某軋鋼廠在幾年內相繼發生了3次（cì）10kV電纜絕緣擊穿事故，共燒毀電纜33根，涉及（jí）麵廣。每次事故還使主軋機35kV開關跳閘，對（duì）某（mǒu）軋鋼廠正（zhèng）常生產構成嚴重威脅。
但是要對某軋鋼廠10kV係統進行改造也並非是一件容易的事，所采取的（de）方案須充分（fèn）考慮軋鋼（gāng）生產工藝特點、電（diàn）網結構、供電可靠性、繼電保護技術（shù）要求（qiú）、電氣設備絕緣水平以及運行（háng）經驗（yàn）等，通過技術經濟比較，加以（yǐ）確認。下麵（miàn）由專業的電氣試驗設備廠家武漢凱迪正大電氣有限公司為您講解（jiě）。
1.1 10kV係統供電係統簡介
某軋鋼廠10kV係統是雙電源帶聯絡線的（de）幅射式供電方式，電網中性點經消弧線圈（quān）接地。正常情況下，兩台容量140MVA的主變壓（yā）器同時（shí）供電（diàn），下屬A,B兩段母線分列運行。當1台主（zhǔ）變停運時，可由另1台主變通過母聯開關向全廠供電。供電線路全部采用ABB公司和國內電纜廠聯合生產（chǎn）的YJV6/10kV單芯電（diàn）纜，截麵為240mm2和150mm2種規格，共長176公裏，全部敷設在電纜隧道的電纜支架上。
某（mǒu）軋鋼廠10kV供電線路單相故障接地電容電流計（jì）算值(不包括聯絡線在內):A段（duàn）母線為（wéi）40.37A;B段母線為35.17A。因此某軋鋼廠供電網中性點經消弧線圈接地的接地方式是合理的（de）。其最大特點（diǎn）是能提高電網運（yùn）行的可靠性，適合連軋工藝的要求。它和中性點不接（jiē）地（dì）電網相同（tóng），能（néng）使電網發生單相接地時相間電壓仍然對稱，不（bú）影（yǐng）響電網繼續供電。又因經消弧（hú）線圈補償，電（diàn）網單相接地時，故障電流很小，不會危及電網各元件的絕緣（yuán），可以帶（dài）著接地故（gù）障（zhàng）繼續運行。
1.2 電纜現狀
某軋鋼廠10kV電網中性點經消弧線圈接地，按德方原設計要求，10kV電纜應能承受短時間（jiān）單相接地故（gù）障的過電壓，即帶接地故障運行時間（jiān）每天不（bú）超過8小時（shí），每年累計（jì）不超過（guò）125小時。目前某軋鋼廠使用的電纜型號是YJV6/10kV。但設計規程中（zhōng）規定:“……在中性點非直接接地係統，當切除單相接地（dì）故（gù）障（zhàng）時間不超（chāo）過1分鍾時可取100%相電（diàn）壓(即6kV)。切除單相接地故障時間在1分鍾至2小時以內宜取133%相電壓(即8.7kV)”。因此，某軋鋼廠選取的電纜與德方原設計要求（qiú）不符，按規定應選用YJV8.7/10kV電纜。
1.3 消弧線圈
目前，某軋鋼廠使用的消（xiāo）弧線圈有6檔抽頭，不能（néng）自（zì）動調節。考慮到消弧線圈補償要求，德（dé）方把A段（duàn）母線主變中性點所接消弧線圈調節在第5檔，其補償電流為48.4A。另一消弧線圈調節在第4檔，補償電流為41.8A,其脫諧度δ=(IL-IC)/IC分（fèn）別為19.89%和（hé）18.85%。消弧線圈雖調節在過補償運行方式，但是其（qí）脫諧度超過了5%～10%規定範圍，因此不能有效地抑製單相接（jiē）地時產生的弧光過電壓和諧振（zhèn）過電壓。另外，消弧（hú）線圈不（bú）能自動調節，也即不能自（zì）動跟蹤補償，當係統運行方式改變，一（yī）旦電（diàn）網發生單相接地（dì）故障時，其（qí）過電壓情（qíng）況更為嚴重，直接危及供電的可靠性。
1.4 10kV係統存在問題的探（tàn）討
通過對係統的初步計（jì）算分析10kV係統所存在的問題。
(1)某軋鋼（gāng）廠10kV係統的短（duǎn）路容量計算值為SK=447.23MVA,A,B母線段（duàn）總的無功功率補償量（liàng）為QC=49.12Mvar,其特性頻率f=SK/QC=3.017Hz,同樣說明（míng）了（le）該係統如果存在三次諧波並且1台主變運（yùn）行（háng）時，將會（huì）在補償電容器與網絡阻（zǔ）抗間出現並聯諧振，應予以重視。
(2)某軋鋼廠10kVA,B段母線（xiàn）均接5、7、11、13次濾波回路，設計中把35kV、10kV係統無功補償全部接在10kV係統中（zhōng），造成10kV係統過補償，電壓過高。為避免電壓過高（gāo）對電氣設備的危害，隻（zhī）能將A,B母線（xiàn）的（de）二組13次濾波回路切除。根據對該係統的頻率阻抗特性（xìng）初步演算的結果可知，在1台（tái）主變運行，另1台主變停（tíng）役時，在3，69倍工（gōng）頻下的係統（tǒng）阻抗特（tè）別大，即該係統如果存在3次或（huò）3的倍數次（cì）諧波時，將發生諧振（zhèn），嚴重危及10kV係統的安全運行。
(3)某（mǒu）軋鋼廠10kV配電網遍及全廠（chǎng）11個電氣站，規模很大，同時發生單相接地的次數（shù）就多。每次單相接地時，配電網非故障相大多數絕緣元件，特別是絕緣水平較低的設備，都要承受較長時間的工頻過電壓（yā），很容易（yì）擴（kuò）大（dà）故障的可能。
2 經過分析，電纜故障有以下幾個原因
(1)設計中電纜選型有誤，即係統中性點接地方式與電纜絕緣等級配合不符規程。
(2)設計（jì）消弧線圈不能隨運行方式自動（dòng）調節，脫（tuō）諧度不能調節在規定範（fàn）圍（wéi）內，電纜單相接地時殘流大，起弧後不宜熄滅，容易發生較大的燃弧過（guò）電壓。
(3)通過對電纜（lǎn）作切片試驗發現該（gāi）電纜的結構與製造質量較差，體（tǐ）現在電纜絕緣層偏心太大，並含有雜質、氣孔（kǒng）等缺（quē）陷，易造成（chéng）擊穿。
(4)以往對電纜作預防性試（shì）驗時（shí）采用直流（liú）泄漏試驗，直流耐壓中所注入的離（lí）子可能使電場畸變，導致再加運行電壓時更易被擊穿。
(5)10kV係統的頻率阻（zǔ）抗特性(尤其在1台主變投運時)未（wèi）選擇好，存在（zài）3次和（hé）3的倍數次諧波（bō）時，係統（tǒng）十分脆弱。背景諧波中的3次諧波是較大的，在配電係統和用電設備三相不平衡時，易使係統產生諧振、諧振過電（diàn）壓，更易使電纜和用電（diàn）設（shè）備（bèi）擊穿。
(6)配電網規模太大，發生單相接地的頻次相對要多。中性點經消弧線圈接地的配電網，當一相故障接地時，非（fēi）故障相的大多數絕緣元件要承（chéng）受較長時間（jiān）的工頻過電壓，易擴大故障。
(7)35kV主軋機係統欠電（diàn）壓較敏感。機組（zǔ）主傳動的同步電源欠電壓保護設定值為85%,延時僅為25ms,再加上主變三線圈變壓器的35kV與10kV之間阻抗較小，一旦10kV係（xì）統發生（shēng）短（duǎn）路故障，很（hěn）快造成35kV電壓驟然下降，引起35kV開關欠電壓（yā）跳閘，影響整個（gè）廠的生產。
3.應對措施（shī）：
(1)更換電纜
選用符合絕緣等級的（de）電纜進行更換，數量多，投資大，並要在電（diàn）纜隧道內進行，施工的工程量（liàng）大。基於某軋鋼廠供（gòng）電對生產的（de）重要（yào）性，隻能對部分重要機組、重（chóng）要設備的（de）供電電纜進（jìn）行（háng）更換。如果係統（tǒng）不改善，單更換電纜也無法保證今後電纜（lǎn）不發生故障。因此今後采取的措施應該是定期對電纜用0.1Hz低頻測（cè）試儀進行試驗，如無異常則不更換。
(2)對電纜進行預防性試驗
已引進0.1Hz低頻（pín）電纜測試儀，可替代以往進行（háng）的直流泄漏試驗，變有害試（shì）驗為（wéi）無害試驗。
(3)改變中性點經消（xiāo）弧線圈接地為經電阻接（jiē）地方式
10kV配電網發生單相（xiàng）接地故障時，中（zhōng）性點經電阻接（jiē）地的方式，在一（yī）定程度上限製了過電壓，能快速切除單相故障，減輕（qīng）了對線路絕緣的危害，限製了單相故障向2相、3相（xiàng）發展（zhǎn）。但這種接地方式發生單相接地時，繼電（diàn）保護動作迅速切除故障（zhàng），影響了電網繼續供（gòng）電，對要求連續性生產（chǎn）的產品（pǐn）質量或設備會造成一定的（de）損害。其次要增加電阻器、繼電保護、二次回路等許（xǔ）多設備，在一次年修中完（wán）成二套裝置的改造有很大難度。如果安排在二次年修中完成，一旦要求A,B母（mǔ）線聯（lián）網，會因接地（dì）方（fāng）式不一致而不能實（shí）現。
(4)改消弧線圈為自動（dòng）調諧方式
單一消弧線圈和電（diàn）阻接地方法都有優點，也有（yǒu）缺點。消弧（hú）線（xiàn）圈串電阻接地方式保留了此二種方法的優點，即（jí）消弧線圈自（zì）動補償作用和（hé）電阻的限製過電壓作用;又克（kè）服（fú）了它們各自存（cún）在的（de）缺點，即不會發生諧（xié）振，可以帶單相接地故（gù）障運行一段時間。這一對策實施簡便，投資又少。
(5)應（yīng）對10kV係統按步驟進行立項科（kē）研
解決單台主變運行時造成整個係統諧振的可能性。否則遇（yù）到一台主變或一路110kV進線電纜事故時整個某軋鋼廠會有（yǒu）全停產的危險。
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