1、埋弧爐變壓器無功補償的安全運行,1,前言,隨著大型埋弧爐三次側的，中壓補償電容的增多，電容補償所引發的，電爐變壓器損壞的事故頻發。西北地區冶煉行業近年來就發生多起同類事故如；山西陽煤，內蒙沙坷土、中鹽吉蘭泰、平羅興平化工、平羅大地化工、中寧興爾泰化工、甘肅武威、陜西神木、府谷等，均有因中壓補償故障燒毀變壓器的例子。國內較大的生產電爐變壓器的廠家均受其所累。還許多類似的補償系統正在運行，存在很大的安全隱患。已成為行業亟待解決的共性問題,二、補償的方式及效果,埋弧封閉電爐容量越來越大，爐子電阻隨容量的增加而減小，電抗值卻增大，電爐容量越大功率因素越低，功率因素的補償勢在必行。節約能源 要符合供電企
2、業規定 cos0.9,電爐補償的方式,高壓補償補償電容并聯在電爐變壓器的一次側補償方式最簡單它能改變電爐變壓器一次側線路接補償電容前的,電流相位角，滿足供電部門對用戶功率因素的要求，但不能改變爐子的運行特性，也不能改變電爐變壓器一次側電流的相位角，高壓補償都采用計算一定容量固定補償，特別對硅鐵，投料熔煉出料，負荷變化較大，不能進行調整，會出現過補及欠補。,在低壓側（二次側）補償 這種補償方式需要采用價格昂貴的低壓電容器，而且占地面積大，雖然它不能改變爐子的運行特性。但他能改變爐變的一、二次側電流的相位角，由于低壓電壓很低，電流太大，不能全額補償在短網上，需與中壓或高壓共同補償才能更好保證功率因
3、數。,中壓補償 是這里重點論述的補償方式，是在串帶變的主變上加一個補償線圈接補償電容。這種補償方式由于性價比相對較高.近年來很多用戶喜歡用這種補償方式，這種補償不能改變爐子的參數和特征，但能減少一次側的電流和視在功率。帶中壓補償時，在主變上增加一個補償線圈，目前高耗能電壓等級越來越高，從35kV到110kV，大型電爐變壓器大多數采用10kV補償方案中壓補償，,從補償理論分析，中壓補償電容器技術是成熟的，但大型電爐變壓器的補償經驗還有待于進一步豐富經驗，特別是電爐變壓器的中壓的電容補償的成套設備，無論是從設計、制造、部件、安裝、連接線路及操作方式都出現過問題，而且補償回路中保護不完善，造成電爐變
4、壓器在非正常工作狀態下運行。電石爐工作過程中無功周期性波動大電容器組的頻繁投切操作過電壓及涌流導致電容器爆炸，變壓器本體與補償電容之間的連接電纜頭爆炸,在電容器組投切及爐變級電壓的調節，會引起系統阻抗的變化，引起系統串聯或并聯諧振。經常調控運行及分合閘頻繁，在冶煉過程中諧波非常大。中壓補償是建立在電爐變壓器中壓補償線圈上，容易發生諧振。,系統,s,1C,2C,3C,Yn,D11,D11,系統,s,C,C,過電壓或電纜頭受潮間歇電弧過電壓,補償電容均有多臺電容器并聯組成的容量，根據高耗能電容器出現事故的頻率，基本所有的高耗能電容器生產廠家均出現過事故，供電局給設計電氣圖紙均不考慮廠家設計中壓補償
5、的保護原因是中壓補償是建立在電爐變壓器中壓補償線圈上 供電部門整定繼電保護主要考慮電網安全，所有補償電容保護均由廠家自行負責。中壓出線到電容器柜間沒有保護，,過電壓、電纜頭接地、斷路器的截流過電壓、補償裝置的“先投后切”誤操作等均能引發短路近年來由于這些小問題引起變壓器燒毀的大事故的 問題居多。大的埋弧爐變壓器均由三個單相變壓器組成，由中壓補償引起的大多三個變壓器組同時燒毀。變壓器檢修、運輸、安裝得一個多月的時間，損失極大。,府谷,17,252kV以下系統可能出現的諧振過電壓,空載母線與電磁電壓互感器中性點不接地變壓器非全相運行23pu35kV 系統 中性點PT飽和配電變壓器高壓繞組對地短路送
6、電線路一相斷線且一端接地或不接地消弧線圈脫諧度不當無功補償不當投切電容器暫態過程,府谷,18,操作過電壓,線路合閘及重合閘過電壓252kV 以下系統一般不超過 3.0pu 無需限制空載線路分閘過電壓66kV 以下系統 34pu不對稱故障分閘和振蕩解列過電壓隔離開關操作空載母線 2.0pu366kV系統 開斷電容補償 4.0pu操作空載變壓器 4.0pu,19,間歇電弧,不接地3.5pu消弧線圈3.2pu電阻接地2.5pu,補償問題的解決方式完善系統與繼電保護配置,目前中壓補償的電爐變壓器頻頻發生燒損事故，多為補償系統電纜接地，間歇電弧過電壓引發其它電纜頭絕緣擊穿，形成相間短路；變壓器的繼電保護
7、不完善，對此種故障無靈敏度，直到變壓器燒損、形成變壓器內部故障后動作跳閘。,一次設備方面,加裝Z型接地變壓器電纜電路的電容使接地電弧不能可靠熄滅，將產生以下后果；單相接地電弧發生間歇性的熄滅與重燃，會產生弧光接地過電壓，其幅值可達4Un或者更高，持續時間長，會對電氣設備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿，造成重大損失。持續電弧造成空氣的離解，破壞了周圍空氣的絕緣，容易發生相間短路；,為防止上述事故的發生，為系統提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可靠動作，需人為建立一個中性點，在中性點接入接地電阻。接地變就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很小。接地變對正序、負序電流
8、呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。,Z形接線使每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小，既X0較小，系統發生接地故障時，Z0呈電阻性，產生電阻性電流，避免容性電流的間歇電弧過電壓，并使零序電流保護快速動作，避免燒損變壓器。優勢在于：有效地限制間歇性弧光過電壓，由于健全相過電壓降低，發生異地兩相接地的可能性隨之減小；單相接地時電容充電的暫態過電壓受到抑制；方便配置單相接地故障保護，使線路故障的自動檢出容易實現。,小電阻接地系統,接地變壓器,R,補償設備,測定系統電容，配置接地電阻,由電阻決定的電流要大于倍電容電流,二次設備方面,設置
9、零序電流保護單組無功補償保護配置,動作電流整定,保護動作后，延時0.020.1s 跳開無功補償設備，如果故障繼續存在0.5s 跳開主變。,多組無功補償保護配置,動作電流整定,各組無功補償設備的接地保護，為接地故障的主保護，保護動作后，延時0.020.1s 跳開無功補償設備；接地電阻回路的接地保護，為接地故障的總后備保護，如果故障繼續存在，則0.5s 跳開主變。,增設變壓器反限時過電流保護,變壓器短時過電流特性為（In/Ud）2t2。反時限曲線特性與之配合,反時限曲線的選擇在電力行業標準微機型反時限電流保護通用技術條件（DL/T 8232002）中，反時限零序過電流保護特性方程為,式中:C反時限
10、特性常數；k反時限常數；IOB啟動電流；Tp時間系數。,整定,其他應注意的問題,加強型 鐵芯電抗器、空心電抗器應布置在電容器的前端，使電抗器抑制諧波的同時起到限制涌流的作用。電容補償的投切一定要按規程“后投先切”停運后禁止自動重合閘。補償套管處加裝阻容吸收裝置，阻容吸收是頻敏元件，能有效抑制操作過電壓。變壓器的補償線圈要加強絕緣。補償容量遠小于變壓器容量。補償線圈到高壓線圈的阻抗要大。,結論,從埋弧爐變壓器燒損的現場情況看，均是補償回路中其他元件由于過電壓等原因擊穿-接地短路。致使埋弧爐變壓器在非正常狀態運行，這種非正常狀態如不及時處理或告警，預示著將會引發變壓器內部故障。在10KV中壓補償回路增加接地變壓器與零序保護的配合是一種有效的保護，在回路中只要有一點接地立刻報警跳閘，避免過電壓及短路沖擊變壓器。,結論,接地變壓器及其接地電阻是消除間歇電弧過電壓的有效方式，應優先考慮。國內已廣泛使用在10kV、6kV系統，最近35kV 風電系統亦在進行電網改造。,零序電流保護是快速、靈敏的接地故障保護。有效的切除接地故障，保護變壓器及補償設備的安全。,結論,反限時過電流保護可以靈敏、有效的發現主變過電流故障，及時報警、跳閘，使變壓器退出運行。,結論,謝謝,
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