金属粉尘环境下35 kV系统绝缘提升可行性分析及实施

张俊禄

（太钢能源动力总厂，山西太原 030003）

引言

太钢能源动力总厂110 kV 第八降站压于2002年投产，主要为炼钢二厂南区生产供电，配置有110/35 kV、50 MVA 主变一台，35 kV 采用中置式开关柜供电，负荷有电炉、碳钢线精炼炉、不锈钢线精炼炉、矿棉生产线，站所用电，配套电炉炼钢SVC一套。

1 问题的提出

2020 年7 月3 日11:57 八降压站1#主变二次开关881 复压过流1 段保护动作跳闸，事故造成35 kV母线失电，二钢两台精炼炉失电，站所用电由附近10 kV 双电源变电所低压带，未失电，电炉和矿棉线处于停产状态，但未造成影响。

经现场检查发现2#精炼炉885开关柜内母线侧CT 对母线放电，导致短路故障跳闸。八降压35kV开关柜内均设计有2 套CT，一套在断路器的母线侧，一套在断路器的线路侧，本次事故为开关柜内母线侧CT接线板螺丝对母线放电。

初步分析事故原因为以下几方面：

（1）八降压35 kV 配电系统采用开关柜结构，受限于当时技术水平，柜内带电设备多处裸露，且每台供出分路的开关柜内采用了双CT设计，即断路器前后各有一组CT，极大地增加了运行中击穿绝缘、放电短路的风险。

（2）八降压处于炼钢区域，金属粉尘大，在电场作用下将易导电粉尘吸附进开关柜内，造成柜内绝缘降低。

（3）在下雨潮湿环境下，空气绝缘降低，CT裸露的接线板螺丝对母线上潮湿的金属粉尘放电，发生事故。

2 改进方案

2.1 八降压正常接线及供电方式

八降压1#主变（110/35 kV、50 MVA）带35 kV母线，带母线PT、电炉、1#精炼炉、2#精炼炉、1#所用变、矿棉线，备用柜一面，经跨接母线带SVC。35 kV采用中置式开关柜。系统接线图见图1。

图1 八降压正常系统图

2.2 临时接线供电

因885 故障开关柜恢复需更换故障柜内CT 及柜间套管，无法短期送电，计划采用临时供电方案恢复炼钢二厂南区基本生产用电。由于南区电炉及矿棉线停产，SVC 可不对系统进行补偿。根据现场开关柜布局，首先将885故障开关柜与临近的884开关柜间母线断开，退用发生故障的开关柜，以及之后的开关柜，再将故障开关柜885 所带的2#精炼炉电缆倒至停用的南区电炉开关柜883，最后对883开关柜经保护传动和试验合格，对需送电的母线清洁并试验合格，最终恢复了八降压1#变及35 kV 母线、1#、2#精炼炉送电。

八降压采用临时接线及供电方式。八降压1#主变（110/35 kV、50 MVA）带35kV 母线，带母线PT、1#精炼炉、2#精炼炉。其他负荷如电炉、1#所用变、矿棉线，SVC，及备用柜一面全部从35 kV 在用系统退出。临时接线见图2。

图2 八降压临时接线（虚线部分为停电设备）

2.3 利用SVC开关采用过渡接线供电

2.3.1 前期准备工作

2.3.1.1 一次设备

①购置支持瓷瓶、柜间套管、热缩套，将35 kV开关柜与SVC间的跨接母线桥热缩、瓷瓶更换。

②在变压器二次侧搭脚手架，上方间隔600 mm固定35 kV 支持绝缘子，每相架设3 条240 mm2绝缘导线，相间距300 mm，导线一端准备接变压器户外母线桥，另一端接于SVC 管母，将SVC887 开关临时作为变压器二次开关兼总出线开关。同时从887开关下侧解退二次滤波电缆和供阀组电抗器的电缆。

③将35 kV 主母线与SVC 母线从跨接点解开。在配电室搭脚手架，上方间隔600 mm 固定35 kV 支持绝缘子，每相架设2 条240 mm2绝缘导线，相间距300 mm，导线一端接于解开的SVC 跨接母线桥，另一端准备接退出的精炼炉电缆,每条导线接一台精炼炉,负荷各10 MW。

④从SVC 888 开关下侧解退三四次滤波电缆，将888 开关临时作为矿棉线出线开关，接好矿棉线电缆，备用。

⑤将PT 临时887 开关前侧，配保险，接二次线。见图3。

2.3.1.2 保护配置

临时退出SVC保护。

将供TCR 二次滤波的887开关临时作为变压器二次开关兼总出线开关，配置分路用过流速断保护，并临时敷设开关柜操作箱至变压器保护屏二次线，接差动保护。将供三四次滤波的888 开关临时作为矿棉线出线开关，配置分路用过流速断保护。

图3 八降压过渡接线系统图（虚线部分为停电设备）

2.3.1.3 计量

采用变压器一次侧110 kV计量，装计量表。

2.3.1.4 站所用供电

从附近10 kV 双电源变电所再取一回低压电源。

工作全部就绪，等待炼钢二厂南区不锈钢线和碳钢线具备同时停产条件。

2.3.2 停电工作

由临时接线倒为过渡接线，全站停电6 h，期间工作为：

①将八降压主变二次母排与穿墙套管处解开，接绝缘导线。

②将1#精炼炉、2#精炼炉电缆从开关柜退出，接到887 供出的绝缘导线上。矿棉根据需要从888供电。南区电炉仍为停产状态。

③接好变压器保护屏差动保护二次线，传动合格，送电后向量检查正确。

现有35 kV 配电室内开关柜内检修期间，八降压留人值守。

2.3.3 八降压采用过渡接线及供电方式

将35 kV 主母线与SVC 母线解开，将SVC887 开关作为变压器二次开关。八降压1#主变（110/35 kV、50 MVA）经887 开关带35 kV SVC 母线，带1#精炼炉、2#精炼炉，经888开关带矿棉线。其他负荷如电炉、1#所用变，SVC及备用柜一面全部停电。具备主系统35 kV开关柜改造条件。

2.4 采用“腾笼换鸟”的办法提升原有开关柜绝缘水平

按照现有开关柜内设备尺寸，新购置高绝缘性能的母线支持绝缘子、柜间套管、热缩套，绝缘包材、断路器静触头绝缘套（含触头）。

2.4.1 具体实施

利用设备停电状态，将开关柜内一次设备全部掏空，将母线原热缩套拆除，重新加热缩套；支持绝缘子、柜间套管全部更换；断路器静触头更换，断路器动触头导电杆热缩套更换；接点全部绝缘包封。

根据分路配置保护情况，分路开关柜线路侧CT能够满足保护需要，于是将开关柜内母线侧CT 拆除，改造引线并绝缘包封。

全部工作结束后，试验合格。等待炼钢二厂南区不锈钢线和碳钢线停产时间。

2.4.2 停电工作

由过渡接线恢复为正常接线，全站停电8 h，期间工作为：

①将八降压主变二次母排与穿墙套管处绝缘导线解开，接好原母排；将接于SVC 母线桥的另一端导线解开，恢复原TCR接线。拆除脚手架。

②拆除接于SVC 母线桥的绝缘导线，恢复SVC母线与主母线连接。拆除脚手架。

③将SVC 户外管母至887的电缆接好；887、888恢复SVC保护功能。

④恢复原主变差动保护，传动合格，主变送电，检查主变差动保护向量正确。

⑤将1#精炼炉电缆从绝缘导线上解开，恢复至884开关柜。

⑥将2#精炼炉电缆从绝缘导线上解开，恢复至885开关柜。

⑦矿棉线恢复至889开关送电。

⑧南区电炉恢复至883开关备用。

⑨恢复原有PT、计量、低压所用。

完成上述工作后，八降压恢复正常接线及供电方式。

3 结束语

太钢110 kV 第八降压站受限于投产时技术水平与绝缘材料水平，柜内带电设备多处裸露，加之运行环境较为恶劣，遇降雨，空气潮湿，造成了母线短路的事故。利用现有的设备，通过三次倒接，在保证用户用电需求的前提下，完成了金属粉尘环境下35 kV 系统绝缘提升工作。对类似恶劣环境下设备稳定运行有一定的借鉴价值。