淺談鋼鐵企業供電系統故障與應對

章 燎

（酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

在我國，鋼鐵企業一般都需要很大的能耗，其在生產的時候工序和工序之間都有著非常密切的關系，需要進行很好的配合與銜接，以至于鋼鐵企業在對電能進行使用的過程中變的非常的復雜，這幾年我國的鋼鐵企業由于發展速度非常快，而原有的配電系統歷史悠久，很多都處于老化的狀況，導致鋼鐵企業中的配電系統存在很大的安全隱患，因此，在鋼鐵企業中做好配電的維修與故障排除工作是非常重要的，對于鋼鐵企業的正常生產有著很大的幫助[1]。

1 鋼鐵企業供電系統簡介

（1）很多的鋼鐵企業都有自己建設的發電廠，以此來對鋼鐵企業供電的穩定性進行提高，以免企業內部的電力受到外部電網的影響，通常在鋼鐵企業中都有自己獨立的發電設備，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進行連接，所有鋼鐵企業中自己建設的供配電網絡都需要自己進行維護[2]。

（2）鋼鐵企業的中的供電系統能夠和外部的電網之間進行功率的轉換，由上可以知道，鋼鐵企業中的供配電系統都比較復雜，在運行方式上有很多種形式，對于鋼鐵企業內部的供電系統來講比較的獨立，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進行轉換，在鋼鐵企業需要比較大的電負荷時就可以利用外部供配電系統，從中吸收有功功率[3]。

（3）在鋼鐵企業供配電系統中通常電負荷的波動都比較大，鋼鐵在進行生產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生一定的影響，都會根據時間的變化出現周期性的變化，所以在鋼鐵企業中的負荷波動一般都比較大[4]。

2 鋼鐵企業供電系統特點

鋼鐵企業是電力消耗的大企業。為了確保鋼鐵企業正常生產和使用電力，鋼鐵企業的輸電系統主要由以下部分組成：第一，鋼鐵企業在建廠的過程中為了能夠有效的提高鋼鐵生產中電力使用的穩定性和有效的節約成本，鋼鐵企業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進行有效的連接，一次保障企業在生產過程中的用電狀況。第二，在接入外網的過程中，企業可以有很多的方法，由于內部的供電系統通常都是很獨立的，所以需要通過接入外網來對生產過程中電力的消耗進行彌補。第三，鋼鐵企業中用電的負荷比較大，而這種符合也會隨著使用出現周期性的變化規律。

3 鋼鐵企業供電系統故障分析

要想保證企業的正常生產，鋼鐵企業就要嚴格監督供電系統的工作情況，及時發現其中的安全隱患，并作出有效的處理措施。鋼鐵企業供電系統出現故障的原因主要有以下幾點。

3.1 變電設備引起的故障

在電力供應系統使用的變壓器中，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，給供電系統帶來很多危險。變壓器的絕緣性能惡化的話，在使用中會發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。當供電系統中的變壓器或發電機線圈發生短路故障時，供電管理部門應迅速切斷接地線，以減少危險[5]。

3.2 供電系統中供電線路出現故障

鋼鐵企業配電系統中的輸電線極長，各線路復雜。線路一旦發生故障，有可能會導致鋼鐵企業出現生產停頓，造成比較嚴重的經濟損失。鋼鐵企業中相關電路容易出現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，是鋼鐵配電系統中一般的配電方式,在鋼鐵企業的照明和電力負荷線路中被廣泛應用[6]。因此，鋼鐵企業的配電線路一旦發生短路或故障，就會產生非常大的影響。地下高壓電纜是鋼鐵企業配電線路的一種。可以具體的分為三種，分別為地溝式，地下管道式和直埋式。當發生故障時，給故障點的確定和維護帶來了很大的不便。配電系統使用的電纜的熱穩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，容易發生火災事故。

4 鋼鐵企業供電系統故障的應對措施

4.1 重視供配電系統的短路電流

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

在供電系統中一定要注重短路電流，在選擇開關、母線、電流互感器、電纜以及相關的繼電保護裝置的過程中一定要要求，設備在出現短路問題的過程中能夠及時的對故障點進行切除，保證相關的設備不會被損壞，近幾年由于我國電網在發展過程中速度不斷地加快，以至于規模上在不斷的加大，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計的數據和現在的狀況相比，產生了一定的偏差[8]。

就目前狀況來看，我國大多的鋼鐵企業都比較重視節能減排，響應國家的號召，使得很多在供配電系統中一直有很多的小型發電機被接入，導致在供配電系統中出現短路電流的狀況出現了很大的變化。

所有工程，一開始在進行設計的時候，都要根據相關地電力系統中的短路電流來計算供配電系統中每個點的最大電流和最小電流，根據最大電流來選擇短斷路器、電流互感器以及電纜的相關參數，根據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，會使得供配電系統中的安全隱患增加，嚴重的狀況下會出現爆炸。

4.2 發揮繼電保護的關鍵作用

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

繼電器保護的構成由設計單元在初始設計時考慮。保護方案應考慮受保護設備的參數和配電系統的短路電流。

如果在供配電系統中有短路電流的狀況出現，則需要根據實際狀況來對配電網絡中的保護設置進行重新的規劃，就目前狀況來看，很多的鋼鐵企業中都會出現由于系統短路容量沒有及時調整原設備的繼電保護，而導致繼電保護失效或故障。所以在進行新項目建設的過程中，一定要格外的重視對繼電器保護的計算，無視上下的協作，一旦發生故障，導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老化加速，介質損耗系數tgδ增大，容易出現故障。諧波電流過載電容器，造成無法承受的溫度上升。電容器和電力系統之間可能會發生危險的共振。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連接的話，會危及電氣設備的安全運行。

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中電負荷以及地方外部電網能夠供給的電壓。就我國目前狀況來看，我國的并沒有對我國鋼鐵企業中電壓等級的選擇給出相關的規定和標準，通常鋼鐵企業中在進行生產過程中都要通過沖擊負荷對電網產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我國電網的狀況，一般選擇110KV的電壓比較合理。

（2）鋼鐵企業供配電系統中一定要做好工作電源的選擇，恰當的工作電源能夠確保鋼鐵企業在生產過程中的穩定性和安全性，居于鋼鐵企業的生產比較特殊，在生產過程中一定要有穩定、安全以及合理的電源來保證電壓的穩定，否在在進行生產的時候出現停電的狀況，會使得鋼鐵企業遭受巨大的經濟損失，所以一定要確保電源的穩定性，通常狀況下，鋼鐵企業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問題的時候能夠使用備用電源來保證生產工作的順利進行，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）在鋼鐵企業對供配電系統進行規劃的時候一定要做好安保負荷的計算，而在鋼鐵企業中的安保負荷通常針對的是在進行生產時。如果出現突然的斷電而造成財產以及人身傷害的電荷，在進行計算的過程中一定要依據實際的狀況，不能過于保守，但是也不能因為太過于保守而導致巨大損失的出現，在鋼鐵企業中對安保負荷進行科學的計算能夠保障鋼鐵企業生產穩定的運行，提高其經濟效益。

4.5 減少沖擊負荷對電網系統的影響

鋼鐵企業中所有的設備在運行過程中的功率都是不是一塵不變的，都是根據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外部的電網產生太大的影響，可以鋼鐵企業中的大型設備，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可以很好的承擔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，會對鋼鐵企業供電系統造成不利的影響，例如：使得發電機的輸出功率不能夠完全的發揮，還會使得電網產生過大的損耗，導致供電能力的不足等狀況，在我國供電規則中有相關的規定：相關的電力用戶應該在提高用功功率的基礎上，配備相關補償裝置，使得相關的負荷以及電壓所產生波動的時候以及及時的進行切除，避免無功電壓出現倒從的狀況。

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