淺談鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障與應(yīng)對

章 燎

（酒泉鋼鐵（集團）有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

在我國，鋼鐵企業(yè)一般都需要很大的能耗，其在生產(chǎn)的時候工序和工序之間都有著非常密切的關(guān)系，需要進行很好的配合與銜接，以至于鋼鐵企業(yè)在對電能進行使用的過程中變的非常的復(fù)雜，這幾年我國的鋼鐵企業(yè)由于發(fā)展速度非?？?，而原有的配電系統(tǒng)歷史悠久，很多都處于老化的狀況，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)中的配電系統(tǒng)存在很大的安全隱患，因此，在鋼鐵企業(yè)中做好配電的維修與故障排除工作是非常重要的，對于鋼鐵企業(yè)的正常生產(chǎn)有著很大的幫助[1]。

1 鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)簡介

（1）很多的鋼鐵企業(yè)都有自己建設(shè)的發(fā)電廠，以此來對鋼鐵企業(yè)供電的穩(wěn)定性進行提高，以免企業(yè)內(nèi)部的電力受到外部電網(wǎng)的影響，通常在鋼鐵企業(yè)中都有自己獨立的發(fā)電設(shè)備，都是利用的220KV的雙回路，在這樣的狀況下能夠很好的和外部的電網(wǎng)進行連接，所有鋼鐵企業(yè)中自己建設(shè)的供配電網(wǎng)絡(luò)都需要自己進行維護[2]。

（2）鋼鐵企業(yè)的中的供電系統(tǒng)能夠和外部的電網(wǎng)之間進行功率的轉(zhuǎn)換，由上可以知道，鋼鐵企業(yè)中的供配電系統(tǒng)都比較復(fù)雜，在運行方式上有很多種形式，對于鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的供電系統(tǒng)來講比較的獨立，但是在使用的過程種可以更具實際的狀況跟外部的供配電系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換，在鋼鐵企業(yè)需要比較大的電負荷時就可以利用外部供配電系統(tǒng)，從中吸收有功功率[3]。

（3）在鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)中通常電負荷的波動都比較大，鋼鐵在進行生產(chǎn)時有著一些比較大的用電波動，例如：熱軋負荷以及電爐負荷都會對功率產(chǎn)生一定的影響，都會根據(jù)時間的變化出現(xiàn)周期性的變化，所以在鋼鐵企業(yè)中的負荷波動一般都比較大[4]。

2 鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)特點

鋼鐵企業(yè)是電力消耗的大企業(yè)。為了確保鋼鐵企業(yè)正常生產(chǎn)和使用電力，鋼鐵企業(yè)的輸電系統(tǒng)主要由以下部分組成：第一，鋼鐵企業(yè)在建廠的過程中為了能夠有效的提高鋼鐵生產(chǎn)中電力使用的穩(wěn)定性和有效的節(jié)約成本，鋼鐵企業(yè)都是通過自建廠之后然后再利用220kV雙回路輸電線路和外部的電網(wǎng)進行有效的連接，一次保障企業(yè)在生產(chǎn)過程中的用電狀況。第二，在接入外網(wǎng)的過程中，企業(yè)可以有很多的方法，由于內(nèi)部的供電系統(tǒng)通常都是很獨立的，所以需要通過接入外網(wǎng)來對生產(chǎn)過程中電力的消耗進行彌補。第三，鋼鐵企業(yè)中用電的負荷比較大，而這種符合也會隨著使用出現(xiàn)周期性的變化規(guī)律。

3 鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障分析

要想保證企業(yè)的正常生產(chǎn)，鋼鐵企業(yè)就要嚴格監(jiān)督供電系統(tǒng)的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)其中的安全隱患，并作出有效的處理措施。鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因主要有以下幾點。

3.1 變電設(shè)備引起的故障

在電力供應(yīng)系統(tǒng)使用的變壓器中，變壓器是最常用的。但是，如果長時間使用，變壓器的絕緣性能會明顯惡化，給供電系統(tǒng)帶來很多危險。變壓器的絕緣性能惡化的話，在使用中會發(fā)生局部放電和局部過熱，溫度不均勻。相對于油浸式變壓器，絕緣油在溫度上升時氧化或熱分解，變壓器的絕緣變差，有短路的危險。當供電系統(tǒng)中的變壓器或發(fā)電機線圈發(fā)生短路故障時，供電管理部門應(yīng)迅速切斷接地線，以減少危險[5]。

3.2 供電系統(tǒng)中供電線路出現(xiàn)故障

鋼鐵企業(yè)配電系統(tǒng)中的輸電線極長，各線路復(fù)雜。線路一旦發(fā)生故障，有可能會導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)停頓，造成比較嚴重的經(jīng)濟損失。鋼鐵企業(yè)中相關(guān)電路容易出現(xiàn)故障的原因主要是由于以下幾點：單相三線變壓器可以輸出兩個電壓，是鋼鐵配電系統(tǒng)中一般的配電方式,在鋼鐵企業(yè)的照明和電力負荷線路中被廣泛應(yīng)用[6]。因此，鋼鐵企業(yè)的配電線路一旦發(fā)生短路或故障，就會產(chǎn)生非常大的影響。地下高壓電纜是鋼鐵企業(yè)配電線路的一種?？梢跃唧w的分為三種，分別為地溝式，地下管道式和直埋式。當發(fā)生故障時，給故障點的確定和維護帶來了很大的不便。配電系統(tǒng)使用的電纜的熱穩(wěn)定性不滿足供電要求，將會使得電纜的溫度快速的升高。在此過程中，溫度迅速上升，容易發(fā)生火災(zāi)事故。

4 鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障的應(yīng)對措施

4.1 重視供配電系統(tǒng)的短路電流

短路電流的產(chǎn)生是由于供電系統(tǒng)中的三相或者是兩相發(fā)生短路的時候，供電系統(tǒng)會出現(xiàn)很大的電流，能夠產(chǎn)生短路電流的主要有供電設(shè)備以及電動機，比如發(fā)電機，同步電機以及異步電機等[7]。

在供電系統(tǒng)中一定要注重短路電流，在選擇開關(guān)、母線、電流互感器、電纜以及相關(guān)的繼電保護裝置的過程中一定要要求，設(shè)備在出現(xiàn)短路問題的過程中能夠及時的對故障點進行切除，保證相關(guān)的設(shè)備不會被損壞，近幾年由于我國電網(wǎng)在發(fā)展過程中速度不斷地加快，以至于規(guī)模上在不斷的加大，在此種狀況下，短路電流也在與之增長，以至于工程一開始設(shè)計的數(shù)據(jù)和現(xiàn)在的狀況相比，產(chǎn)生了一定的偏差[8]。

就目前狀況來看，我國大多的鋼鐵企業(yè)都比較重視節(jié)能減排，響應(yīng)國家的號召，使得很多在供配電系統(tǒng)中一直有很多的小型發(fā)電機被接入，導(dǎo)致在供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路電流的狀況出現(xiàn)了很大的變化。

所有工程，一開始在進行設(shè)計的時候，都要根據(jù)相關(guān)地電力系統(tǒng)中的短路電流來計算供配電系統(tǒng)中每個點的最大電流和最小電流，根據(jù)最大電流來選擇短斷路器、電流互感器以及電纜的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)最小電流來對繼電保護的靈敏度進行效驗。在很多的供配電系統(tǒng)中最大短路電流如果增多，同時超過了起初所所選擇的斷路器以及電流互感器、電纜的開斷能力的狀況下，會使得供配電系統(tǒng)中的安全隱患增加，嚴重的狀況下會出現(xiàn)爆炸。

4.2 發(fā)揮繼電保護的關(guān)鍵作用

繼電保護能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候在第一時間切斷故障點，以保證設(shè)備不會由于系統(tǒng)的故障而損壞，使得非故障部位順利的運行。

繼電器保護的構(gòu)成由設(shè)計單元在初始設(shè)計時考慮。保護方案應(yīng)考慮受保護設(shè)備的參數(shù)和配電系統(tǒng)的短路電流。

如果在供配電系統(tǒng)中有短路電流的狀況出現(xiàn)，則需要根據(jù)實際狀況來對配電網(wǎng)絡(luò)中的保護設(shè)置進行重新的規(guī)劃，就目前狀況來看，很多的鋼鐵企業(yè)中都會出現(xiàn)由于系統(tǒng)短路容量沒有及時調(diào)整原設(shè)備的繼電保護，而導(dǎo)致繼電保護失效或故障。所以在進行新項目建設(shè)的過程中，一定要格外的重視對繼電器保護的計算，無視上下的協(xié)作，一旦發(fā)生故障，導(dǎo)就會致故障時越級跳閘，事故擴大。

4.3 正視諧波帶來的安全隱患

諧波會影響異步電機的功率因數(shù)和最大扭矩，嚴重時會造成額外損失、噪音增加和絕緣破壞。

諧波影響電力容器。電容器的耐受性與頻率成反比，因此功率電容器對諧波電壓最敏感。電容器的諧波電壓使電容器介質(zhì)老化加速，介質(zhì)損耗系數(shù)tgδ增大，容易出現(xiàn)故障。諧波電流過載電容器，造成無法承受的溫度上升。電容器和電力系統(tǒng)之間可能會發(fā)生危險的共振。此時電容器多次超過負荷，聲音異常，保險絲熔化，使電容器不能工作。電容器以一定的頻率并聯(lián)連接的話，會危及電氣設(shè)備的安全運行。

4.4 做好供電方式的確定

（1）在進行供電方式選擇過程中需要對電壓的等級進行選擇與確定，而在鋼鐵企業(yè)中的電壓等級在選擇過程中要合理的考慮到很多的因素，其中主要包含的有企業(yè)中電負荷以及地方外部電網(wǎng)能夠供給的電壓。就我國目前狀況來看，我國的并沒有對我國鋼鐵企業(yè)中電壓等級的選擇給出相關(guān)的規(guī)定和標準，通常鋼鐵企業(yè)中在進行生產(chǎn)過程中都要通過沖擊負荷對電網(wǎng)產(chǎn)生的最大影響來對電源電壓進行確定，在實際選擇過程中通常有三種方案，分別是：35KV，110KV，220KV。但是在使用過程中根據(jù)我國電網(wǎng)的狀況，一般選擇110KV的電壓比較合理。

（2）鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)中一定要做好工作電源的選擇，恰當?shù)墓ぷ麟娫茨軌虼_保鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和安全性，居于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)比較特殊，在生產(chǎn)過程中一定要有穩(wěn)定、安全以及合理的電源來保證電壓的穩(wěn)定，否在在進行生產(chǎn)的時候出現(xiàn)停電的狀況，會使得鋼鐵企業(yè)遭受巨大的經(jīng)濟損失，所以一定要確保電源的穩(wěn)定性，通常狀況下，鋼鐵企業(yè)中所有的工作電源都是以獨立的方式存在，且非常有必要準備備用電源，以保證在工作電源出現(xiàn)問題的時候能夠使用備用電源來保證生產(chǎn)工作的順利進行，在此過程中要格外說明的是，在不同的鋼鐵企業(yè)中一定要有兩個或者兩個以上的獨立工作電源。

（3）在鋼鐵企業(yè)對供配電系統(tǒng)進行規(guī)劃的時候一定要做好安保負荷的計算，而在鋼鐵企業(yè)中的安保負荷通常針對的是在進行生產(chǎn)時。如果出現(xiàn)突然的斷電而造成財產(chǎn)以及人身傷害的電荷，在進行計算的過程中一定要依據(jù)實際的狀況，不能過于保守，但是也不能因為太過于保守而導(dǎo)致巨大損失的出現(xiàn)，在鋼鐵企業(yè)中對安保負荷進行科學(xué)的計算能夠保障鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的運行，提高其經(jīng)濟效益。

4.5 減少沖擊負荷對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響

鋼鐵企業(yè)中所有的設(shè)備在運行過程中的功率都是不是一塵不變的，都是根據(jù)時間而有一個周期性的波動，而對于一些基本的負荷，在進行波動的過程中比較小，通常都不會對鋼鐵企業(yè)外部的電網(wǎng)產(chǎn)生太大的影響，可以鋼鐵企業(yè)中的大型設(shè)備，例如：鋼軋機以及電弧爐在進行使用的時候其周期性就會有明顯的波動，導(dǎo)致功率有比較大的變化，此種狀況被稱為沖擊負荷，而通常狀況下電力系統(tǒng)可以很好的承擔(dān)沖擊負荷所引起有功功率，但是在此過程中對于無功功率沖擊負荷所帶來的電壓波動，在超過允許值的時候一定要使用一些補償措施來進行相應(yīng)的解決。

在采用補償措施的過程中，對于無功功率來講，如果允許值超過了一定的范圍，會對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)造成不利的影響，例如：使得發(fā)電機的輸出功率不能夠完全的發(fā)揮，還會使得電網(wǎng)產(chǎn)生過大的損耗，導(dǎo)致供電能力的不足等狀況，在我國供電規(guī)則中有相關(guān)的規(guī)定：相關(guān)的電力用戶應(yīng)該在提高用功功率的基礎(chǔ)上，配備相關(guān)補償裝置，使得相關(guān)的負荷以及電壓所產(chǎn)生波動的時候以及及時的進行切除，避免無功電壓出現(xiàn)倒從的狀況。

總而言之，鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對于鋼鐵企業(yè)來講是非常重要的，本文首先對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)特點做了闡述，其次對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障進行了分析，最后對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障的應(yīng)對措施做了探討，希望能夠為鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)中故障的處理提供有效的參考。