乌鲁木齐石化总厂曾于2011年6月4日在35KV段发生单相接地事故，造成消弧线圈着火，支持瓷瓶爆裂。2012年1月11日，在6KV段发生短路事故。这些事故，几乎无一例外是由单相弧光接地迅速发展为相间短路的。企业内部电网事故的发生轻者会造成电气设备的损坏，严重的会影响企业内部电网供电的质量和可靠性，进而造成停车事故影响企业的正常生产，带来巨大的经济损失。过电压引起的绝缘事故、电压波动带来的晃电问题、电抗器正常运行时的电能损耗和漏磁场干扰问题、以及供电系统联系不紧密供电可靠性不高等问题，已成为影响中石油系统企业内部电网安全运行的主要原因。

本文将对乌鲁木齐石化总厂6KV及35KV电网存在的主要问题加以分析，并提出解决方案。

（一）         中性点非直接接地系统弧光接地过电压的危害及限制措施

1、     弧光接地过电压的危害

当中性点非直接接地系统发生单相间歇性弧光接地故障时，非故障相的过电压幅值可达3.15-3.5倍相电压。在这样高的过电压作用下，由于电缆等固体绝缘击穿的积累效应，造成电气设备绝缘的积累性损伤，在非故障相的绝缘薄弱环节处形成对地击穿，进而发展成相间短路事故。

弧光接地过电压使电压互感器饱和，容易引起铁磁谐振，导致过电压或电压互感器爆炸事故。

弧光接地过电压的能量由电源提供，持续时间较长，当过电压超过避雷器所能承受的400A 2ms的能量时，就会造成避雷器的爆炸事故。

2、     限制弧光接地过电压的措施

一直以来，人们认为消弧线圈能够限制弧光接地过电压。其实不然，消弧线圈不但不能限制弧光接地过电压，有时反而会加大过电压的幅值。不仅如此，消弧线圈在正常运行中会与系统对地电容串联谐振，产生虚幻接地或串联谐振过电压；与系统对地电容并联谐振，产生传递过电压；导致选线灵敏度降低甚至无法选线。

消弧及过电压保护装置已在冶金、煤炭、石化及供电企业得到推广和应用。该装置对于限制弧光接地过电压，开断过电压及大气过电压都有良好的抑制效果。并且，由于母线过电压被限制在较低的水平，铁磁谐振过电压被引发的可能性大为降低。该装置限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而改变。该装置还具有结构简单，造价低廉，安装调试方便等优点。

运行实践表明该装置在提高供电电网和企业内部电网的供电可靠性方面收到了良好的效果，得到了用户的好评。

为此，我们建议使用合肥潜龙电力科技有限公司生产的QHLXH智能型消弧消谐装置。这套装置的设计思想是，系统发生单相金属性接地时，过电压只有 倍而且是稳定的，不会对设备绝缘造成危害。如果将弧光接地迅速转化为金属性接地，就可以将弧光接地过电压的能量降低到过电压保护器允许的400A 2ms能量指标内。

3、推荐方案

对于乌鲁木齐石化总厂企业内部电网，为有效避免弧光接地过电压对系统的潜在威胁，提高内部电网供电的可靠性，应考虑在35kV的I段、II段母线，6kV各主母线段分别加装QHLXH智能型消弧消谐装置。

根据设备布置方式和现场调查情况，我们推荐35kVQHLXH智能型消弧消谐装置采用散件形式，组装在现有35kV配电装置的空闲隔位。

对于6kV系统的QHLXH智能型消弧消谐装置，可采用整柜结构。该装置的具体参数、原理及结构图纸详见《QHLXH智能型消弧消谐装置初步设计方案》。

（二）              系统中因限制短路电流而带来的问题及改进措施

1、线路中串联限流电抗器对于系统的影响

原系统在6KV段串联限流电抗器，其目的是为了降低通过断路器的短路电流，以确保6KV系统发生短路时，断路器能可靠切断故障。由于电抗器串联在主回路中，所以该系统在正常运行时将存在以下问题：

电抗器的有功功耗大。在正常运行时，一台电抗器在年通电时间8000小时下，年耗电造成的经济损失将高达数万元。而系统中的所有电抗器每年耗电将达到数十万元，耗资巨大。

正常运行时，电抗器上的压降使得母线上电压降低，尤其是在重负荷启停时，将使电压波动加剧，带来晃电问题，降低了供电的可靠性。

楼板或基础混凝土中的钢筋在空心电抗器强大的漏磁场作用下，产生附加损耗，而且在长期的震动下，将使混凝土松软，影响混凝土基础和厂房的寿命。强大的漏磁场将使通讯系统及计算机监控系统受到严重干扰，甚至无法正常工作。

2、供电电源不能并列的问题

石化系统一般采取两套供电电源的供电方式，但两套供电电源通常并不采用并列运行的方式。这是因为，在两套供电电源并列的情况下发生三相短路时，短路电流可能会很大，无法选取适合的断路器来开断短路电流。

因为企业内部电网与大电网的联系薄弱，一旦大电网供电线路跳闸，整个企业内部电网会与大电网失去联系。在供电电源不并列运行的方式下，企业的自备发电机组将处于单网运行状态，会给企业带来供电质量不能保证，供电电压及频率不稳定的问题，进而影响企业的正常生产。尤其是在发生晃电时，如果电压波动较大，引起线路的低电压继电器和接触器保护跳闸导致生产设备的停车，会给企业造成极大的经济损失

3、改进建议

为解决线路中串联限流电抗器给系统带来的种种问题，建议在系统中6KV系统的主要限流电抗器上并联安装合肥潜龙电力科技有限公司的大容量高速开关装置（HQLFSR）。该装置的具体参数、原理及结构图纸详见《大容量高速开关装置（HQLFSR）初步设计方案》。

由于大容量高速开关装置（HQLFSR）的限流性和快速性，原系统采用了HQLFSR后将具有如下的优点。

 正常运行时电抗器被HQLFSR短接，电流基本上全部从HQLFSR中流过，从根本上避免了正常运行时电抗器带来的电压波动、电能损耗和漏磁场等问题。仅避免电能损耗一项，每年就可取得直接经济效益数十万元。

由于HQLFSR装置的限流性，设备不再遭受大短路电流的冲击，有效地避免了主变压器因穿越性故障而损坏的事故。延长了发电机等设备的使用寿命，大大提高了系统设备在动稳定和热稳定方面的安全裕度。

由于HQLFSR装置的快速性，使大短路电流故障切除时间大大缩短，更能有效地保护主变压器，大量的研究结果表明，只有在20ms之内切除故障，才能避免变压器的损坏事故。

HQLFSR装置中的氧化锌过电压保护装置（FR）限制了过电压，使操作过电压小于2.5倍相电压。

为使供电电源能够并列运行，提高企业内部供电的质量和可靠性，我们推荐在两套供电电源的母联断路器处装设HQLFSR。这样，在短路时，HQLFSR能可靠快速地开断大短路电流。在正常运行时，两套供电电源并列运行，将会大大提高供电的质量和可靠性，为企业的正常生产提供可靠的保障。

（三）真空断路器操作过电压的危害与限制措施

1、真空断路器操作过电压的危害

以电动机为例，真空断路器在开断高压电动机时产生的操作过电压主要发生在相间。按照过电压产生的原因，可分为截流过电压、三相同时开断过电压和多次重燃过电压。

真空断路器开断高压电动机时产生的操作过电压的特点为，在通常的情况下开关截流和多次重燃时，相间过电压为对地过电压的1.5倍。而开关三相同步截流时，相间过电压为对地过电压的2倍。因此，真空断路器开断高压电动机时产生的相间操作过电压在通常情况下是相地操作过电压的1.5—2倍。真空断路器开断高压电动机时，特别是在开断启动过程中的电动机时，相间操作过电压可能会超过4倍的额定电压，严重危及电动机的绝缘。

2、限制真空断路器操作过电压的措施

按照上述分析，在选择过电压保护器时应遵循的原则是，一是保护器相间保护性能应与相地保护性能相同，二是保护器的保护值应低与被保护设备的绝缘水平。

HQLB由四个带串联间隙的氧化锌阀片单元构成，采用组合式结构并以四星型方式联结。采用这种特殊的结构和接线方式使得HQLB拥有比常规三星形接法氧化锌避雷器更优越的特性。

在HQLB中采用间隙，使氧化锌和间隙互为保护。间隙使氧化锌荷电率为零，不存在老化问题。氧化锌良好的伏安特性又使间隙放电后无截波，无续流，间隙不再承担灭弧任务，提高了寿命。

HQLB通过改善间隙的结构以及选择间隙之间瓷环材料的介电系数，使得其冲击系数接近于1。也就是上升前沿为1.2μs的冲击电压放电值和上升前沿为5ms的工频电压放电值一致。这样，在操作冲击电压波形范围内（20μs-50ms）的任意波形电压，放电电压值均相等。

HQLB采用四星形接线方式，相间保护性能与相地保护性能相同，可大大降低相间过电压，与常规三星形接法氧化锌避雷器相比，相间过电压下降了60%-70%，保护的可靠性大为提高。另外，可将操作过电压和大气过电压可靠限制在被保护设备的绝缘允许范围内，保护电压值低，大大减少了因电压互感器饱和而激发铁磁谐振的可能性。

在各分支断路器的负荷侧使用合肥潜龙电力科技有限公司生产的HQLB系列大容量防爆过电压保护器，可根据不同的负荷选择不同型号的HQLB，详见产品说明书《HQLB系列大容量防爆过电压保护器》。