昆鋼新區(qū)120t精煉爐35kV配電系統濾波裝置技術改進

[摘 要]精煉爐在冶煉過程中頻繁分合真空斷路器，產生一系列事故，本文對事故的原因進行分析，找出合理的整改措施方案，完善設備的保護裝置。

[關鍵詞]精煉爐 濾波裝置 操作過電壓

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）28-0183-01

1、前言

昆鋼新區(qū)煉鋼廠精煉爐（以下稱LF爐）在冶煉過程中，發(fā)生35kV濾波開關柜斷路器速斷保護動作跳電事故，經檢查發(fā)現35kV濾波室阻容吸收裝置電阻燒壞、防護電容器瓷瓶放電，A相電壓互感器瓷瓶爆炸。事故造成LF爐停產，影響煉鋼生產。

2、電氣試驗及檢查情況

（1）、 通過對LF爐35kV配電室開關柜、母線、保護設備，濾波室電纜、電容器、電抗器等進行電氣耐壓試驗、綜合保護試驗檢查，經符合規(guī)定要求。

（2）、 通過調取LF爐冶煉時的弧流、弧壓趨勢圖，生產期間弧流、弧壓在以下值左右波動：

弧流趨勢1：27669A 弧壓趨勢1：122V

弧流趨勢2：27911A 弧壓趨勢2：126V

弧流趨勢3：27662A 弧壓趨勢3：122V

從弧流趨勢和弧壓趨勢看出，三相弧流、弧壓基本平衡，電極同步，起弧基本同時。

（3）、 從真空斷路器開關分合閘記錄看出，LF爐在冶煉過程中開關分合閘操作頻繁，從13時34分送35kV濾波室電源，到19時38分35kV濾波斷路器速斷保護動作期間共冶煉生產了6小時04分，期間LF爐真空斷路器柜（N3柜）一共合閘操作了24次。分合閘間隔時間短，最短的不足1分鐘，最長的不超過9分鐘。

（4）、 根據實驗及檢查情況，結合事故設備的損壞現象分析，可以確定這起事故是由于LF爐冶煉中頻繁分合真空斷路器引起的操作過電壓。

3、真空斷路器操作過電壓的產生及原因

真空斷路器在開斷高壓感性負載時，所產生的過電壓有三種類型：即截流過電壓、多次重燃過電壓、三相同時開斷過電壓

3.1 截流過電壓

真空斷路器有較好的熄弧性能，在開斷時，可以使電弧在電流過零前開斷，截斷電流滯留在電動機或變壓器中，此時剩余的能量在電動機或變壓器電感繞組和散電容間振蕩產生較高過電壓。

3.2 多次重燃過電壓

當真空斷路器在電流過零前開斷，觸頭的一側是工頻電網電源，一側是高頻振蕩產生的過電壓。觸頭間恢復電壓為兩者之合，在觸頭開距小、觸頭間耐壓不充分的情況下發(fā)生第一次重燃。電源向回路中的電阻充電，出現類似空載長線路合閘的震蕩過程。

3.3三相同時開斷過電壓

真空斷路器首先斷開相熄弧產生的高頻電流通過三相互耦合中性點疊加在其它未斷開的兩相工頻電流上，造成其它兩相電弧電流強制過零，使得未斷開的兩相隨之同時切斷。此兩相被截斷的工頻電流更大，從而產生比首相開斷過電壓更高的過電壓。

4、通過檢查分析發(fā)現的問題

綜合以上分析，可以確定這起事故是由于LF爐冶煉中頻繁分合真空斷路器引起的操作過電壓，過電壓造成阻容吸收裝置電容器擊穿瓷瓶放電、電阻燒壞；電壓互感器一次繞組擊穿，油溫升高，氣體膨脹造成瓷瓶爆炸。LF爐35kV配電系統在設計及操作中存在以下缺陷，需要作出相應的改進。

（1）、通過對LF爐35kV電氣系統進行分析，我們發(fā)現在原來設計中，N5斷路器濾波柜真空斷路器未設計配置過電壓保護裝置，在分合真空斷路器時產生的操作過電壓無法吸收。

（2）、35kV濾波室在原來設計中未設計配置避雷器，對濾波裝置投入時產生的過電壓無法消除。

（3）、LF爐真空斷路器分合閘操作頻繁，造成操作過電壓頻率增加。

（4）、長時間無負荷時（停爐），濾波設備一定要斷電，否則會給電網產生無功倒送過補償的現象。

5、改進的方案措施

要解決真空斷路器在分閘時產生的操作過電壓的問題，防止系統內部瞬間過電壓沖擊對重要電氣設備的損傷，通行的做法是在靠近斷路器或接觸器位置安裝氧化鋅避雷器（MOA）或阻容吸收器進行沖擊保護。真空斷路器在關合、開斷變壓器，容易產生截流過電壓、多次重燃過電壓以及三相同時開斷過電壓。這些過電壓不但具有比較高的幅值，而且振蕩頻率非常高，主要是用阻容吸收器和三相組合式避雷器來保護。高頻的截流過電壓雖說一般情況下幅值不是很高，但是其振蕩頻率非常高，最容易破壞感性設備的匝間絕緣，所以，針對這種操作過電壓，我們需采用的保護設備是復合式過電壓保護器。復合式過電壓保護器屬于一種過電壓保護裝置，并聯在開關柜出線端，不僅在電壓過高等實現有效防護，更能吸收高電壓，有效地進行過電壓等現象的防護。

（1）、 在N5斷路器濾波柜真空斷路器出線端并聯一個復合式過電壓保護器，型號為TBP-42F/400，其具有阻容吸收器和避雷器的雙重保護功能，有效的避免了因操作過電壓造成的設備故障。

（2）、 在35kV濾波室三相阻容吸收裝置前端并聯3支無間隙氧化鋅避雷器，型號為YHWZ-51/134。

（3）、 新區(qū)煉鋼廠對精煉爐的操作進行規(guī)范，根據冶煉品種和鋼水溫度合理控制變壓器檔位，合理控制高壓開關分合閘次數、間隔時間（要求間隔3分鐘以上）。

（4）、LF爐冶煉前由調度室通知投入濾波設備，冶煉結束及時通知切除濾波設備避免無功倒送過補償的現象。

（5）、新更換3只阻容吸收裝置和1臺電壓互感器，并按要求進行相應的試驗。

6、改進之后的效果評價

通過整改，完成了LF爐35kV配電系統設備技術改進工作，規(guī)范了LF爐真空斷路器分合閘操作、濾波設備投入、切除的規(guī)定要求。隨著新區(qū)鋼產量的不斷提高，LF爐冶煉時間不斷增加，改進后LF爐冶煉生產至今將近1年時間，未發(fā)生任何電氣設備事故，確保了LF爐生產順行。

參考文獻

1、《電力系統自動裝置原理》中國電力出版社，2012年1月.

2、《電力系統繼電保護原理》機械工業(yè)出版社，2012年1月.

3、《電力系統分析》高等教育出版社，2010年5月.

作者簡介：徐路明（1972-），男，籍貫：云南省曲靖市，學歷：本科，研究方向：靜電除塵。