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由电力故障分析谈石化企业电气设备管理的缺陷
作者:中国石油大港石化公司 殷建华 肖建            来源:             发布时间: 2011-07-08
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   通过一起晃电事故,揭示了事故的原因和故障发生的过程,证明了数字分析的准确性,同时提示炼化企业在延长设备检修周期的背景下,对电气设备的检修手段和管理方式,应进行改进和提升。
   问题的引出
    1.电力系统介绍
    我公司全部电力负荷由一座110kV变电站供电,站内设2台50000kV·A变压器,110kV主接线为单母线分段,电压变比是110/35/6kV,35kV侧、6kV侧为单母线分段接线方式,下带2个35kV等级变电站,5个6kV开闭所,正常运行负荷为38000kV·A。
    2.事故现象
    2009年7月17日,凌晨2时20分,我公司1段发生晃电事故,催化、常压、重整及循环水等装置电动机停运,部分装置停工,对生产造成了较大的损失。
    事故分析
    事故发生后,初步分析为电网短时晃电造成电动机停运,但通过事故波形和数据分析,发现原分析存在较大偏差。
    110kV侧电压、电流波形如图1所示。
    <IMG=S20110107600101>
    图1
    110kV侧A、B、C三相电压略微降低,约为正常值的80%,A、C相电流增大至680A,正常电流最大为68A,增大10倍,持续时间约为125ms。
    从数据分析得知:110kV侧未出现系统晃电现象。
    35kV侧电压、电流波形如图2所示。
    <IMG=S20110107600102>
    图2
    35kV侧A、B、C三相电压正常时为20kV,故障时电压为7.8kV,下降较大,约为正常值的1/3;电流正常时为90A,故障时为116A,变化不大。
    从数据分析得知:35kV侧出现系统电压波动现象,由于35kV侧未出现故障贯穿电流,故电压畸变为其他系统故障引起的电压波动。
    6kV侧电压、电流波形如图3所示。
    6kV侧相电压正常时为3.5kV,故障时相电压700V,为正常值的1/5;6kV侧电流正常670A,故障时为12.8kA,约为正常值的20倍。
    从数据分析得知:6kV侧出现系统电压、电流的剧烈波动现象,这说明故障点在我公司6kV侧的负荷端故障,并且电压波形在故障前3个周波内,有严重的畸变现象,如此大的畸变电流说明6kV系统的设备出现了短路故障。
    <IMG=S20110107700101>
    图3
    故障发生前120ms的向量图如图4所示。
    <IMG=S20110107700102>
    图4
    三相电压、电流对称分布,向角差为120°,零序电压U<sub>0</sub>、零序电流I<sub>0</sub>约为0。
    故障前50ms的向量分析如图5所示。
    <IMG=S20110107700103>
    图5
    三相电流仍旧保持对称分布,三相向角差为120°,但电压已发生严重畸变,无法保证三相对称性,电压电流向角差为-36.7。,零序电压为3.07kV,C相电压为1.82kV,B相电压为6.24kV,正序电压为3.44kV,负序电压、负序电流约为0。
    通过数据分析:故障前50ms,电气设备已出现单相接地现象,C相为接地相,导致B相电压升高。
    故障时的向量分析图如图6所示。
    <IMG=S20110107700104>
    图6
    三相电流仍旧保持对称分布,三相向角差为120°,但短路电流已达13kA,电压已恢复对称方式,三相向角差约为120°,电压电流向角差为21.7。,零序电压约为0,A、B、C三相相电压为0.8kV,正序电压为0.8kV,负序电压约为零。
    通过数据分析:发生故障时,电气设备已出现三相短路故障,三相绝缘均被击穿,短路过程历时100ms。
    通过现场调查,第三循环水厂高压电机在此时间段发生过故障,通过数据分析得知,事故先由于高压电动机接线盒C相单相接地,B相电压升高导致击穿绝缘,造成三相短路故障,此故障导致6kV系统,35kV系统电压降低,低于低压电动机的交流接触器自保持值,使电压电动机成片跳闸,导致多套装置停工。
    对电气设备管理的启示
    由于2011年石化企业的设备推行3年一修的检修制度,检修周期增长,但大部分的电气设备的检修周期应为1年,电气设备的长周期运行造成设备经常带隐患运行,本次事故的发生就是设备在长周期运行的情况下,缺乏相应设备维护和检测手段,造成的事故。
    为避免此类事故的发生,应注意以下事项。
    1)石化企业对长周期运行的重要设备,应加设在线运行状态检测设备或开展相关工作。
    2)对于轮流运行的设备,应在停运期内进行检修。
    3)对于电气设备,应坚持定期的绝缘检测工作。
    4)加大设备巡检的细致程度。
 
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