冷軋鋼廠供配電設計

徐燕敏

(中冶東方工程技術有限公司上海分公司,上海 201065)

冷軋鋼廠供配電設計

徐燕敏

(中冶東方工程技術有限公司上海分公司,上海 201065)

簡單敘述了擁有五機架連軋機等機組的鋼廠的全廠電氣設計,全廠設置35kV總降變電站及10kV變電站各一座,10kV側采用單母線分段,2套SVG裝置。

變電站 繼電保護 無功功率補償 微機監控

1 工程概況

該項目位于山東省濱州市,工程為年產120萬噸薄板新建項目,主要生產機組有五機架連軋機組一條、單機架可逆機組一條、推拉式酸洗機組2條、連續式退火機組一條、薄板鍍鋅機組一條。目前國內民營鋼廠擁有五機架連軋機組及其眾多配套機組的企業為數不多。項目建成后,在山東地區的冷軋行業將處于領先水平。

2 變電站供電范圍

35kV總降變電站為廠區主要建筑:酸洗車間、單機架車間、連軋車間、退火車間、鍍鋅車間、公輔設施區域以及辦公樓供電。

3 35kV總降變電站供電負荷

35kV總降變電站2路電源進線,引自附近110/35變電站。架空進線,進入廠區后排管敷設,用電負荷見表1。

4 供電系統主接線方案選擇

方案一:全廠僅設一座變電站,2臺35/10kV降壓變壓器。高壓側2路電源供電,不設橋聯。10kV側單母線分段。

該主接線方案特點:(1)配電采用放射式,管理集中,無功在10kV母線集中補償。(2)溝內電纜出線多,部分路段跨馬路,后續二期工程電纜敷設較困難。

方案二:全廠除總降變電站(廠區西側)外另再設一座10kV變電站(廠區北側)。

其中10kV變電站為其附近的退火車間、鍍鋅車間、辦公樓、彩涂車間供電。

該主接線方案特點:(1)廠區西側及北側各車間就近供電,電纜敷設簡單。(2)管理分散,需在2站分別管理。(3)廠區東北角預留場地除彩涂車間用地還可新建一個雙跨車間,供電的可擴展性加強。

對方案一、二的特點對比以及考慮整個供電系統設計合理性、管理成本、土建施工、占地面積以及后續工程擴建的靈活性等各方面比較,由業主、當地供電距及設計院共同確認采用方案二。

5 全廠供電系統主接線設計

35kV總降變電站系統圖:采用放射式供電,向附近各個車間變壓器分別送10kV電源,總降變電站共設有3個電纜出口井與室外電纜溝連接。

10kV變電站系統圖:采用放射式供電,向附近各個車間變壓器分別送10kV電源,變電站共設有2個電纜出口井,其中一個與室外電纜溝連接。(如圖1)

6 系統無功補償方案的確定

本系統供電變壓器較多,感性負載多,無功損耗大以及各生產機組由于使用了大量的整流裝置,同時還產生了大量高次諧波,主要諧波源有連軋機組以及單機架機組,在補償無功的同時還需要對這些諧波進行治理。因此選擇在10kV側設置集中的無功補償及消諧裝置(SVG+FC)。通過專業諧波治理廠家對本工程的各機組參數進行計算,確定了補償容量及對5次、7次諧波兩個通道進行濾波處理。每段母線安裝一組SVG+FC,系統圖如圖2。

該套裝置與35kV總降變電站一體布置,以使補償以及濾波效果最大化。10kV變電站由于距總降變電站較遠以及其負荷以線性負荷居多,補償方案確定為各變壓器低壓側就地分散補償,10kV側不再設置補償裝置,由總降變電站適當考慮其少量的非線性負荷補償及濾波。

7 35/10kV繼電保護

繼電保護配置表如表2。

所有繼電保護信號通過通信電纜送至本站的計算機監控系統,繼電保護采用微機綜保裝置,由計算機集中控制,可進行遠程/就地操作。

8 主要設備選用

(1)35/10kV變壓器:三相雙線圈節能低損銅線油浸風冷無勵磁電力變壓器、35±2x2.5%/10.5kV、20000kVA;(2)10/0.4kV變壓器:三相雙線圈節能低損銅線油浸空冷無勵磁電力變壓器、10±2x2.5%/0.4kV;(3)35kV開關柜:金屬鎧裝、真空斷路器、40.5kV、1600A、31.5kA;(4)10kV開關柜:金屬鎧裝、移開式、真空斷路器、12kV、1250A、31.5kA;(5)220V直流電源:硅整流電源、65Ah閥控密封式鉛酸蓄電池。

表1用電負荷表

表2

圖1

圖2

9 變電站微機保護監控系統

全廠配置一套完整的變電站綜合自動化監控系統,10kV變電站通過總線接口送至總降變電站計算機系統。變電站所有的控制、監視、測量和報警功能均通過計算機監控系統來完成,為確保變電站安全可靠運行,監控微機采用雙機熱備方式。同時,各設備均可通過遠程/就地切換開關,實現手動操作。監控系統可以滿足遙信、遙測、遙控、及遙調的功能。所有實時采集的信號均可以流程圖、曲線、報表等形式反映和存儲,并在只讀硬盤上備考。

10 全廠變配電站布置

總降變電站布置在廠區西側,為一單層建筑,由2座35/10kV變壓器室、高壓配電室(35kV、10kV共室)、SVG控制室、電抗器室、監控中心、備件室組成。由該變電站饋出10kV電源至單機架變電站(4座變壓器室);酸洗變電站(4座變壓器室);五機架連軋變電站(9座變壓器室)。

10kV變電站布置在廠區北側與退火變電站一體布置,單層建筑。由該變電站饋出10kV電源至退火變電站(4座變壓器室)、鍍鋅變電站(6座變壓器室)、辦公樓箱式變電站。

車間變電站變壓器室與低壓電氣室一體布置,均為單層建筑。變壓器采用油浸變壓器,不單獨設事故油池。變壓器室形式采用附設、高式布置,與相應車間貼臨建造。電纜敷設通過電纜溝至車間內。

五機架連軋機變電站由于變壓器、傳動柜、低壓配電柜數量多,電纜敷設僅靠電纜溝已無法滿足《電力工程電纜設計規范》GB50217-2007相應要求,故對其專門設置一地下電纜層,位于相應電氣室正下方。該地下電纜層面積大(大于500平方米),根據《鋼鐵冶金企業設計防火規范》GB50414-2007相應要求,對其設置了通風機房、防火墻、防火門以及細水霧噴淋消火裝置。

11 全廠電纜敷設

廠區室外電纜敷設采用電纜溝,室內電纜敷設采用電纜溝和橋架的形式。該工程所在地地下水位為-0.5米,室內外電纜溝接口處設置電纜集水井,電纜溝壁除土建采取防水做法外,還根據《電纜敷設》圖集D101-1~7要求,每隔50米溝內設置一個集水坑就近與集水井連接,全長電纜溝底設置i=0.5%的坡度,溝內電纜敷設排放整齊、美觀,溝底無雜物,最大限度地保證溝內積水通暢。總降變電站共設3個電纜出口,至北側10kV變電站及單機架軋機合用一條電纜溝;至五機架連軋機、2個酸洗機組合用一條電纜溝;至公輔電氣室一條電纜溝。各車間內橋架隱蔽安裝在行車梁下面的鋼結構架內,美觀的同時節約了電纜支架的安裝材料。

12 全廠防雷、接地

各車間采用鋼結構彩鋼板屋面,根據屋面鋼板厚度確定是否需要單獨安裝接閃器。本工程車間屬于第三類防雷建筑,車間屋面采用厚度為0.8mm的鍍鋅板,滿足作為接閃器的要求。車間附屬電氣室防雷根據滾球法計算確定;總降變電所單獨設置避雷針2根。全廠采用聯合接地,接地電阻不大于1歐姆。

13 廠區照明

廠區道路照明燈具采用燈桿高9米的高壓鈉燈,接地系統采用TN-S,照明回路配有RCD,每個燈具重復接地,照明配電箱內設置手動及自動模式,自動模式下采用光控裝置控制照明回路開合。

14 結語

在國內民營鋼鐵企業中,同時擁有五機架連軋機組、單機架機組、連續退火機組、酸洗機組、鍍鋅機組等數條配套機組的企業還為數不多,其工藝布置、工廠配電都有不少的問題及困難,本文以具體實例為類似工程提供一個設計思路。文中所舉實例2011年建成并投入生產,運行至今,無重大問題。實際證明,該套配電系統是可靠、經濟、合理的。

[1]鋼鐵企業電力設計手冊.冶金工業出版社.

[2]工業與民用配電設計手冊.第三版.

[3]鞍山榮信電力電子股份有限公司SVG相關技術資料.

[4]鋼鐵冶金企業設計防火規范.

[5]繼電保護和安全自動裝置技術規程.

Introduced the electrical design of the steel plant,there are the continuous mill of five frame and other production line in the steel plant.A 35kV substation and a 10kV substation in the steel plant。The 10kV bus using two single bus,there are two device of SVG in the steel plant.

substation Relay protection reactive power compensation microcomputer monitoring