冷軋鋼廠供配電設(shè)計

徐燕敏

(中冶東方工程技術(shù)有限公司上海分公司,上海 201065)

冷軋鋼廠供配電設(shè)計

徐燕敏

(中冶東方工程技術(shù)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(shè)計,全廠設(shè)置35kV總降變電站及10kV變電站各一座,10kV側(cè)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(jiān)控

1 工程概況

該項目位于山東省濱州市,工程為年產(chǎn)120萬噸薄板新建項目,主要生產(chǎn)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(xù)式退火機組一條、薄板鍍鋅機組一條。目前國內(nèi)民營鋼廠擁有五機架連軋機組及其眾多配套機組的企業(yè)為數(shù)不多。項目建成后,在山東地區(qū)的冷軋行業(yè)將處于領(lǐng)先水平。

2 變電站供電范圍

35kV總降變電站為廠區(qū)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(shè)施區(qū)域以及辦公樓供電。

3 35kV總降變電站供電負(fù)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(qū)后排管敷設(shè),用電負(fù)荷見表1。

4 供電系統(tǒng)主接線方案選擇

方案一:全廠僅設(shè)一座變電站,2臺35/10kV降壓變壓器。高壓側(cè)2路電源供電,不設(shè)橋聯(lián)。10kV側(cè)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(nèi)電纜出線多,部分路段跨馬路,后續(xù)二期工程電纜敷設(shè)較困難。

方案二:全廠除總降變電站(廠區(qū)西側(cè))外另再設(shè)一座10kV變電站(廠區(qū)北側(cè))。

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(qū)西側(cè)及北側(cè)各車間就近供電,電纜敷設(shè)簡單。(2)管理分散,需在2站分別管理。(3)廠區(qū)東北角預(yù)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(tǒng)設(shè)計合理性、管理成本、土建施工、占地面積以及后續(xù)工程擴建的靈活性等各方面比較,由業(yè)主、當(dāng)?shù)毓╇娋嗉霸O(shè)計院共同確認(rèn)采用方案二。

5 全廠供電系統(tǒng)主接線設(shè)計

35kV總降變電站系統(tǒng)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(shè)有3個電纜出口井與室外電纜溝連接。

10kV變電站系統(tǒng)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(shè)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(tǒng)無功補償方案的確定

本系統(tǒng)供電變壓器較多,感性負(fù)載多,無功損耗大以及各生產(chǎn)機組由于使用了大量的整流裝置,同時還產(chǎn)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(cè)設(shè)置集中的無功補償及消諧裝置(SVG+FC)。通過專業(yè)諧波治理廠家對本工程的各機組參數(shù)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(tǒng)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(yuǎn)以及其負(fù)荷以線性負(fù)荷居多,補償方案確定為各變壓器低壓側(cè)就地分散補償,10kV側(cè)不再設(shè)置補償裝置,由總降變電站適當(dāng)考慮其少量的非線性負(fù)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(jiān)控系統(tǒng),繼電保護采用微機綜保裝置,由計算機集中控制,可進行遠(yuǎn)程/就地操作。

8 主要設(shè)備選用

(1)35/10kV變壓器:三相雙線圈節(jié)能低損銅線油浸風(fēng)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(jié)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(guān)柜:金屬鎧裝、真空斷路器、40.5kV、1600A、31.5kA;(4)10kV開關(guān)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(fù)荷表

表2

圖1

圖2

9 變電站微機保護監(jiān)控系統(tǒng)

全廠配置一套完整的變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng),10kV變電站通過總線接口送至總降變電站計算機系統(tǒng)。變電站所有的控制、監(jiān)視、測量和報警功能均通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成,為確保變電站安全可靠運行,監(jiān)控微機采用雙機熱備方式。同時,各設(shè)備均可通過遠(yuǎn)程/就地切換開關(guān),實現(xiàn)手動操作。監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足遙信、遙測、遙控、及遙調(diào)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(qū)西側(cè),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(jiān)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(qū)北側(cè)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(shè)事故油池。變壓器室形式采用附設(shè)、高式布置,與相應(yīng)車間貼臨建造。電纜敷設(shè)通過電纜溝至車間內(nèi)。

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

11 全廠電纜敷設(shè)

廠區(qū)室外電纜敷設(shè)采用電纜溝,室內(nèi)電纜敷設(shè)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(nèi)外電纜溝接口處設(shè)置電纜集水井,電纜溝壁除土建采取防水做法外,還根據(jù)《電纜敷設(shè)》圖集D101-1~7要求,每隔50米溝內(nèi)設(shè)置一個集水坑就近與集水井連接,全長電纜溝底設(shè)置i=0.5%的坡度,溝內(nèi)電纜敷設(shè)排放整齊、美觀,溝底無雜物,最大限度地保證溝內(nèi)積水通暢。總降變電站共設(shè)3個電纜出口,至北側(cè)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(nèi)橋架隱蔽安裝在行車梁下面的鋼結(jié)構(gòu)架內(nèi),美觀的同時節(jié)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(jié)構(gòu)彩鋼板屋面,根據(jù)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(jù)滾球法計算確定;總降變電所單獨設(shè)置避雷針2根。全廠采用聯(lián)合接地,接地電阻不大于1歐姆。

13 廠區(qū)照明

廠區(qū)道路照明燈具采用燈桿高9米的高壓鈉燈,接地系統(tǒng)采用TN-S,照明回路配有RCD,每個燈具重復(fù)接地,照明配電箱內(nèi)設(shè)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(jié)語

在國內(nèi)民營鋼鐵企業(yè)中,同時擁有五機架連軋機組、單機架機組、連續(xù)退火機組、酸洗機組、鍍鋅機組等數(shù)條配套機組的企業(yè)還為數(shù)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(shè)計思路。文中所舉實例2011年建成并投入生產(chǎn),運行至今,無重大問題。實際證明,該套配電系統(tǒng)是可靠、經(jīng)濟、合理的。

[1]鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊.冶金工業(yè)出版社.

[2]工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊.第三版.

[3]鞍山榮信電力電子股份有限公司SVG相關(guān)技術(shù)資料.

[4]鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范.

[5]繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)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