（太鋼能源動(dòng)力總廠，山西太原 030003）

引言

太鋼由4 座220 kV 降壓站及15 座110 kV 降壓站構(gòu)成高壓供電網(wǎng)絡(luò)。隨著煉鐵、煉鋼、型材、線材、熱軋、冷軋不銹鋼、硅鋼酸連軋等項(xiàng)目的投產(chǎn)，對(duì)供電系統(tǒng)安全可靠性要求越來(lái)越高。而為煉鋼配套的EAF 爐、LF 爐、CONARC 爐、中頻爐由35 kV系統(tǒng)供電，該系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，保證電能供應(yīng)及故障時(shí)及時(shí)切除故障是維持生產(chǎn)穩(wěn)定的前提。分析了各分路供電線路運(yùn)行條件、負(fù)載特性、以及在單相接地故障時(shí)保護(hù)分級(jí)動(dòng)作機(jī)理，制定了改進(jìn)方案，消除了單相接地持續(xù)引發(fā)的事故擴(kuò)大故障。

1 問(wèn)題的提出

太鋼220 kV 十二降于2009 年8 月投產(chǎn)，由1 臺(tái)220/35 kV 120 MVA 主變壓器供電。隨著生產(chǎn)工藝調(diào)整，該站35 kV 系統(tǒng)供出分路由原來(lái)設(shè)計(jì)的3 回（EAF 爐1 臺(tái)、LF 爐1 臺(tái)、SVC1 套）增加了2 回（CO?NARC 爐1臺(tái)、中頻爐1臺(tái)），負(fù)荷增加造成接地時(shí)切除故障點(diǎn)的難度將增加。

由于35 kV 采用的是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生母線單相接地故障時(shí)，故障相電壓接近于零，正常相電壓升高為線電壓，而現(xiàn)場(chǎng)周邊金屬物分布復(fù)雜、接地電流流散不穩(wěn)定，依靠接地選線裝置無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)出接地線路，只能逐一拉路試驗(yàn)。由于現(xiàn)場(chǎng)操作用時(shí)較長(zhǎng)，不能快速切除故障點(diǎn)，極易造成單相接地進(jìn)而發(fā)展為相間短路，電纜頭擊穿等事故擴(kuò)大。在十一降就曾發(fā)生35 kV 單相接地后，未能及時(shí)將接地點(diǎn)退出，造成電纜相間短路跳閘事故，故障瞬間產(chǎn)生的電動(dòng)力將固定電纜的線夾繃斷，極易發(fā)生人身傷害事故，后果不堪設(shè)想。

2 現(xiàn)狀及建議

目前35 kV系統(tǒng)供出的5個(gè)分路，分路保護(hù)裝置均配置了速斷保護(hù)、延時(shí)速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、低電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、監(jiān)控PT 斷線、重合閘。發(fā)生母線接地時(shí)，母線PT 保護(hù)裝置發(fā)出接地報(bào)警信號(hào)，告之值班人員及時(shí)處理。但現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境表明，這種保護(hù)配置無(wú)法迅速消除接地隱患，保證其余分路的安全運(yùn)行。在多次深入現(xiàn)場(chǎng)，了解生產(chǎn)工藝和短時(shí)停電對(duì)生產(chǎn)的影響情況后，提出了改進(jìn)方案：當(dāng)35 kV 發(fā)生單相接地時(shí)，利用零序電壓幅值及接地持續(xù)時(shí)間，在較短時(shí)間內(nèi)將分路逐一切除，直到接地消除，再將無(wú)故障線路恢復(fù)送電，可有效避免事故的擴(kuò)大，減少持續(xù)接地對(duì)電氣設(shè)備的破壞。

3 實(shí)施措施

（1）取35 kV 母線的開(kāi)口電壓，與該母線所帶分路分別對(duì)應(yīng)接線，由電壓繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器構(gòu)成新的跳閘回路，再利用各分路分閘回路實(shí)現(xiàn)跳閘。

（2）分析了該35 kV 系統(tǒng)接地時(shí)的電壓波動(dòng)幅值及持續(xù)時(shí)間、衰減時(shí)間，并對(duì)不同爐型在熔化初期、中段及出爐前的電壓進(jìn)行實(shí)測(cè)和分析，設(shè)定了接地保護(hù)跳閘時(shí)零序電壓幅值的整定值。

（3）分析了母線所帶5回線的運(yùn)行環(huán)境、用電負(fù)荷特性、電纜敷設(shè)條件、暫時(shí)中斷供電對(duì)生產(chǎn)的影響等因素，與生產(chǎn)單位溝通協(xié)商后設(shè)置了跳閘輪次，在確保接地后保護(hù)裝置能夠可靠動(dòng)作，設(shè)置了動(dòng)作時(shí)限間隔：①SVC 對(duì)生產(chǎn)影響小，電纜多，優(yōu)先動(dòng)作；②CONARC 爐用電和氧氣均可煉鋼，電纜長(zhǎng)且敷設(shè)環(huán)境差，次之；③EAF 爐、LF 爐、中頻爐根據(jù)停電對(duì)生產(chǎn)的影響依次排列。并對(duì)每個(gè)回路逐一傳動(dòng)合格，將動(dòng)作信號(hào)接入了后臺(tái)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，便于集控站值班員及時(shí)掌握信息。

4 實(shí)施效果

（1）投入使用后運(yùn)行效果很好。在發(fā)生接地時(shí)能夠通過(guò)輪切，在較短時(shí)間內(nèi)將故障線路跳閘，有效避免了接地故障無(wú)法及時(shí)消除引發(fā)的事故擴(kuò)大。

（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)單相接地故障時(shí)，所帶各分路逐一跳閘，直至接地線路跳閘后接地消除。再由值班員將之前跳閘的無(wú)故障分路恢復(fù)送電。

（3）改造完成至今發(fā)生的5次35 kV母線單相接地故障中，接地線路均能及時(shí)可靠跳閘，準(zhǔn)確迅速地切除接地點(diǎn)，再未發(fā)生電纜燒損及事故的擴(kuò)大，未造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

5 推廣應(yīng)用

該項(xiàng)改進(jìn)措施結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在十一降壓35 kV母線（所帶分路5回）采用了接地分路逐一跳閘切除故障點(diǎn)的改進(jìn)方式，效果良好。

該成果也可用于兩個(gè)同類(lèi)型供電系統(tǒng)：系統(tǒng)接地方式一致、所帶分路性質(zhì)相近，短時(shí)停電不會(huì)造成次生災(zāi)害的用電負(fù)荷。如某變電站2 臺(tái)變壓器，低壓側(cè)單母分段，無(wú)論分列運(yùn)行還是在單變壓器帶全部負(fù)荷的運(yùn)行方式下，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)接地時(shí)，也可通過(guò)設(shè)定接地跳閘時(shí)間的不同，逐一切除分路至故障點(diǎn)切除的辦法，迅速恢復(fù)無(wú)故障設(shè)備。我廠也有同類(lèi)站所，實(shí)際運(yùn)行情況良好。

6 具體案例介紹

6.1 案例一

十二降35 kV接地動(dòng)作值:零序過(guò)壓50 V

SVC 346:2 s；CONARC 爐344:6 s；EAF 爐342:10 s；

LF爐343:14 s；中頻爐345:18 s。見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)運(yùn)行示意圖（案例一）

6.2 案例二

比如某110/1010 kV 變電站，10 kV 不接地系統(tǒng)接地，正常方式分列運(yùn)行，即使單變壓器帶全部負(fù)荷時(shí)，只要?jiǎng)幼髦翟O(shè)置合理，也可保證故障線路準(zhǔn)確切除。

10 kV接地動(dòng)作值:零序過(guò)壓60 V

A 母1#電爐311:3 s；3#電爐312:8 s；5#電爐313:13 s。

B 母2#電爐321:5 s；4#電爐322:10 s；6#電爐323:15 s。見(jiàn)圖2。

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行示意圖（案例二）

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的改進(jìn)及各項(xiàng)改進(jìn)措施的落實(shí)，保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，為企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)和有力支撐。