基于供電可靠性的系統(tǒng)單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化

王振球 張曉婷

(濟(jì)南鋼鐵股份有限公司 能源動力廠，山東 濟(jì)南250101)

1 事故簡介

2013 年1 月份濟(jì)鋼集團(tuán)發(fā)生了一起較大的停電事故， 三降壓變電所來110KV I 母線電源失電、1 號、2 號主變35KV、10KV 電源消失信號，確認(rèn)是110KV 歷鋼I 線失電，造成三降壓1、2 號主變停電。氣體公司當(dāng)時運(yùn)行2#、3#、4# 制氧機(jī)機(jī)組，2#、3# 制氧機(jī)主電源和輔助電源均出自上述兩臺變壓器，4# 制氧機(jī)機(jī)組的高壓電源來自另一降壓變電所， 控制回路及高壓冷卻水系統(tǒng)卻是由三降壓1#、2# 主變供電，三降壓的停電事故，影響到全部制氧機(jī)組停運(yùn)，氮?dú)?、氧氣停產(chǎn)，從而造成整個公司的多道工序被迫停產(chǎn)。

2 事故原因分析

事故之前，4# 大制氧機(jī)高壓主供電源3322# 來自五降壓，基于檢修及施工方便等原因，4# 大制氧機(jī)的控制回路及高壓冷卻水系統(tǒng)取自離其最近的三降壓S3101# 及S3202#，由于三降壓1、2 號主變停電導(dǎo)致4# 大制氧的控制回路及冷卻水系統(tǒng)失電，冷卻水停供，空壓機(jī)停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致4# 大制氧被迫停機(jī)。 雖然主供電源沒有影響，但是輔助系統(tǒng)的斷電，還是導(dǎo)致制氧機(jī)組的停機(jī)。 為了改進(jìn)這種主供與輔助線路的相互交叉，彼此影響，導(dǎo)致設(shè)備被迫停機(jī)的情況發(fā)生，實(shí)現(xiàn)主、輔一條線路供電，既線路的模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化，特提出以下方案。

3 基于供電可靠性的配網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃

3.1 配網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃思路、優(yōu)化目標(biāo)及原則

3.1.1 配網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃思路

結(jié)合濟(jì)鋼電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，確定遠(yuǎn)景高壓配電網(wǎng)最終網(wǎng)架，并對近期高壓配電網(wǎng)優(yōu)化改造,使高壓配電網(wǎng)處于最優(yōu)化運(yùn)行,調(diào)度靈活。

3.1.2 高壓配電網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)及原則

1）在合理供電半徑范圍內(nèi),盡可能均衡各變電所的主變負(fù)載率,由此降低配網(wǎng)運(yùn)行損耗、提高電壓水平。

2）加強(qiáng)電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò),盡可能形成由不同變電所電源構(gòu)成的雙環(huán)網(wǎng)接線,以提高負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力。

3.2 饋線模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)劃

3.2.1 線路模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)

饋線模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指從主變電所進(jìn)線到最終用戶用電設(shè)備之間的高低饋電線路模塊化、單元化，其內(nèi)容可以歸納為二大方面：①正常情況下的用戶檢測、運(yùn)行優(yōu)化，杜絕高低壓一條線停，而造成全線停電的情況；②事故狀態(tài)下的故障檢測、故障隔離、轉(zhuǎn)移和恢復(fù)供電控制。

3.2.2 線路模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化的規(guī)劃原則

線路模塊化、單元結(jié)構(gòu)化是配電網(wǎng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 要實(shí)現(xiàn)饋線自動化、單元化，需要合理的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具備環(huán)網(wǎng)供電的條件；各環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和配電站內(nèi)開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)必須具有遠(yuǎn)方操作功能。

3.2.3 線路模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)原則

線路的模塊化、單元化，優(yōu)點(diǎn)在于高、低供電，不會互相交叉斷送電，一路全停，馬上啟用備用線路供電。

4 事故線路的模塊化、單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化

4.1 三降壓變電所

事故前三降壓的運(yùn)行方式為歷鋼Ⅰ線供110kvⅠ母線帶1#、2#主變，35kvⅠⅡ母線、10kvⅠⅡ母線分段運(yùn)行； 韓鋼線供110kvⅡ母線帶3#、4# 主變，35kvⅢⅣ母線、6kvⅠⅡⅢⅣ母線分段運(yùn)行；韓鋼Ⅱ線處于熱備。

針對上述運(yùn)行方式的弊端，事故后三降壓的運(yùn)行方式更改為歷鋼Ⅰ線供110kvⅠ母線帶1#、3# 主變，35kvⅠⅢ母線、10kvⅠ、6kvⅠⅢ母線分段運(yùn)行； 韓鋼線供110kvⅡ母線帶2#、4# 主變，35kvⅡⅣ母線、10kvⅡ、6kvⅡⅣ母線分段運(yùn)行；韓鋼Ⅱ線處于熱備。

4.2 氣體公司

氣體公司自三降壓6KV 進(jìn)線18 條、10KV 進(jìn)線6 條、35KV 進(jìn)線4條；自五降壓35KV 進(jìn)線1 條；隨著十一五項(xiàng)目投產(chǎn)，進(jìn)線有所增加。

4.2.1 十一五項(xiàng)目投產(chǎn)前， 三降壓保持現(xiàn)運(yùn)行方式不變，110KV 歷鋼1 線帶1#、3# 變壓器，110KV 韓鋼線帶2#、4#變壓器。 氣體公司線路：1＃兩萬制氧機(jī)S3104（1#主變）帶全所，S3205 備用；2＃兩萬制氧機(jī)S1133（1#主變） 帶全所，S1236 備用；3＃ 兩萬制氧機(jī)S3202 （2# 主變） 帶全所，S3101 備用；4＃ 兩萬制氧機(jī)五降壓3322 帶全所，S3404 備用；5＃ 四萬氮壓機(jī)啟動裝置自本體低壓室Ⅰ段引一路電源在開1＃ 氮壓機(jī)時使用。 其他線路運(yùn)行方式不變。

4.2.2 原3#、4# 泵房（供3#、4#、5# 制氧機(jī)）供電電源由3# 兩萬制氧機(jī)本體水處理出線1、出線2 提供改至4# 兩萬制氧機(jī)本體提供，水處理2# 出線由4# 兩萬制氧機(jī)本體Ⅱ段由備用柜提供， 水處理1# 出線由4# 兩萬制氧機(jī)本體Ⅰ段提供。

4.2.3 保安用電：自3# 兩萬低壓室Ⅱ段提供一路電源供1# 兩萬液體蒸發(fā)泵作為備用，改造控制回路、主回路。 自1# 兩萬低壓室Ⅰ段提供一路電源供3# 兩萬液體蒸發(fā)泵作為備用，改造控制回路、主回路。

5 運(yùn)行安全可靠性比較

線路優(yōu)化前：正常運(yùn)行方式負(fù)載的高壓供電與二次控制回路交叉供電，因一條線路故障跳閘，而造成負(fù)載被迫全面停機(jī)。主輔線路的相互獨(dú)立，互相影響大，二者安全可靠性均大大降低。

線路優(yōu)化后：主輔線路的單元化，大大提高了負(fù)載運(yùn)行的安全可靠性。正常運(yùn)行方式環(huán)形供電，主輔一條線，使變電所高壓出線的平均負(fù)載率提高并消除了重載線路；變電所之間、變電所內(nèi)主變之間的負(fù)荷分配合理均衡； 通過優(yōu)化規(guī)劃可有效地提高濟(jì)鋼配電網(wǎng)供電能力，負(fù)載停機(jī)事故率幾乎降為0，供電可靠性大大提高。

6 結(jié)論

1）此次故障的發(fā)生說明任何技術(shù)細(xì)節(jié)上的疏忽都可能釀成較大故障。 需要在技術(shù)改造的時候，多考慮安全因素。

2）濟(jì)鋼供電電網(wǎng)線路以模塊化、單元化為發(fā)展方向,通過配電網(wǎng)架接線方式的調(diào)整以及線路自動化、單元化的布局,降低了事故發(fā)生的概率；并可消除變配電站出線的并倉情況；使變電所高壓出線的平均負(fù)載率提高并消除了重載線路；變電所之間、變電所內(nèi)主變之間的負(fù)荷分配合理均衡；通過優(yōu)化規(guī)劃可有效地提高濟(jì)鋼配電網(wǎng)供電能力,減少故障停電時間,從而提高了配電網(wǎng)的供電可靠性。

［1］楊以函.電力系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].北京：水利電力出版社，1986.

［2］鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)編委會.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊（下）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.