中小型鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)存在的問題及分析

蔡曉光

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430072）

在目前民營(yíng)鋼鐵企業(yè)中，許多的規(guī)模都是在400萬(wàn)t以下的中小型鋼鐵企業(yè)，這些中小型鋼鐵企業(yè)建設(shè)周期短，生產(chǎn)靈活，成本低廉，獲得了不少的市場(chǎng)占有率。但是一些中小型的鋼鐵企業(yè)在規(guī)劃之初其全廠的供配電系統(tǒng)都存在或多或少的問題。本文就以某特鋼為例，介紹其供配電系統(tǒng)的架構(gòu)及其存在的問題，以及后期的整改思路。

1 電力系統(tǒng)基本狀況

某特鋼屬于一家典型的中小型鋼鐵企業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及業(yè)主資料，該廠建有220kV變電站一座，于2012年投運(yùn)，其220kV電源進(jìn)線為兩回，分別是電力系統(tǒng)的220kV澄子變和220kV秦郵變電站。兩回電源進(jìn)線均為架空線路方式，導(dǎo)線均為鋼芯鋁絞線，其規(guī)格為2×300。220kV變電站的220kV采用雙母線接線。其配電裝置為GIS全封閉組合電氣電器。站內(nèi)設(shè)置了2臺(tái)變比為220/37/10.5kV，容量80MVA有載調(diào)壓電力變壓器（1#主變 2#主變）。預(yù)留了第三臺(tái)主變壓器的位置（3#主變）。對(duì)于第三臺(tái)主變壓器而言，其所需要的GIS配電裝置在一期時(shí)已配置完成，第三臺(tái)主變壓器的保護(hù)裝置已配套完成，二期僅增加一臺(tái)主變壓器即可。35kV系統(tǒng)主接線采用單母線分段接線，目前沒有外供負(fù)荷。10kV系統(tǒng)主接線采用單母線分四段接線，放射式向特鋼各生產(chǎn)車間的各10kV開關(guān)站供電。

2 供配電系統(tǒng)存在問題及初步分析

該企業(yè)的供配電系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)就是10kV，這就決定了其供電可靠性的缺失，根據(jù)鋼鐵行業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，10kV電壓等級(jí)能夠傳輸?shù)碾娔転椴怀^15000kW，但是該特鋼下面的各個(gè)分子開關(guān)站很多負(fù)荷都超過了這個(gè)限制。另外一個(gè)情況就是廠內(nèi)很多發(fā)電機(jī)組直接在10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)，直接提高了整個(gè)系統(tǒng)的短路容量，使得設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定不滿足要求。圖1為短路電流計(jì)算結(jié)果。

（1）計(jì)算方法：采用ETAP軟件模型計(jì)算。

（2）計(jì)算結(jié)果如表 1、2、3。

通過上述計(jì)算以及該企業(yè)的全廠供配電方案可知存在如下問題。

①10kV斷路器能力問題。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：

圖1 最大短路電流計(jì)算圖

t=0s，1#主變壓器10kV側(cè)，短路電流46.3kA，沖擊電流119.53kA；

t=0s，2#主變壓器10kV側(cè)，短路電流50kA，沖擊電流129.4kA。

其全廠10kV設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定還是不能滿足要求。

②各分廠的交互影響問題。通過計(jì)算分析，該企業(yè)10kV系統(tǒng)供電時(shí)各車間故障情況下，會(huì)造成220kV變電站的10kV母線電壓大幅度降低（大多降低了80%），而220kV變電站的10kV母線電壓大幅度降低又造成下面各車間的供電大面積停電，最終形成全廠性的故障。

表1 短路點(diǎn)4短路時(shí)各支路提供的短路電流

表2 短路點(diǎn)4短路時(shí)短路電流隨時(shí)間變化值

表3 短路點(diǎn)5短路時(shí)各支路提供的短路電流

③發(fā)電機(jī)接入問題。由于該企業(yè)存在實(shí)際的困難，其廠內(nèi)發(fā)電機(jī)均在10kV系統(tǒng)并網(wǎng)，對(duì)10kV系統(tǒng)的影響如下：發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)短路時(shí)將提供約10kA的短路電流，并提供大量的直流分量，對(duì)10kV系統(tǒng)斷路器的開斷是不利的。

3 結(jié)論及基本措施

該企業(yè)年產(chǎn)鋼320萬(wàn)t，其配電電壓為10kV，遠(yuǎn)低于規(guī)定的要求。該鋼廠運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷約為140MW，如此大的負(fù)荷通過10kV電壓等級(jí)的供電構(gòu)架進(jìn)行流動(dòng)，從其經(jīng)濟(jì)性也是非常不利的，由于負(fù)荷大，所以運(yùn)行的穩(wěn)定性自然就不高。另外其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)單一，各分廠的供電就只能簡(jiǎn)單的接在變電站的10kV系統(tǒng)，從而造成各分廠的供電獨(dú)立性差，各分廠的單一事故就變成整個(gè)企業(yè)的事故，其經(jīng)濟(jì)損失是顯而易見的。通過上述各章節(jié)的分析，該公司供電系統(tǒng)電壓極其不合理，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)過于單一，運(yùn)行時(shí)電力開斷設(shè)備處于危險(xiǎn)狀態(tài)，大型電機(jī)啟動(dòng)困難，各分廠的運(yùn)行故障存在交叉影響現(xiàn)象，故應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造的基本思路就是徹底擯棄10kV的骨干供電網(wǎng)絡(luò)，采用35kV電壓等級(jí)進(jìn)行全廠電能的輸送，各個(gè)分廠設(shè)置獨(dú)立的35kV/10kV變電站，不僅利于整體的調(diào)度，對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性有著極好的意義。