金屬粉塵環(huán)境下35 kV系統(tǒng)絕緣提升可行性分析及實(shí)施

張俊祿

（太鋼能源動力總廠，山西太原 030003）

引言

太鋼能源動力總廠110 kV 第八降站壓于2002年投產(chǎn)，主要為煉鋼二廠南區(qū)生產(chǎn)供電，配置有110/35 kV、50 MVA 主變一臺，35 kV 采用中置式開關(guān)柜供電，負(fù)荷有電爐、碳鋼線精煉爐、不銹鋼線精煉爐、礦棉生產(chǎn)線，站所用電，配套電爐煉鋼SVC一套。

1 問題的提出

2020 年7 月3 日11:57 八降壓站1#主變二次開關(guān)881 復(fù)壓過流1 段保護(hù)動作跳閘，事故造成35 kV母線失電，二鋼兩臺精煉爐失電，站所用電由附近10 kV 雙電源變電所低壓帶，未失電，電爐和礦棉線處于停產(chǎn)狀態(tài)，但未造成影響。

經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)2#精煉爐885開關(guān)柜內(nèi)母線側(cè)CT 對母線放電，導(dǎo)致短路故障跳閘。八降壓35kV開關(guān)柜內(nèi)均設(shè)計(jì)有2 套CT，一套在斷路器的母線側(cè)，一套在斷路器的線路側(cè)，本次事故為開關(guān)柜內(nèi)母線側(cè)CT接線板螺絲對母線放電。

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（1）八降壓35 kV 配電系統(tǒng)采用開關(guān)柜結(jié)構(gòu)，受限于當(dāng)時技術(shù)水平，柜內(nèi)帶電設(shè)備多處裸露，且每臺供出分路的開關(guān)柜內(nèi)采用了雙CT設(shè)計(jì)，即斷路器前后各有一組CT，極大地增加了運(yùn)行中擊穿絕緣、放電短路的風(fēng)險。

（2）八降壓處于煉鋼區(qū)域，金屬粉塵大，在電場作用下將易導(dǎo)電粉塵吸附進(jìn)開關(guān)柜內(nèi)，造成柜內(nèi)絕緣降低。

（3）在下雨潮濕環(huán)境下，空氣絕緣降低，CT裸露的接線板螺絲對母線上潮濕的金屬粉塵放電，發(fā)生事故。

2 改進(jìn)方案

2.1 八降壓正常接線及供電方式

八降壓1#主變（110/35 kV、50 MVA）帶35 kV母線，帶母線PT、電爐、1#精煉爐、2#精煉爐、1#所用變、礦棉線，備用柜一面，經(jīng)跨接母線帶SVC。35 kV采用中置式開關(guān)柜。系統(tǒng)接線圖見圖1。

圖1 八降壓正常系統(tǒng)圖

2.2 臨時接線供電

因885 故障開關(guān)柜恢復(fù)需更換故障柜內(nèi)CT 及柜間套管，無法短期送電，計(jì)劃采用臨時供電方案恢復(fù)煉鋼二廠南區(qū)基本生產(chǎn)用電。由于南區(qū)電爐及礦棉線停產(chǎn)，SVC 可不對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)現(xiàn)場開關(guān)柜布局，首先將885故障開關(guān)柜與臨近的884開關(guān)柜間母線斷開，退用發(fā)生故障的開關(guān)柜，以及之后的開關(guān)柜，再將故障開關(guān)柜885 所帶的2#精煉爐電纜倒至停用的南區(qū)電爐開關(guān)柜883，最后對883開關(guān)柜經(jīng)保護(hù)傳動和試驗(yàn)合格，對需送電的母線清潔并試驗(yàn)合格，最終恢復(fù)了八降壓1#變及35 kV 母線、1#、2#精煉爐送電。

八降壓采用臨時接線及供電方式。八降壓1#主變（110/35 kV、50 MVA）帶35kV 母線，帶母線PT、1#精煉爐、2#精煉爐。其他負(fù)荷如電爐、1#所用變、礦棉線，SVC，及備用柜一面全部從35 kV 在用系統(tǒng)退出。臨時接線見圖2。

圖2 八降壓臨時接線（虛線部分為停電設(shè)備）

2.3 利用SVC開關(guān)采用過渡接線供電

2.3.1 前期準(zhǔn)備工作

2.3.1.1 一次設(shè)備

①購置支持瓷瓶、柜間套管、熱縮套，將35 kV開關(guān)柜與SVC間的跨接母線橋熱縮、瓷瓶更換。

②在變壓器二次側(cè)搭腳手架，上方間隔600 mm固定35 kV 支持絕緣子，每相架設(shè)3 條240 mm2絕緣導(dǎo)線，相間距300 mm，導(dǎo)線一端準(zhǔn)備接變壓器戶外母線橋，另一端接于SVC 管母，將SVC887 開關(guān)臨時作為變壓器二次開關(guān)兼總出線開關(guān)。同時從887開關(guān)下側(cè)解退二次濾波電纜和供閥組電抗器的電纜。

③將35 kV 主母線與SVC 母線從跨接點(diǎn)解開。在配電室搭腳手架，上方間隔600 mm 固定35 kV 支持絕緣子，每相架設(shè)2 條240 mm2絕緣導(dǎo)線，相間距300 mm，導(dǎo)線一端接于解開的SVC 跨接母線橋，另一端準(zhǔn)備接退出的精煉爐電纜,每條導(dǎo)線接一臺精煉爐,負(fù)荷各10 MW。

④從SVC 888 開關(guān)下側(cè)解退三四次濾波電纜，將888 開關(guān)臨時作為礦棉線出線開關(guān)，接好礦棉線電纜，備用。

⑤將PT 臨時887 開關(guān)前側(cè)，配保險，接二次線。見圖3。

2.3.1.2 保護(hù)配置

臨時退出SVC保護(hù)。

將供TCR 二次濾波的887開關(guān)臨時作為變壓器二次開關(guān)兼總出線開關(guān)，配置分路用過流速斷保護(hù)，并臨時敷設(shè)開關(guān)柜操作箱至變壓器保護(hù)屏二次線，接差動保護(hù)。將供三四次濾波的888 開關(guān)臨時作為礦棉線出線開關(guān)，配置分路用過流速斷保護(hù)。

圖3 八降壓過渡接線系統(tǒng)圖（虛線部分為停電設(shè)備）

2.3.1.3 計(jì)量

采用變壓器一次側(cè)110 kV計(jì)量，裝計(jì)量表。

2.3.1.4 站所用供電

從附近10 kV 雙電源變電所再取一回低壓電源。

工作全部就緒，等待煉鋼二廠南區(qū)不銹鋼線和碳鋼線具備同時停產(chǎn)條件。

2.3.2 停電工作

由臨時接線倒為過渡接線，全站停電6 h，期間工作為：

①將八降壓主變二次母排與穿墻套管處解開，接絕緣導(dǎo)線。

②將1#精煉爐、2#精煉爐電纜從開關(guān)柜退出，接到887 供出的絕緣導(dǎo)線上。礦棉根據(jù)需要從888供電。南區(qū)電爐仍為停產(chǎn)狀態(tài)。

③接好變壓器保護(hù)屏差動保護(hù)二次線，傳動合格，送電后向量檢查正確。

現(xiàn)有35 kV 配電室內(nèi)開關(guān)柜內(nèi)檢修期間，八降壓留人值守。

2.3.3 八降壓采用過渡接線及供電方式

將35 kV 主母線與SVC 母線解開，將SVC887 開關(guān)作為變壓器二次開關(guān)。八降壓1#主變（110/35 kV、50 MVA）經(jīng)887 開關(guān)帶35 kV SVC 母線，帶1#精煉爐、2#精煉爐，經(jīng)888開關(guān)帶礦棉線。其他負(fù)荷如電爐、1#所用變，SVC及備用柜一面全部停電。具備主系統(tǒng)35 kV開關(guān)柜改造條件。

2.4 采用“騰籠換鳥”的辦法提升原有開關(guān)柜絕緣水平

按照現(xiàn)有開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備尺寸，新購置高絕緣性能的母線支持絕緣子、柜間套管、熱縮套，絕緣包材、斷路器靜觸頭絕緣套（含觸頭）。

2.4.1 具體實(shí)施

利用設(shè)備停電狀態(tài)，將開關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備全部掏空，將母線原熱縮套拆除，重新加熱縮套；支持絕緣子、柜間套管全部更換；斷路器靜觸頭更換，斷路器動觸頭導(dǎo)電桿熱縮套更換；接點(diǎn)全部絕緣包封。

根據(jù)分路配置保護(hù)情況，分路開關(guān)柜線路側(cè)CT能夠滿足保護(hù)需要，于是將開關(guān)柜內(nèi)母線側(cè)CT 拆除，改造引線并絕緣包封。

全部工作結(jié)束后，試驗(yàn)合格。等待煉鋼二廠南區(qū)不銹鋼線和碳鋼線停產(chǎn)時間。

2.4.2 停電工作

由過渡接線恢復(fù)為正常接線，全站停電8 h，期間工作為：

①將八降壓主變二次母排與穿墻套管處絕緣導(dǎo)線解開，接好原母排；將接于SVC 母線橋的另一端導(dǎo)線解開，恢復(fù)原TCR接線。拆除腳手架。

②拆除接于SVC 母線橋的絕緣導(dǎo)線，恢復(fù)SVC母線與主母線連接。拆除腳手架。

③將SVC 戶外管母至887的電纜接好；887、888恢復(fù)SVC保護(hù)功能。

④恢復(fù)原主變差動保護(hù)，傳動合格，主變送電，檢查主變差動保護(hù)向量正確。

⑤將1#精煉爐電纜從絕緣導(dǎo)線上解開，恢復(fù)至884開關(guān)柜。

⑥將2#精煉爐電纜從絕緣導(dǎo)線上解開，恢復(fù)至885開關(guān)柜。

⑦礦棉線恢復(fù)至889開關(guān)送電。

⑧南區(qū)電爐恢復(fù)至883開關(guān)備用。

⑨恢復(fù)原有PT、計(jì)量、低壓所用。

完成上述工作后，八降壓恢復(fù)正常接線及供電方式。

3 結(jié)束語

太鋼110 kV 第八降壓站受限于投產(chǎn)時技術(shù)水平與絕緣材料水平，柜內(nèi)帶電設(shè)備多處裸露，加之運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，遇降雨，空氣潮濕，造成了母線短路的事故。利用現(xiàn)有的設(shè)備，通過三次倒接，在保證用戶用電需求的前提下，完成了金屬粉塵環(huán)境下35 kV 系統(tǒng)絕緣提升工作。對類似惡劣環(huán)境下設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行有一定的借鑒價值。