大型氯堿企業防止電氣設備發生短路事故的措施

王文武

(錦西化工研究院有限公司，遼寧 葫蘆島 125000)

隨著大型氯堿企業用電量的逐步增加，電氣設備的安全將成為企業安全穩定運行的重要因素。因此，應從設計、設備、安裝、驗收、管理等方面采取綜合防范措施，防止電氣設備發生短路事故，確保電網的安全運行，保證氯堿企業生產的平穩運行。

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

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電壓以上的系統中，單相對地短路故障最多；在35 kV電壓及以下的系統中，相間短路故障發生的比較多。

發生短路故障時，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。短路電流會產生大量的熱量和電磁力，會損毀設備；電弧會燒毀元件，甚至能引起重大火災，危及生命安全。

1 電氣設備發生短路的原因[1]

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

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

(3)絕緣導線受外力作用損傷，如導線被重物壓軋或被工具等損傷。

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

(5)檢修不慎或錯誤操作造成人為短路。

2 短路電流引起的嚴重后果

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

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

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

(4)當系統發生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應所產生的磁通量足夠在鄰近的電路內感應出很大的電動勢。這可能對附近的通訊線路、鐵路訊號系統及其他電子設備、自動控制系統產生強烈干擾。

(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電廠之間失去同步，破壞系統穩定，最終造成系統瓦解，形成地區性或區域性大面積停電。短路時電壓下降得愈大、持續時間愈長，破壞整個電力系統穩定運行的可能性愈大。

3 在設計方面限制短路的措施

為了減輕短路造成的危害，確保系統安全可靠運行，在運行維護中應設法消除可能引起短路的一切原因，并應設置快速的繼電保護裝置，盡快地切除短路故障，使系統電壓迅速恢復到正常值。因此，可采用快速動作的繼電保護和斷路器，為發電機裝設自動調節勵磁裝置，可瞬時穩定短路時的系統電壓。

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。

(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)電氣設備的安裝應嚴格按要求施工，不同場合應選用不同類型的電氣設備和安裝方式。

(2)室外變電站應安裝避雷針進行保護，在變壓器附近線路上應安裝避雷器，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量，防止電線間距太小、檔距過大、電線松馳而造成導線相碰。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線應用瓷管或硬塑料管保護，以免導線絕緣遭到損壞。

5 在設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，門口安裝防鼠板，防止小動物進入配電室爬上電氣設備造成事故。

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

(3)在電纜埋設處設置電纜標記樁，標明埋設深度和方向。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位置，以防電纜被破壞而引發短路。

(4)運行維護人員應認真學習電氣規程，嚴格遵守規章制度，正確操作電氣設備，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)要經常對線路、設備進行巡視檢查，要考慮到線路的防濕、防熱、防腐，避免絕緣層損壞，發現缺陷及時檢修。

(7)定期檢查電氣設備的絕緣情況，發現問題及時處理。

6 預防短路事故應做好的實際工作

6.1 降低設備內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等設備擊穿短路燒毀故障的措施

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

(2)加強對電氣設備的預防性試驗，嚴格按周期進行試驗，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)進行預防性試驗時，應做到不漏項、不超期，嚴格按標準值試驗；檢修電氣設備時，堅持“到期必修”“修必修好”的原則；保證投入設備維護、試驗的費用充足，保證設備的安全運行和連續生產。

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

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

(6)檢查核對各級主要斷路器的遮斷容量數值，發現遮斷容量不足的開關應安排更換。

6.1.2 防止配電變壓器過載、短路故障的措施

(1)設計配電變壓器的容量時應留有足夠的裕度，并對配電饋線柜的變壓器的保護增設過載保護，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備短路故障的措施

(1)設計單位應選擇全封閉式配電柜柜型。設計配電室時，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至密堵狀態。

(4)對配電室進行檢查和驗收時，應嚴格把關。配電室不允許留有孔洞，要求門窗縫隙及通風網孔不能超過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)的制作技術和工藝，做好交接試驗，定期進行預防性試驗。

(2)選擇帶鉛鎧電纜，電纜過馬路須加套鋼管；電纜通道、蓋板應設固定標記，蓋板應堅固。

6.2 提高電氣設備繼電保護的可靠性、速動性應采取的措施

(1)進(出)線柜保護選型應采用電子式綜合保護，提高保護的速動性，并且應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)設計單位設計保護時，應配信號繼電器(過流、速斷指示)和報警器，以便提前處理和查找故障。

(4)嚴格按規定對繼電保護裝置進行周期性調試和檢驗。

6.3 預防絕緣層缺陷出現短路故障的措施

造成設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備檢修沒有予以高度重視，導致設備常年失修的情況時有發生，這些都是造成絕緣層出現問題的重要原因。此外，外力作用也會對絕緣層產生重要影響。

預防絕緣層缺陷造成短路故障的措施如下。

(1)在進行電氣設備安裝時，技術人員需要始終保持嚴謹的態度，確保設備安裝及線路布置的科學性、準確性，合理規避因機械損傷而造成電氣設備短路。

(2)安裝電氣設備時，防塵、防潮、防腐、防風等都是必須要考慮的環境因素。

(3)為了預防因突然停電造成火災事故的發生，供電系統最好使用雙電源，且能夠實現自動切換。

(4)在各個電氣設備外面加裝金屬殼是有效預防設備出現短路的重要舉措。

(5)為了有效預防碰殼接地時容易發生的短路故障，在安裝電氣設備時，還需要嚴格遵循相關的標準做好接零或者接地工作，這樣做不僅能夠有效實現快速關閉電源的功能，還能夠對由于短路帶來的高熱、高溫起到一定的預防作用。

6.4 預防導線升溫出現短路故障的措施

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

預防導線升溫出現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備并延緩導線升溫的重要措施。當電氣設備及線路出現異常或者負荷過大時，這些保護設備和信號裝置就可以精準、及時地切斷出現異常的設備和線路，同時發出警報對相關操作人員作出提醒。

(2)對負荷較大的斷路器和隔離開關采用無線測溫裝置進行測溫，當監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的處理。

7 預防電弧、電火花引起短路故障的措施

導致電火花、電弧故障產生的原因主要如下。

(1)導線出現斷裂或者絕緣損壞都可能導致電氣設備發生短路，從而形成較強的電弧。

(2)裸線的弧度較大，一旦遇到大風極易發生混線，從而導致電弧的產生。

(3)導體接頭出現松動時，接觸電阻過大，導致大電流產生，形成電弧或者火花。

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

(5)刀閘熔絲熔斷時導致火花出現。

在電氣設備日常運行過程中，應做好相關的防火措施，對于易產生火花、電弧的設備，盡可能遠離火災危險區，如果必須要靠近火源，則應使用防火規格較高的電纜和導線。

8 提高維修電工的維護和操作能力

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

(2)在培訓電工時，應加強高壓開關實際操作學習、訓練和考試。

(3)指導電工提高維護和操作水平，嚴格按照“兩票三制”規定操作，制定操作程序并上墻。

(4)凡有可能引起高壓電氣設備誤操作事故的設備，均應裝設防誤操作裝置。

(5)要做好基礎設備的日常運行、維護、管理工作，盡最大努力減少故障出現的次數。

(6)運用先進、系統、科學的管控措施對電氣設備加強管理，從而將電氣設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控。

9 其他應注意的問題

(1)設計單位在設計時，開關柜后面應按要求留有足夠的維修通道，便于檢修。

(2)電氣設備廠集裝式高壓開關柜的后面板應設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)。竣工后要交代用戶在送電前不能動用設備，配電室要專人管理且上鎖。

(4)配電室應配齊絕緣手套、驗電器、接地線、標示牌、應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)對電氣設備有效劃分出不同的級別，設備故障出現的次數及維修難易程度也是劃分級別的重要依據，應根據級別對電氣設備的異常情況進行逐一分析和處理。