大型氯堿企業(yè)防止電氣設(shè)備發(fā)生短路事故的措施

王文武

(錦西化工研究院有限公司，遼寧 葫蘆島 125000)

隨著大型氯堿企業(yè)用電量的逐步增加，電氣設(shè)備的安全將成為企業(yè)安全穩(wěn)定運行的重要因素。因此，應(yīng)從設(shè)計、設(shè)備、安裝、驗收、管理等方面采取綜合防范措施，防止電氣設(shè)備發(fā)生短路事故，確保電網(wǎng)的安全運行，保證氯堿企業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)運行。

電力系統(tǒng)的短路故障，是在運行中相與相之間或相與地之間發(fā)生不通過負荷的導(dǎo)體接觸，此時故障點的阻抗很小，導(dǎo)致故障點電流瞬時升高，造成發(fā)熱或燒毀，而短路故障點以前的電壓下降很多，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運行。

在電氣運行實踐中，短路故障主要有三相短路、兩相短路、單相對地短路和兩相對地短路這4種類型。在35 kV電壓以上的系統(tǒng)中，單相對地短路故障最多；在35 kV電壓及以下的系統(tǒng)中，相間短路故障發(fā)生的比較多。

發(fā)生短路故障時，由于回路阻抗減小，使得短路回路中的電流大大增加，甚至超過回路額定電流的許多倍。短路電流會產(chǎn)生大量的熱量和電磁力，會損毀設(shè)備；電弧會燒毀元件，甚至能引起重大火災(zāi)，危及生命安全。

1 電氣設(shè)備發(fā)生短路的原因[1]

(1)電氣設(shè)備的絕緣由于磨損、受潮、腐蝕、鼠咬以及老化等原因而失去絕緣能力。

(2)設(shè)備長年失修，導(dǎo)體支持絕緣物損壞或包裹的絕緣材料失效、脫落或開關(guān)缺滅弧罩。

(3)絕緣導(dǎo)線受外力作用損傷，如導(dǎo)線被重物壓軋或被工具等損傷。

(4)架空裸導(dǎo)線的弛度過大，風(fēng)吹造成混線；線路架設(shè)得過低，搬運物件時不慎碰上導(dǎo)線，以及導(dǎo)線與樹枝相碰等。

(5)檢修不慎或錯誤操作造成人為短路。

2 短路電流引起的嚴(yán)重后果

(1)短路電流通過導(dǎo)體，巨大的短路電流熱效應(yīng)使電氣設(shè)備過熱，絕緣受到損傷，甚至燒毀電氣線路和設(shè)備，引起火災(zāi)。

(2)短路電流將使導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動力，若設(shè)備構(gòu)架不夠堅韌，則可能引起電氣設(shè)備機械變形,甚至損壞，使事故進一步擴大。

(3)短路時系統(tǒng)電壓突然下降，將造成電動機轉(zhuǎn)速降低甚至停止運轉(zhuǎn)，影響照明負荷的正常工作，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報廢或設(shè)備損壞。

(4)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的磁通量足夠在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動勢。這可能對附近的通訊線路、鐵路訊號系統(tǒng)及其他電子設(shè)備、自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生強烈干擾。

(5)短路時引起繼電保護動作，造成停電事故，給國民經(jīng)濟帶來損失，并且短路位置越靠近電源，停電影響的范圍越大。

(6)短路時的電壓下降還可能使并列運行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。短路時電壓下降得愈大、持續(xù)時間愈長，破壞整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性愈大。

3 在設(shè)計方面限制短路的措施

為了減輕短路造成的危害，確保系統(tǒng)安全可靠運行，在運行維護中應(yīng)設(shè)法消除可能引起短路的一切原因，并應(yīng)設(shè)置快速的繼電保護裝置，盡快地切除短路故障，使系統(tǒng)電壓迅速恢復(fù)到正常值。因此，可采用快速動作的繼電保護和斷路器，為發(fā)電機裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，可瞬時穩(wěn)定短路時的系統(tǒng)電壓。

采用如下限制短路電流的措施，可有效地減少短路電流。

(1)合理選擇電氣主接線的形式或運行方式，以增大系統(tǒng)阻抗，減小短路電流值。

(2)加裝限電流電抗器，把電流限制在一定范圍內(nèi)。

(3)采用分裂低壓繞阻變壓器，增加短路時的阻抗，限制短路電流。

4 在安裝方面防止短路的措施

(1)電氣設(shè)備的安裝應(yīng)嚴(yán)格按要求施工，不同場合應(yīng)選用不同類型的電氣設(shè)備和安裝方式。

(2)室外變電站應(yīng)安裝避雷針進行保護，在變壓器附近線路上應(yīng)安裝避雷器，以減少雷擊損害引起的短路放電故障。

(3)保證架空線路施工質(zhì)量，防止電線間距太小、檔距過大、電線松馳而造成導(dǎo)線相碰。架空線的支持絕緣子要保證足夠的耐壓強度，否則會引起線路對地短路。

(4)帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時注意力要集中，防止誤接線，誤操作；在與帶電部位距離較近的部位工作時，要采取防止短路的措施。

(5)電纜溝敷設(shè)電纜必須考慮防積水和防鼠害措施。

(6)穿墻或穿越樓板的導(dǎo)線應(yīng)用瓷管或硬塑料管保護，以免導(dǎo)線絕緣遭到損壞。

5 在設(shè)備管理和維護方面防止短路的措施

(1)加強管理，堵好進出電纜空洞，窗戶加裝鋼絲網(wǎng)，門口安裝防鼠板，防止小動物進入配電室爬上電氣設(shè)備造成事故。

(2)設(shè)計好防止導(dǎo)電粉塵進入電氣設(shè)備的措施，并及時清除電氣設(shè)備上的導(dǎo)電粉塵，防止電氣設(shè)備絕緣降低引起的對地放電短路事故。

(3)在電纜埋設(shè)處設(shè)置電纜標(biāo)記樁，標(biāo)明埋設(shè)深度和方向。若有人在附近動土施工，須派專人看護，并向施工人員說明電纜敷設(shè)位置，以防電纜被破壞而引發(fā)短路。

(4)運行維護人員應(yīng)認真學(xué)習(xí)電氣規(guī)程，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，正確操作電氣設(shè)備，避免違章操作引起的短路事故。

(5)線路施工時，維護人員工作完畢，應(yīng)立即拆除接地線，送電前要檢測相間絕緣和對地絕緣。

(6)要經(jīng)常對線路、設(shè)備進行巡視檢查，要考慮到線路的防濕、防熱、防腐，避免絕緣層損壞，發(fā)現(xiàn)缺陷及時檢修。

(7)定期檢查電氣設(shè)備的絕緣情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

6 預(yù)防短路事故應(yīng)做好的實際工作

6.1 降低設(shè)備內(nèi)部故障引起短路事故的措施

6.1.1 防止電流互感器CT、電壓互感器PT等設(shè)備擊穿短路燒毀故障的措施

(1)設(shè)計單位對CT和PT的選型應(yīng)采用絕緣加強型(增加爬距)；電氣設(shè)備廠須選擇有生產(chǎn)許可證和入網(wǎng)證且質(zhì)量可靠的CT、PT 廠家；使用單位應(yīng)從安全可靠運行方面進行考慮，選擇高質(zhì)量的電氣產(chǎn)品。

(2)加強對電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗，嚴(yán)格按周期進行試驗，并對檢驗出的缺陷及時處理；建立電氣設(shè)備臺賬，對于臨近或超出使用年限的PT、CT立即檢修更換。

(3)進行預(yù)防性試驗時，應(yīng)做到不漏項、不超期，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)值試驗；檢修電氣設(shè)備時，堅持“到期必修”“修必修好”的原則；保證投入設(shè)備維護、試驗的費用充足，保證設(shè)備的安全運行和連續(xù)生產(chǎn)。

(4)在雷雨季節(jié)或潮濕天氣下，應(yīng)關(guān)閉電氣設(shè)備室的門窗，減少進入室內(nèi)的潮濕空氣，配電室內(nèi)應(yīng)加裝除濕器，防止露閃和濕閃事故；在污閃季節(jié)來臨之前，有必要進行一次電氣設(shè)備清掃，防止污閃事故。

(5)盡可能少用或不用老舊電氣設(shè)備，如果使用利舊的電氣設(shè)備，為保證運行安全，舊的電氣設(shè)備在接入電源時其進線柜的設(shè)備，包括計量設(shè)備應(yīng)使用新的。

(6)檢查核對各級主要斷路器的遮斷容量數(shù)值，發(fā)現(xiàn)遮斷容量不足的開關(guān)應(yīng)安排更換。

6.1.2 防止配電變壓器過載、短路故障的措施

(1)設(shè)計配電變壓器的容量時應(yīng)留有足夠的裕度，并對配電饋線柜的變壓器的保護增設(shè)過載保護，先報警，后切除三級負荷。

(2) 值班電工做好日常巡視工作，按期測試負荷電流，巡視設(shè)備是否正常，測量絕緣是否良好。禁止變壓器長期超載運行，負荷超過120%時應(yīng)立即停止運行。

(3) 800 kV·A及以上油浸式變壓器須投瓦斯保護，輕瓦投報警，重瓦投跳閘。

6.1.3 防止小動物進入配電室造成設(shè)備短路故障的措施

(1)設(shè)計單位應(yīng)選擇全封閉式配電柜柜型。設(shè)計配電室時，要對窗、門、孔、洞的封閉或堵塞提出要求，并說明做法。

(2)配電柜的安裝要精密細致，進出線孔要用防火泥密堵。

(3)搶修部門搶修完畢后，進出線孔要及時恢復(fù)至密堵狀態(tài)。

(4)對配電室進行檢查和驗收時，應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。配電室不允許留有孔洞，要求門窗縫隙及通風(fēng)網(wǎng)孔不能超過10 mm×10 mm。

6.1.4 防止電纜故障的措施

(1)提高電纜頭(中間接頭)的制作技術(shù)和工藝，做好交接試驗，定期進行預(yù)防性試驗。

(2)選擇帶鉛鎧電纜，電纜過馬路須加套鋼管；電纜通道、蓋板應(yīng)設(shè)固定標(biāo)記，蓋板應(yīng)堅固。

6.2 提高電氣設(shè)備繼電保護的可靠性、速動性應(yīng)采取的措施

(1)進(出)線柜保護選型應(yīng)采用電子式綜合保護，提高保護的速動性，并且應(yīng)與變電站微機保護有效配合。

(2)在無法兼顧速動性和選擇性的情況下，為了快速切除故障，應(yīng)考慮確保達到速動性，進線柜的過流保護建議采用 0.1～0.2 s動作。

(3)設(shè)計單位設(shè)計保護時，應(yīng)配信號繼電器(過流、速斷指示)和報警器，以便提前處理和查找故障。

(4)嚴(yán)格按規(guī)定對繼電保護裝置進行周期性調(diào)試和檢驗。

6.3 預(yù)防絕緣層缺陷出現(xiàn)短路故障的措施

造成設(shè)備或線路的絕緣層失去絕緣能力的原因有很多，比如磨損、鼠咬、潮濕、陳舊、老化等；加上日常運行過程中，電氣管理人員對電氣設(shè)備檢修沒有予以高度重視，導(dǎo)致設(shè)備常年失修的情況時有發(fā)生，這些都是造成絕緣層出現(xiàn)問題的重要原因。此外，外力作用也會對絕緣層產(chǎn)生重要影響。

預(yù)防絕緣層缺陷造成短路故障的措施如下。

(1)在進行電氣設(shè)備安裝時，技術(shù)人員需要始終保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，確保設(shè)備安裝及線路布置的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，合理規(guī)避因機械損傷而造成電氣設(shè)備短路。

(2)安裝電氣設(shè)備時，防塵、防潮、防腐、防風(fēng)等都是必須要考慮的環(huán)境因素。

(3)為了預(yù)防因突然停電造成火災(zāi)事故的發(fā)生，供電系統(tǒng)最好使用雙電源，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換。

(4)在各個電氣設(shè)備外面加裝金屬殼是有效預(yù)防設(shè)備出現(xiàn)短路的重要舉措。

(5)為了有效預(yù)防碰殼接地時容易發(fā)生的短路故障，在安裝電氣設(shè)備時，還需要嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)做好接零或者接地工作，這樣做不僅能夠有效實現(xiàn)快速關(guān)閉電源的功能，還能夠?qū)τ捎诙搪穾淼母邿?、高溫起到一定的預(yù)防作用。

6.4 預(yù)防導(dǎo)線升溫出現(xiàn)短路故障的措施

當(dāng)負荷的實際容量過高就容易誘發(fā)導(dǎo)線溫度過高，如果電氣設(shè)備的負荷電流值有著較大的差異或者導(dǎo)線界面過細都會使設(shè)備溫度陡然升高，引起絕緣破壞，造成短路事故。

預(yù)防導(dǎo)線升溫出現(xiàn)短路故障的措施如下。

(1)選擇合適的保護測量和信號報警裝置是保護電氣設(shè)備并延緩導(dǎo)線升溫的重要措施。當(dāng)電氣設(shè)備及線路出現(xiàn)異常或者負荷過大時，這些保護設(shè)備和信號裝置就可以精準(zhǔn)、及時地切斷出現(xiàn)異常的設(shè)備和線路，同時發(fā)出警報對相關(guān)操作人員作出提醒。

(2)對負荷較大的斷路器和隔離開關(guān)采用無線測溫裝置進行測溫，當(dāng)監(jiān)控觸頭的運行溫度超過允許溫度時，及時安排電氣維修人員進行檢修。

(3)對負荷較大的電力電纜進行定期的溫度檢測，如用紅外線測溫儀定期進行溫度檢測，對溫度較高的電纜回路進行相應(yīng)的處理。

7 預(yù)防電弧、電火花引起短路故障的措施

導(dǎo)致電火花、電弧故障產(chǎn)生的原因主要如下。

(1)導(dǎo)線出現(xiàn)斷裂或者絕緣損壞都可能導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生短路，從而形成較強的電弧。

(2)裸線的弧度較大，一旦遇到大風(fēng)極易發(fā)生混線，從而導(dǎo)致電弧的產(chǎn)生。

(3)導(dǎo)體接頭出現(xiàn)松動時，接觸電阻過大，導(dǎo)致大電流產(chǎn)生，形成電弧或者火花。

(4)違規(guī)操作，出現(xiàn)人為短路狀況。比如帶負荷拉隔離開關(guān)，故障尚未消除便合閘、帶電作業(yè)等。

(5)刀閘熔絲熔斷時導(dǎo)致火花出現(xiàn)。

在電氣設(shè)備日常運行過程中，應(yīng)做好相關(guān)的防火措施，對于易產(chǎn)生火花、電弧的設(shè)備，盡可能遠離火災(zāi)危險區(qū)，如果必須要靠近火源，則應(yīng)使用防火規(guī)格較高的電纜和導(dǎo)線。

8 提高維修電工的維護和操作能力

(1)電控設(shè)備廠的配電柜應(yīng)提供開關(guān)柜操作說明書，不同柜型各配一份。電力安裝單位在送電前，應(yīng)傳授用戶電工開關(guān)操作送電技術(shù)。

(2)在培訓(xùn)電工時，應(yīng)加強高壓開關(guān)實際操作學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和考試。

(3)指導(dǎo)電工提高維護和操作水平，嚴(yán)格按照“兩票三制”規(guī)定操作，制定操作程序并上墻。

(4)凡有可能引起高壓電氣設(shè)備誤操作事故的設(shè)備，均應(yīng)裝設(shè)防誤操作裝置。

(5)要做好基礎(chǔ)設(shè)備的日常運行、維護、管理工作，盡最大努力減少故障出現(xiàn)的次數(shù)。

(6)運用先進、系統(tǒng)、科學(xué)的管控措施對電氣設(shè)備加強管理，從而將電氣設(shè)備有效連接到一個相對綜合性的自動控制平臺上，并將其作為一個整體進行監(jiān)控。

9 其他應(yīng)注意的問題

(1)設(shè)計單位在設(shè)計時，開關(guān)柜后面應(yīng)按要求留有足夠的維修通道，便于檢修。

(2)電氣設(shè)備廠集裝式高壓開關(guān)柜的后面板應(yīng)設(shè)置為可解開固定模式，便于日后搶修。

(3)電力安裝單位安裝時，對新裝的低壓配電柜也要進行絕緣試驗，尤其是封閉式母線槽(柜)?？⒐ず笠淮脩粼谒碗娗安荒軇佑迷O(shè)備，配電室要專人管理且上鎖。

(4)配電室應(yīng)配齊絕緣手套、驗電器、接地線、標(biāo)示牌、應(yīng)急燈等絕緣操作和搶修必備工具，且按周期試驗和妥善保管，便于搶修時使用，縮短搶修時間。

(5)對電氣設(shè)備有效劃分出不同的級別，設(shè)備故障出現(xiàn)的次數(shù)及維修難易程度也是劃分級別的重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)級別對電氣設(shè)備的異常情況進行逐一分析和處理。