金屬粉塵環境下35 kV系統絕緣提升可行性分析及實施

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，主要為煉鋼二廠南區生產供電，配置有110/35 kV、50 MVA 主變一臺，35 kV 采用中置式開關柜供電，負荷有電爐、碳鋼線精煉爐、不銹鋼線精煉爐、礦棉生產線，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881 復壓過流1 段保護動作跳閘，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狀態，但未造成影響。

經現場檢查發現2#精煉爐885開關柜內母線側CT 對母線放電，導致短路故障跳閘。八降壓35kV開關柜內均設計有2 套CT，一套在斷路器的母線側，一套在斷路器的線路側，本次事故為開關柜內母線側CT接線板螺絲對母線放電。

初步分析事故原因為以下幾方面：

（1）八降壓35 kV 配電系統采用開關柜結構，受限于當時技術水平，柜內帶電設備多處裸露，且每臺供出分路的開關柜內采用了雙CT設計，即斷路器前后各有一組CT，極大地增加了運行中擊穿絕緣、放電短路的風險。

（2）八降壓處于煉鋼區域，金屬粉塵大，在電場作用下將易導電粉塵吸附進開關柜內，造成柜內絕緣降低。

（3）在下雨潮濕環境下，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，發生事故。

2 改進方案

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，經跨接母線帶SVC。35 kV采用中置式開關柜。系統接線圖見圖1。

圖1 八降壓正常系統圖

2.2 臨時接線供電

因885 故障開關柜恢復需更換故障柜內CT 及柜間套管，無法短期送電，計劃采用臨時供電方案恢復煉鋼二廠南區基本生產用電。由于南區電爐及礦棉線停產，SVC 可不對系統進行補償。根據現場開關柜布局，首先將885故障開關柜與臨近的884開關柜間母線斷開，退用發生故障的開關柜，以及之后的開關柜，再將故障開關柜885 所帶的2#精煉爐電纜倒至停用的南區電爐開關柜883，最后對883開關柜經保護傳動和試驗合格，對需送電的母線清潔并試驗合格，最終恢復了八降壓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（虛線部分為停電設備）

2.3 利用SVC開關采用過渡接線供電

2.3.1 前期準備工作

2.3.1.1 一次設備

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

②在變壓器二次側搭腳手架，上方間隔600 mm固定35 kV 支持絕緣子，每相架設3 條240 mm2絕緣導線，相間距300 mm，導線一端準備接變壓器戶外母線橋，另一端接于SVC 管母，將SVC887 開關臨時作為變壓器二次開關兼總出線開關。同時從887開關下側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2 條240 mm2絕緣導線，相間距300 mm，導線一端接于解開的SVC 跨接母線橋，另一端準備接退出的精煉爐電纜,每條導線接一臺精煉爐,負荷各10 MW。

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

⑤將PT 臨時887 開關前側，配保險，接二次線。見圖3。

2.3.1.2 保護配置

臨時退出SVC保護。

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

圖3 八降壓過渡接線系統圖（虛線部分為停電設備）

2.3.1.3 計量

采用變壓器一次側110 kV計量，裝計量表。

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，等待煉鋼二廠南區不銹鋼線和碳鋼線具備同時停產條件。

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，接絕緣導線。

②將1#精煉爐、2#精煉爐電纜從開關柜退出，接到887 供出的絕緣導線上。礦棉根據需要從888供電。南區電爐仍為停產狀態。

③接好變壓器保護屏差動保護二次線，傳動合格，送電后向量檢查正確。

現有35 kV 配電室內開關柜內檢修期間，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 開關作為變壓器二次開關。八降壓1#主變（110/35 kV、50 MVA）經887 開關帶35 kV SVC 母線，帶1#精煉爐、2#精煉爐，經888開關帶礦棉線。其他負荷如電爐、1#所用變，SVC及備用柜一面全部停電。具備主系統35 kV開關柜改造條件。

2.4 采用“騰籠換鳥”的辦法提升原有開關柜絕緣水平

按照現有開關柜內設備尺寸，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 具體實施

利用設備停電狀態，將開關柜內一次設備全部掏空，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，斷路器動觸頭導電桿熱縮套更換；接點全部絕緣包封。

根據分路配置保護情況，分路開關柜線路側CT能夠滿足保護需要，于是將開關柜內母線側CT 拆除，改造引線并絕緣包封。

全部工作結束后，試驗合格。等待煉鋼二廠南區不銹鋼線和碳鋼線停產時間。

2.4.2 停電工作

由過渡接線恢復為正常接線，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線解開，接好原母排；將接于SVC 母線橋的另一端導線解開，恢復原TCR接線。拆除腳手架。

②拆除接于SVC 母線橋的絕緣導線，恢復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SVC保護功能。

④恢復原主變差動保護，傳動合格，主變送電，檢查主變差動保護向量正確。

⑤將1#精煉爐電纜從絕緣導線上解開，恢復至884開關柜。

⑥將2#精煉爐電纜從絕緣導線上解開，恢復至885開關柜。

⑦礦棉線恢復至889開關送電。

⑧南區電爐恢復至883開關備用。

⑨恢復原有PT、計量、低壓所用。

完成上述工作后，八降壓恢復正常接線及供電方式。

3 結束語

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