钢铁企业供配电系统安全隐患与整改措施
随着钢铁业的快速发展及改扩建，国内很多钢铁企业的供配电系统已存在着很大的安全隐患。近两年发生较大电气故障的案例就有几十起，涉及到多家企业，每次故障的间接损失都在1000万元以上。
面临种种惨痛教训，目前各企业对电气安全隐患都相当重视，均认识到电网的安全是企业发展的一项重要保障。某些设备故障，仅影响一个区域，而供配电系统故障，会造成全厂性停电。因此，防患于未然是当务之急。很多企业已经意识到电气设备安全的重要性，并且投入大量资金完善电气设备的监测设施，却是只治标不治本。
研究人员归集、分析了各种电气事故的根本原因，发现其主要集中在以下几个方面：
一是钢厂内部新增小型发电机组、改扩建项目，使得系统短路电流增加，原配置的断路器开断能力不够，无法切断故障时的短路电流，导致断路器爆炸或着火。
二是继电保护的保护定值有误，配置不合理。由于系统的短路电流变化，而继电保护定值没有修改或增加新的保护功能，无法准确地切除故障点。
三是电缆发热着火。系统短路电流增大，导致以前选择的电缆热稳定不够；电缆发生单相接地故障，没有快速找到接地点，保护动作不及时；电缆敷设时没有按照规范敷设，引起电缆正常运行时温升较高，破坏了电缆的绝缘。
四是电能质量问题。供配电系统的谐波、电压波动闪变、功率因数等电能质量指标恶化。谐波电流会引起电缆过热、设备过电压、计算机控制误差等。
五是供配电系统的中性点接地方式不合理。
重视供配电系统的短路电流
短路电流是系统发生三相或两相短路时，供电系统提供的很大电流。能够提供短路电流的主要是供电设备及电动机，例如供电系统、发电机、同步电机、异步电动机。
为什么要关注短路电流？设计选择断路器（开关）、母线、电流互感器、电缆及继电保护装置等电气设备时，很重要的一点就是要求这些设备在短路时，能够可靠地将故障点快速切除，并且在发生故障时这些设备不能损坏。随着国家电网的不断发展，电网规模越来越强大，也就是供电系统的短路电流增加了，不是工程最初设计时的数据。
近年来各个钢铁企业开展节能减排工作，新建的小型发电机组不断接入供配电网中，使供配电系统的短路电流发生变化。
总降变电所的主变运行方式也影响供配电系统的短路电流。例如，某钢厂为了解决负荷平衡的问题，将总降的主变压器并列运行，使10千伏侧短路电流增大很多。
各工程设计单位在最初设计时，都须根据电力系统的短路电流，计算出供配电系统中各点的最大、最小短路电流。最大短路电流就是选择断路器、电流互感器、电缆等的关键参数，最小短路电流是校验继电保护灵敏度的关键参数。
如果供配电系统中的最大短路电流增加很多，超过了最初断路器、电流互感器、电缆等的开断能力或热稳定能力时，这些设备就存在安全隐患了，短路容易引起断路器爆炸等事故。
发挥继电保护的关键作用
继电保护是在系统发生三相短路、两相短路或用电设备内部故障时，能够快速地将故障点切除，保证其他供电设备及用电设备不被损坏，以及非故障的供配电系统正常运行。
继电保护的配置是设计单位在最初设计时考虑的，保护的方案须要考虑被保护设备的参数，以及供配电系统的短路电流。
当系统内接入发电机后，须对供配电网的保护装置进行重新设计。例如，接入发电机的联络线是双向电源，不同的短路点，流过联络线两侧断路器的短路电流是不同的，因此联络线两侧断路器的保护必须是双向的。很多情况下，设计单位对发电厂外部的保护装置都会忽略，如果这时联络线出现故障，继电保护就不会动作，将使事故扩大。
供配电系统的短路电流变化后，须对供配电网的保护定值进行重新校核，必要时，应重新计算。实际上有相当一部分钢铁企业，系统短路容量的变化而未及时调整原有设备的继电保护，导致继电保护拒动或误动；在新建项目时往往只关注新建项目的继电保护计算，而忽视上下级的配合，导致故障时越级跳闸，事故扩大。
正视谐波带来的安全隐患
谐波电流是指高于50Hz频率的电流，电弧炉、大型轧机、变频器等均产生高次谐波。
谐波对连续轧机有影响，会造成电压正弦波畸变，可能导致脉冲丢失或误发，引起轧机调节系统紊乱，轧机不能正常生产。高次谐波的存在，会导致晶闸管烧坏，快熔熔断而影响生产。
谐波对异步电机的功率因数和最大转矩都有影响，还可能引起附加损耗，噪音增大，严重时损坏绝缘。
谐波对电力电容器有影响。由于电容器的容抗和频率成反比，电力电容器对谐波电压最为敏感。谐波电压加速电容器介质老化，介质损失系数tgδ增大，容易发生故障并缩短寿命。谐波电流易使电容器过负荷，出现不允许的温升。电容器与电力系统还可能发生危险的谐振，此时电容器成倍地过负荷，响声异常，熔断器熔断，使电容器无法运行，当在某一频率下并联电容器谐振时，则危及电气设备的安全运行。
谐波对线路绝缘有影响。非正弦电压使绝缘老化加速，泄漏电流增大，当出现高频高振幅的谐波电压分量时，可能引起放电并击穿电缆，进而引起相间短路，使事故扩大。
谐波电压使变压器激磁电流增大，电磁噪声增大，效率变低，并恶化其功率因数，影响变压器寿命。
对谐波必须进行治理。这不单是为了避免供电局罚款，对我们自身的电气设备也是有好处的。电能质量恶化会导致电缆（头）事故、设备损坏、损耗增加、继电保护误动、功率因数不足或倒送罚款、电压波动和闪变，而且电能质量引起的事故具有隐蔽性、随机性，往往不易找到事故原因。因此，应对全厂供配电系统电能质量问题予以足够的重视。
电缆缘何发生火灾事故
前面所说的短路电流对电缆有影响，在选择电缆时都要校验短路热稳定，要求电缆必须能承受3秒的短路电流。如果该参数不满足，在短路发生时，就会引起电缆着火。
谐波对电缆有影响，会造成电缆击穿。
电力系统的接地方式，对电缆的绝缘也有不同要求。不接地系统在发生接地时，会产生过电压，并且可以带故障运行2小时。如果故障不能快速排出，会使故障扩大。
电缆敷设方式不对，也会影响电缆的寿命。正常规范要求动力电缆在敷设时，每根电缆之间必须留一定的距离，保证电缆的散热。对于单芯电缆，有品字排列和一字排列，选择电缆时就决定了电缆的排列方式。有些施工单位不注意图纸要求，随便布置，造成电缆发热严重，加速电缆绝缘的老化，易引起电缆接地故障。
电缆故障点最多的是电缆头，目前使用的电缆头有两种，分热缩和冷缩。热缩头成本较低，但是对施工水平要求较高，因施工质量不好引起的事故率较高；冷缩头的施工相对简单，故障率比热缩头低，目前采用较多，选择质量好的电缆头非常必要。加强对电缆头的监视，也可以有效避免电缆故障。
如何排除供配电系统隐患
如何提前发现供配电系统存在的各种安全隐患，应该从以下方面诊断出影响钢铁企业电网安全的根本原因：
一是进行全厂供配电系统的短路电流分析。
二是根据短路电流对电气设备进行校验，采取措施保证电气设备开断能力和热稳定、动稳定等参数符合短路要求。
三是根据短路电流对继电保护进行全面校核，完善继电保护装置，确定新的保护定值，校验保护的上下级配合是否合理。
四是对于新建的发电机须进行接入电网分析，保证在发电机接入后系统的短路电流及潮流分配均合理。
五是对整个供配电系统进行潮流分析，保证负荷分配合理，每台主变的负载率均衡，避免出现有的主变过载而有的主变负荷率很低，避免为了负荷平衡将主变并列运行，增加短路电流负担。
六是对系统的电能质量进行分析，采取措施减少谐波、无功冲击等，保证功率因数在0.9以上，减少无功损耗。
