13时34分送35kV滤波室电源，到19时38分35kV滤波断路器速断保护动作期间共冶炼生产了6小时04分，期间LF炉真空断路器柜（N3柜）一共合闸操作了24次。分合闸间隔时间短，最短的不足1分钟，最长的不超过9分钟。

（4）、 根据实验及检查情况，结合事故设备的损坏现象分析，可以确定这起事故是由于LF炉冶炼中频繁分合真空断路器引起的操作过电压。

3、真空断路器操作过电压的产生及原因

真空断路器在开断高压感性负载时，所产生的过电压有三种类型：即截流过电压、多次重燃过电压、三相同时开断过电压

3.1 截流过电压

真空断路器有较好的熄弧性能，在开断时，可以使电弧在电流过零前开断，截断电流滞留在电动机或变压器中，此时剩余的能量在电动机或变压器电感绕组和散电容间振荡产生较高过电压。

3.2 多次重燃过电压

当真空断路器在电流过零前开断，触头的一侧是工频电网电源，一侧是高频振荡产生的过电压。触头间恢复电压为两者之合，在触头开距小、触头间耐压不充分的情况下发生第一次重燃。电源向回路中的电阻充电，出现类似空载长线路合闸的震荡过程。

3.3三相同时开断过电压

真空断路器首先断开相熄弧产生的高频电流通过三相互耦合中性点叠加在其它未断开的两相工频电流上，造成其它两相电弧电流强制过零，使得未断开的两相随之同时切断。此两相被截断的工频电流更大，从而产生比首相开断过电压更高的过电压。

4、通过检查分析发现的问题

综合以上分析，可以确定这起事故是由于LF炉冶炼中频繁分合真空断路器引起的操作过电压，过电压造成阻容吸收装置电容器击穿瓷瓶放电、电阻烧坏；电压互感器一次绕组击穿，油温升高，气体膨胀造成瓷瓶爆炸。LF炉35kV配电系统在设计及操作中存在以下缺陷，需要作出相应的改进。

（1）、通过对LF炉35kV电气系统进行分析，我们发现在原来设计中，N5断路器滤波柜真空断路器未设计配置过电压保护装置，在分合真空断路器时产生的操作过电压无法吸收。

（2）、35kV滤波室在原来设计中未设计配置避雷器，对滤波装置投入时产生的过电压无法消除。

（3）、LF炉真空断路器分合闸操作频繁，造成操作过电压频率增加。

（4）、长时间无负荷时（停炉），滤波设备一定要断电，否则会给电网产生无功倒送过补偿的现象。

5、改进的方案措施

要解决真空断路器在分闸时产生的操作过电压的问题，防止系统内部瞬间过电压冲击对重要电气设备的损伤，通行的做法是在靠近断路器或接触器位置安装氧化锌避雷器（MOA）或阻容吸收器进行冲击保护。真空断路器在关合、开断变压器，容易产生截流过电压、多次重燃过电压以及三相同时开断过电压。这些过电压不但具有比较高的幅值，而且振荡频率非常高，主要是用阻容吸收器和三相组合式避雷器来保护。高频的截流过电压虽说一般情况下幅值不是很高，但是其振荡频率非常高，最容易破坏感性设备的匝间绝缘，所以，针对这种操作过电压，我们需采用的保护设备是复合式过电压保护器。复合式过电压保护器属于一种过电压保护装置，并联在开关柜出线端，不仅在电压过高等实现有效防护，更能吸收高电压，有效地进行过电压等现象的防护。

（1）、 在N5断路器滤波柜真空断路器出线端并联一个复合式过电压保护器，型号为TBP-42F/400，其具有阻容吸收器和避雷器的双重保护功能，有效的避免了因操作过电压造成的设备故障。

（2）、 在35kV滤波室三相阻容吸收装置前端并联3支无间隙氧化锌避雷器，型号为YHWZ-51/134。

（3）、 新区炼钢厂对精炼炉的操作进行规范，根据冶炼品种和钢水温度合理控制变压器档位，合理控制高压开关分合闸次数、间隔时间（要求间隔3分钟以上）。

（4）、LF炉冶炼前由调度室通知投入滤波设备，冶炼结束及时通知切除滤波设备避免无功倒送过补偿的现象。

（5）、新更换3只阻容吸收装置和1台电压互感器，并按要求进行相应的试验。

6、改进之后的效果评价

通过整改，完成了LF炉35kV配电系统设备技术改进工作，规范了LF炉真空断路器分合闸操作、滤波设备投入、切除的规定要求。随着新区钢产量的不断提高，LF炉冶炼时间不断增加，改进后LF炉冶炼生产至今将近1年时间，未发生任何电气设备事故，确保了LF炉生产顺行。

参考文献

1、《电力系统自动装置原理》中国电力出版社，2012年1月.

2、《电力系统继电保护原理》机械工业出版社，2012年1月.

3、《电力系统分析》高等教育出版社，2010年5月.

作者简介：徐路明（1972-），男，籍贯：云南省曲靖市，学历：本科，研究方向：静电除尘。