鋼鐵廠供電系統本質化安全的管理探析

程寶芳

（首鋼京唐公司能源與環境部， 河北 唐山 063210）

冶金企業電氣事故時有發生，且具有影響范圍廣、恢復難度大、事故損失嚴重等特點。2018 年國家安全監管總局關于開展鋼鐵企業重大生產安全事故隱患排查治理專項行動的通知中指出：由于全國鋼鐵行業超負荷生產、正常生產與維修作業交叉、對標準理解不夠、對風險分析不到位等原因，鋼鐵行業仍存在重大生產安全事故隱患。因此實現鋼鐵企業電力系統本質化安全是保證企業生產順穩的重大舉措，也供電系統健康持續發展的必備條件。以下就鋼鐵廠供電系統本質化安全具體做法加以分析探討。

1 實現本質化安全的基礎

鋼鐵廠電力系統的建設從方案、設計和設備選擇開始，全面貫徹科學發展觀，貫徹落實循環經濟發展的原則要求，確保將供電系統建成為科技含量高、經濟效益好、資源消耗少、人力資源優勢得到充分發揮的現代化鋼鐵電力系統。

1.1 主構架設計合理

電力系統主網架構的接線方式要滿足“N-1”方式供電可靠性要求，同時保證操作安全、運行靈活，兼顧擴展需求，設計建設了2 臺220 kV 變電站，將首鋼京唐公司（以下簡稱就唐公司）供電系統分為兩個獨立的供電系統，保證廠內一、二負荷獨立電源的要求，同時接線簡單，便于發電機組并網。

變電站內220 kV 電壓等級采用雙母線接線，110 kV 母線采用雙母線雙分段接線方式，2 座220 kV變電站的220 kV 母線及110 kV 母線均有聯絡線。正常運行時，變電站內220 kV 兩組母線通過母線聯絡斷路器長期并聯運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，2 座變電站220 kV 母線之間的架空線聯絡線長期合環運行，形成圖1 中的獨特結構。

圖1 220 kV 變電站網架結構

220 kV 變電站的110 kV 母線采用了雙母雙分段的結構（見圖2），雙母線雙分段的可靠性和靈活性進一步提高，可以在一段母線故障時，維持其他3/4 部分的正常運行，而且每條出線可以在兩段母線之間切換，檢修更加方便。同時，根據負荷性質，各級110 kV 變電站的110 kV 側采用雙母線接線；這樣便于系統中的功率分配，母線事故后停電范圍小，恢復供電快，同時便于母線及母線設備進行檢修試驗，對供電影響小。即使發生小概率事件，例如某1 座220 kV 變電站全停電，也能夠同通過2 座220 kV 變電站的110 kV 聯絡線保證生產所需的基本負荷要求。最終形成了鋼鐵廠電網結構中，220 kV 電壓等級是一個完整的系統，而110 kV 電壓等級又是相對獨立的兩個系統。

圖2 110 kV 母線的雙母雙分段結構

通過近幾年的運行，鋼鐵廠發生其他N-1 事故時，均能夠通過調整運行方式、采取應急措施等方法保證鋼鐵廠電力系統完全滿足第一級要求，不會出現第二級標準事件，這對于鋼鐵企業的生產有非常重大的意義。與此同時，為了電網的更加堅強可靠，鋼鐵廠對于部分重要的用戶供電設施，能夠達到N-2 甚至更高級的要求，在這種情況下，即使發生兩個重要電力設備故障時，同樣能夠保證正常生產的負荷需求。

1.2 中壓系統采用小電阻接地

京唐公司中壓系統采取了小電阻接地方式，對于中壓電網來說，中性點經電阻接地，可以限制電弧接地過電壓，避免不接地方式中弧光接地過電壓的產生，同時由于增大了故障線路的接地電流，使得故障選線可以很方便地實施，進而實現快速跳閘，使非故障線路不需要長時間承受過電壓，降低了絕緣水平要求。對于中性點經電阻接地的系統，在線路發生單相接地故障時，有一定故障電流。保護裝置可以根據檢測到的故障電流，快速切除配電系統中的接地線路，從而不易使故障點發展為兩點接地故障，有利于縮短故障線路修復時間。在接地故障期間，非故障相的電壓也不高于線電壓。系統的事故率可大大降低，有利于整個系統安全可靠運行。自鋼鐵廠第一條10 kV 線路送電以來變電站投運開始，共計發生80余次10 kV 系統短路故障，每次事故100%能在定值時間內將故障點切除。根據事故錄波的統計，沒有發生一次由于過電壓損壞設備現象，觸電事故，杜絕了事故不易查找、事故范圍擴大的情況。

1.3 一體化電網智能運行系統的應用

一體化電網運行智能系統包括了對全廠全部220 kV、110 kV、10 kV 變電站（除鐵前系統主電室外）、高爐TRT 發電、干熄焦余熱發電、25 MW 背壓機組發電和重要用電設備的集中監控，并可以通過實時數據、事件、歷史數據、運行報表及高級分析報表來對供配電系統運行情況進行實時監控及高級分析，最終提高系統供電的可靠性、經濟性，為實現供配電系統的經濟運行提供決策指導，實現變電站少人值守，達到節能降耗的目標。充分滿足用戶對電力供應的需求和優化資源配置，確保發電、變電、用電的安全性、可靠性和經濟性，并達到提高電能質量的目的。

2 實現本質化安全的必備條件

作為電網“安全衛士”的繼電保護，擔負著保障電網整體運行、設備安全穩定的重要職責，繼電保護的配置、整定計算都應充分考慮系統可能出現的不利情況，避免在復雜、多重故障的情況下繼電保護不正確動作，同時也應考慮系統運行方式變化對繼電保護帶來的不利影響。

鋼鐵廠220 kV 系統保護配置原則是主保護雙重化：設置了2 套完善、獨立的的全線速動的主保護并且2 套主保護的交流電流、電壓、直流控制回路彼此獨立。并且具有獨立的選相功能，可以實現分相跳閘和三相跳閘。后備保護采用三段式距離保護作為相間短路后備，采用接地距離保護、階段式零序保護作為接地短路的后備保護。2 座220 kV 變電站線路為架空、電纜混合方式，每回線路配置RCS-931 光纖縱差保護裝置及CSC-103B 光纖縱差保護裝置，含完善的后備保護。2 座220 kV 變電站間配備雙回220 kV 聯絡線，線路為架空方式，每回線路配置RCS-931 光纖縱差保護裝置及CSC-103B 光纖縱差保護裝置，含完善的后備保護。220 kV 母線配置兩套微機母差保護：RCS-915AB 母線保護裝置和BP-2B 微機型母線保護裝置。220 kV 主變配置RCS-978H 型變壓器保護裝置及PST-1202B 變壓器保護裝置及完善的后備保護。220 kV 變電站至自備電站采用雙回110 kV 并網線，每回并網線配置RCS-943光纖縱差保護裝置和CSC-163A 光纖縱差保護裝置各一套。220 kV 變電站間采用110 kV 雙回聯絡線，每回聯絡線兩端各配置一套RCS-943 縱聯電流差動保護。其余110 kV 出線各配置一套RCS-943 縱聯電流差動保護。220 kV 變電站110 kV 每段母線配置RCS-915AS 母線保護裝置和BP-2B 母線保護裝置各一套。

110 kV 系統重要線路配置雙套保護，其余線路配置一套RCS-943 縱聯電流差動保護，電纜線路不配置重合閘。

10 kV 系統各出線主要配置帶時限電流速斷保護、過電流保護、零序電流保護，部分出線設置了差動保護、低周減載保護。主要采用CSC-211 數字式線路保護裝置，配置差動保護線路采用CSC-213 光纖縱差保護裝置。

3 實現本質化安全的有力保障

1）供電管理智能化，提高了系統運行穩定性。一是“少人則安、無人則安”。充分發揮電力網優勢，實施集中監控，大力推進區域化管理，打造無人化站所。優化區域管理，通過集中監視和遠程調控實現站所無人值守，大幅度提高前端系統的有效性，實現人員本質安全。二是強化日班點檢能力，減少夜班不穩定因素。運用精密點檢，提升對關鍵設備的分析判斷能力，做到預知先修，降低惡性事故發生概率。此外，中夜班人員向白班流動，消除夜班點巡檢人員安全隱患，強化“8”小時工作內容保設備全天候穩定運行[1]。

2）規范標注化操作，保證系統操作穩定性。供電系統制定標準化作業程序，用來指導和規范日常的工作。同時將關鍵部位的重要操作制作成標準化操作視頻，用于相關專業、操作人員學習。涉及機組啟、停機或關鍵設備操作前，按照“先預演，后實戰”的原則，專業人員必須到現場指導演練，不斷提高實際操作的準確率、安全性。

3）為提高發供電系統的安全穩定運行，在日常工作中不僅加強對職工安全運行知識、專業安全技術、兩票的填寫、事故處理及借鑒的培訓，而且執行過程中嚴格按照兩票四制和四不放過原則執行。現場重要操作時，操作票、工作票首先由班組內對進行安全確認，再由專業技術員或作業長實行三級確認。實際操作中提前進行預演預練，提高操作人員對工作內容的熟悉程度，進一步保證操作的準確性與安全性[2]。

4 結語

鋼鐵廠電網具有供電網絡復雜、電網穩定性問題突出、運行控制系統面臨巨大挑戰等特點。此外，電網結構相對完整，包括發電、變電、配電、用電各個環節，且用電負荷大，在一定程度上構成了自成體系的微網。因此我們必須從源頭、控制、過程各個方面根除供電系統存在的各種隱患，根據實際情況制定相應的安全管理措施，以保證鋼鐵廠生產順穩。