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      鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓及防護(hù)措施

      2016-03-14 03:14:53新余鋼鐵集團(tuán)建設(shè)公司張平新
      電子世界 2016年17期
      關(guān)鍵詞:鋼鐵廠過電壓諧振

      新余鋼鐵集團(tuán)建設(shè)公司 張平新

      鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓及防護(hù)措施

      新余鋼鐵集團(tuán)建設(shè)公司 張平新

      電力能源是工業(yè)生產(chǎn)正常開展的必要能源,社會(huì)建設(shè)需求的不斷擴(kuò)大,使得電氣設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛,從當(dāng)前的鋼鐵廠發(fā)展?fàn)顩r來看,電氣設(shè)備在使用過程中存在多種故障問題,對(duì)這些問題進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)因過電壓引起的故障現(xiàn)象所占比重較大,針對(duì)這種現(xiàn)象必須制定有效的防護(hù)措施。文章闡述了過電壓的基本概念以及過電壓保護(hù),分析了鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的不同類型過電壓現(xiàn)象,并提出了相關(guān)防護(hù)措施。

      鋼鐵廠;電氣設(shè)備;過電壓;防護(hù)措施

      鋼鐵廠電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)因?yàn)樽陨砉收匣蛘咄饨缫蛩氐挠绊懗霈F(xiàn)過電壓現(xiàn)象,鋼鐵廠的電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與接地網(wǎng)一般情況下是不連接的,當(dāng)系統(tǒng)中存現(xiàn)故障電壓時(shí)會(huì)引起單相放電,出現(xiàn)電磁擾動(dòng)產(chǎn)生過電壓;鋼鐵廠電力系統(tǒng)中電網(wǎng)線路較長(zhǎng),大多數(shù)都是暴露在自然環(huán)境中的,線路所經(jīng)過的區(qū)域比較空曠,在雷雨天氣很容易受雷電干擾,造成廠內(nèi)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象。當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象時(shí)會(huì)影響鋼鐵廠的正常生產(chǎn),造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,并且存在較大的安全隱患,所以必須采取有效的防護(hù)措施。

      1. 過電壓概念及過電壓保護(hù)

      1.1過電壓概念

      過電壓是指電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí),其實(shí)際電壓因線路故障問題出現(xiàn)過高現(xiàn)象,超過了正常工作電壓,進(jìn)而引發(fā)設(shè)備運(yùn)行異常,對(duì)設(shè)備的正常工作造成了影響。過電壓現(xiàn)象的形成原理是電磁擾動(dòng),通常是負(fù)荷投切造成的,當(dāng)電氣設(shè)備在電磁擾動(dòng)作用下,其電壓均方根值連續(xù)1分鐘超過正常工作電壓的10%的時(shí)候,就稱之為過電壓現(xiàn)象。根據(jù)引起過電壓原因的不同,可以將其分為內(nèi)過電壓和外過電壓兩種,在出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象時(shí)必須找出根本原因所在并制定針對(duì)性的防護(hù)措施。

      1.2過電壓保護(hù)

      過電壓保護(hù)是指當(dāng)電氣設(shè)備的電壓超過正常工作電壓時(shí),為避免線路其他故障問題電源會(huì)自動(dòng)斷開,或者采取相應(yīng)措施將電氣設(shè)備電壓控制在額定范圍內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)作用。電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備和元件較多,且彼此之間聯(lián)系緊密,在進(jìn)行過電壓保護(hù)時(shí)要根據(jù)不同設(shè)備和元件的特性采取針對(duì)性的保護(hù)措施,提高設(shè)備和元件的運(yùn)行性能。雷擊是引發(fā)過電壓現(xiàn)象的主要因素之一,究其根本原因是線路中的絕緣子在長(zhǎng)期的使用過程中,其絕緣性能會(huì)逐漸減弱,無法對(duì)線路形成良好的絕緣作用,線路在雷電天氣會(huì)受到雷擊而發(fā)生斷線事故;除此之外,有些絕緣子中含有硅橡膠材料,這種材料在受到雷擊后會(huì)因?yàn)楦邷匕l(fā)生燒熔現(xiàn)象,絕緣子的正常工作性能被破壞。為了保護(hù)線路免受雷擊影響,保證絕緣子性能正常發(fā)揮,需要采取過電壓保護(hù)措施,在線路和電氣設(shè)備上安裝保護(hù)裝置,降低雷擊的影響。

      2. 鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓分類

      2.1內(nèi)過電壓

      內(nèi)過電壓是基于電力系統(tǒng)自身來說的,是由于運(yùn)行方式發(fā)生改變引起的,主要分為暫態(tài)過電壓、操作過電壓和諧振過電壓等。

      2.1.1暫態(tài)過電壓

      暫態(tài)過電壓又叫做工頻過電壓,是指電氣設(shè)備的運(yùn)行電壓出現(xiàn)暫時(shí)性的升高超額現(xiàn)象,隨后立即恢復(fù)正常。常見暫態(tài)過電壓主要有三種,當(dāng)線路中發(fā)生弗蘭梯效應(yīng)時(shí),電網(wǎng)運(yùn)行方式的突然改變使得線路中的電壓存在不相等情況,線路末端電壓過高,進(jìn)而引起過電壓。當(dāng)線路中出現(xiàn)不對(duì)稱短路接地故障,三相線路中沒有出現(xiàn)接地故障的單相或者兩相線路電壓會(huì)升高,超過正常運(yùn)行電壓。電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)突然將線路負(fù)荷甩掉,電壓沒有及時(shí)調(diào)整而出現(xiàn)過電壓。

      2.1.2操作過電壓

      操作過電壓常見于斷容器操作過程中,線路的突然短路也會(huì)造成操作過電壓,操作過電壓的出現(xiàn)是瞬時(shí)性的,在出現(xiàn)之后呈快速衰減變化形式,但是過電壓現(xiàn)象特征卻比較明顯。造成操作過電壓的原因常見的有四種,在切斷空載線路時(shí),如果線路中仍然有殘余電壓可能會(huì)引發(fā)過電壓現(xiàn)象;空載線路在切斷的瞬間,回路中的高頻振蕩會(huì)引起過電壓;在切斷空載變壓器的時(shí)候,變壓器在磁場(chǎng)的作用下還存在電壓,也會(huì)出現(xiàn)過電壓;如果電網(wǎng)中的中性點(diǎn)沒有與接地網(wǎng)相連接,單相可能會(huì)出現(xiàn)電弧接地引起線路中電壓升高,出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象。

      2.1.3諧振過電壓

      諧振過電壓是電力系統(tǒng)中的電感、電容等元件的運(yùn)行方式或者參數(shù)不符合線路正常運(yùn)行需求,與電源頻率發(fā)生諧振,在諧振的作用下會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的過電壓現(xiàn)象,根據(jù)諧振回路的不同,可以將諧振過電壓分為線性諧振、參數(shù)諧振以及鐵磁諧振三種類型,由電感元件和電容元件組成的線性諧振回路中,電感元件可以有鐵芯,也可以無鐵芯,電感參數(shù)呈線性變化;有電感元件和電容元件組成的參數(shù)諧振回路中,電感參數(shù)呈現(xiàn)周期變化形式;鐵磁諧振回路中的電感元件有鐵芯存在,電感參數(shù)呈非線性變化。

      2.2外過電壓

      外過電壓主要是指雷擊引起的過電壓,也叫作大氣過電壓,根據(jù)雷電影響方式的不同可以將其分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。

      2.3直擊雷過電壓

      直擊雷過電壓是指雷電直接作用在鋼鐵廠電力系統(tǒng)線路中或者電氣設(shè)備上,在導(dǎo)體的作用下,雷電電流會(huì)流入到線路中去,在雷電擊中的瞬間造成線路電壓過高。因直擊雷引起的過電壓的電壓值是非常高的,會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重影響,當(dāng)電壓過高時(shí),電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度就會(huì)過高,很容易出現(xiàn)火災(zāi),對(duì)電氣設(shè)備造成無法修復(fù)的損害,除此之外還會(huì)破壞電氣設(shè)備的絕緣裝置性能,造成較大的安全隱患。

      3. 感應(yīng)雷過電壓

      感應(yīng)雷過電壓是指大地在雷電的作用下具有了一定的電壓,與線路之間存在電磁感應(yīng),大地在放電過程中自由電荷增多并向線路兩段移動(dòng),導(dǎo)致線路中電壓升高進(jìn)而引發(fā)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象。線路中的感應(yīng)過電壓數(shù)值較大,會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的工作性能造成嚴(yán)重影響,不利于鋼鐵廠的正常生產(chǎn)。

      鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓防護(hù)措施:

      3.1內(nèi)部過電壓防護(hù)措施

      鋼鐵廠在設(shè)計(jì)規(guī)劃電力系統(tǒng)運(yùn)行線路的時(shí)候,要根據(jù)實(shí)際需求和相關(guān)規(guī)范將中性點(diǎn)連接到接地網(wǎng)中,并做好電阻的接地處理;針對(duì)電氣設(shè)備故障引起的過電壓現(xiàn)象,制定有效的防范措施,避免出現(xiàn)電壓過高現(xiàn)象,對(duì)電氣設(shè)備形成保護(hù)作用;處理好線路中三相之間的關(guān)系,避免出現(xiàn)接地故障時(shí)其他單相線路或者兩相線路中的電壓升高;在切除空載線路和變壓器時(shí),要保證斷路器動(dòng)作是同步完成的;在選擇斷路器時(shí),對(duì)其滅弧能力進(jìn)行比較,選擇性能更好的一種;破壞電感元件、電容元件與電源頻率之間的諧振條件,避免因諧振作用出現(xiàn)過電壓;除此之外還需要在線路中安裝電壓保護(hù)裝置,對(duì)電氣設(shè)備形成良好的保護(hù)作用。

      3.2外部過電壓防護(hù)措施

      因?yàn)樵斐赏獠窟^電壓的原因主要是雷擊,所以就需要對(duì)鋼鐵廠附近的雷雨天氣資料進(jìn)行收集、整理,在規(guī)劃線路時(shí)盡量避開雷擊頻發(fā)區(qū)域,在線路中選擇合適的避雷裝置和過電壓保護(hù)裝置,做好線路的接地處理工作,通過對(duì)雷擊電流進(jìn)行引導(dǎo)和泄流,減少雷擊對(duì)電氣設(shè)備正常運(yùn)行的影響。在安裝避雷裝置和過電壓保護(hù)裝置的時(shí)候,需要對(duì)電氣設(shè)備的各相運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面了解,保證電氣設(shè)備與避雷裝置以及過電壓保護(hù)裝置連接的科學(xué)性。為了防止雷電天氣時(shí)大氣中的自由電荷進(jìn)入到線路中去,引起線路電壓升高,可以在線路中進(jìn)電開關(guān)處安裝避雷裝置,對(duì)線路電壓起到控制作用。如果線路的中線點(diǎn)沒有與接地網(wǎng)連接,通過在線路中安裝消弧線圈,可以有效減少雷擊對(duì)電氣設(shè)備正常運(yùn)行的影響。

      4. 結(jié)束語

      鋼鐵廠正常生產(chǎn)活動(dòng)的開展需要依靠電氣設(shè)備的正常工作才能實(shí)現(xiàn),只有對(duì)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象進(jìn)行全面、詳細(xì)的分析,找出引起過電壓現(xiàn)象的原因所在,并根據(jù)具體原因做好采取針對(duì)性的防護(hù)措施,才能有效避免因電氣設(shè)備自身運(yùn)行或者雷擊現(xiàn)象而引起的過電壓,對(duì)電氣設(shè)備形成有效的保護(hù)作用,為鋼鐵廠的正常生產(chǎn)提供電力保證,促進(jìn)鋼鐵廠的穩(wěn)定、快速發(fā)展。

      [1]石碩,劉璽,王凱.10KV高壓系統(tǒng)三相組合式過電壓保護(hù)器爆炸原因分析及整改措施[J].中國(guó)科技博覽,2013(34):1.

      [2]佘林林.過電壓保護(hù)器爆炸事故分析及防治[J].新疆鋼鐵,2014(3):54-55.

      [3]孫家營(yíng).鋼鐵廠10kV配電系統(tǒng)雷電過電壓的分析及防治措施[J].裝備制造,2014(S2):45-51.

      [4]何飛躍.淺析電氣設(shè)備過電壓危害及防護(hù)[J].建材與裝飾,2013(10):127-128.

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