鋼鐵熱電廠熱力鼓風(fēng)站電氣系統(tǒng)的完善

劉正乾（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司,山東 萊蕪 271104）

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鋼鐵熱電廠熱力鼓風(fēng)站電氣系統(tǒng)的完善

劉正乾
（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司,山東 萊蕪 271104）

摘 要：鋼鐵熱電廠中熱力鼓風(fēng)站的主要任務(wù)是利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行供電，其穩(wěn)定性直接影響著高爐鼓風(fēng)機(jī)能否正常運(yùn)行，甚至?xí)绊懝景踩a(chǎn)。針對(duì)目前鋼鐵熱電廠中熱力鼓風(fēng)站有關(guān)電氣設(shè)備的狀況以及設(shè)備運(yùn)行狀況，探究其電氣系統(tǒng)采取的接線方式，制定更合理、更科學(xué)的系統(tǒng)方案，整合其供配電系統(tǒng)并進(jìn)行優(yōu)化，使其運(yùn)行更加可靠。

關(guān)鍵詞：鋼鐵熱電廠；熱力鼓風(fēng)站；電氣系統(tǒng)

在大部分鋼鐵電廠中，其鼓風(fēng)站采用的電氣系統(tǒng)運(yùn)行年代已久，伴隨熱力鼓風(fēng)站原來(lái)的設(shè)備被停止使用甚至被拆除，現(xiàn)今其6 KV負(fù)荷的設(shè)備大多數(shù)己經(jīng)停止運(yùn)行，而且由于原有設(shè)備數(shù)量較多、系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，所以在運(yùn)行方面和操作方面都存在很大風(fēng)險(xiǎn)。為了對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，使系統(tǒng)更加安全的運(yùn)行并減低值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有必要對(duì)目前熱力鼓風(fēng)站采用的電氣系統(tǒng)做進(jìn)一步優(yōu)化。

1 熱力鼓風(fēng)站電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 熱力站在負(fù)荷方面的分級(jí)

沒(méi)有相關(guān)規(guī)范對(duì)熱力站的負(fù)荷分級(jí)有明確說(shuō)明，只能從其具有的重要性方面進(jìn)行考慮，一旦發(fā)生停電，熱力站便不能正常運(yùn)行，那么在一定條件下，可以二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。二級(jí)負(fù)荷，采取兩回線路進(jìn)行供電比較合適；如果供電條件匱乏，可采用負(fù)荷較小的架空線路或者兩根電纜進(jìn)行供電，那么就可以承擔(dān)所有的二級(jí)負(fù)荷；第二回路既可以是本地區(qū)所屬電力網(wǎng)或者附近單位，也可以來(lái)自柴油發(fā)電機(jī)組。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必找到第二回路的相關(guān)電源，以確保熱力站可以更安全、更有效的運(yùn)行。在對(duì)明湖熱力站和匯景熱力站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就對(duì)兩回線路進(jìn)行供電做出了考慮。在進(jìn)行直接供電改間接供電的相關(guān)項(xiàng)目中，因?yàn)樵瓉?lái)熱力站缺乏條件，無(wú)法采取兩回線路進(jìn)行供電，所以只能采取舊的單電源進(jìn)行供電的形式。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)希望甲方附近的熱力站可以預(yù)備一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組，萬(wàn)一其中一個(gè)鋼鐵熱電廠的熱力站發(fā)生無(wú)法供電現(xiàn)象，可以及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)。

1.2 鼓風(fēng)站的電氣設(shè)備現(xiàn)狀

鼓風(fēng)電氣一次系統(tǒng)示意圖如圖1所示。熱力鼓風(fēng)站分為鼓風(fēng)高配配電室、電廠高配配電室、鼓風(fēng)低配配電室、電廠低配配電室和脫濕低配配電室，有6 KV電壓和400 V電壓兩種等級(jí)。而電廠所用電6KV電壓系統(tǒng)的母線分為Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段，這些母線分別和東變電所中的東20、西變電所中的西16以及電7西24進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，400V電壓系統(tǒng)分為01段、02段、Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段。由于鋼鐵熱電廠在生產(chǎn)工藝方面進(jìn)行調(diào)整，加之設(shè)備老化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，5、6兩號(hào)等余熱發(fā)電機(jī)設(shè)備早已被廢除，僅留下1號(hào)和4號(hào)兩組設(shè)備，而4號(hào)設(shè)備也因年代久遠(yuǎn)面臨拆除。如今負(fù)荷6KV電壓系統(tǒng)的廠用變壓器主要包括新鼓風(fēng)3號(hào)變壓器以及兩臺(tái)脫濕變壓器，而新風(fēng)機(jī)3號(hào)變壓器的電源經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換以后，成為鋼鐵熱電廠其他風(fēng)機(jī)的備用電源；鼓風(fēng)機(jī)低配400 V 電壓01段、02段主要負(fù)責(zé)7號(hào)和8號(hào)這兩個(gè)風(fēng)機(jī)的輔機(jī)電源以及1號(hào)余熱發(fā)電機(jī)里的低壓電源；熱電廠中的低配Ⅰ段至Ⅳ段是4號(hào)至6號(hào)余熱發(fā)電機(jī)中的輔機(jī)電源及熱力廠其他用途電源的主要負(fù)荷；脫濕低配是7號(hào)以及8號(hào)兩個(gè)風(fēng)機(jī)所用電源的主要負(fù)荷，脫濕低配400 V電壓有兩段母線進(jìn)行分列運(yùn)行，由于其接線較為簡(jiǎn)單，在此不作陳述了。

2 鼓風(fēng)站電氣系統(tǒng)正常情況下的運(yùn)行方式

2.1 正常情況下鼓風(fēng)高配運(yùn)行方式

東20的進(jìn)線給6 KV 電壓Ⅰ段母線進(jìn)行供電，西16的進(jìn)線給6 KV 電壓Ⅱ段母線進(jìn)行供電，6 KV 電壓的Ⅰ/Ⅱ分段開關(guān)為備用，可自動(dòng)停用。

2.2 正常情況下電廠高配運(yùn)行方式

由于5號(hào)余熱發(fā)電機(jī)已經(jīng)被廢除，6 KV 電壓的Ⅴ段母線也被停役，6 KV電壓的 Ⅳ/Ⅴ分段及電10鼓風(fēng)的開關(guān)都處于分開位置。4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，4號(hào)發(fā)電機(jī)通過(guò)電7西24到達(dá)西變電所；當(dāng)其停止運(yùn)行的時(shí)候，電7西24給6 KV電壓 Ⅳ母線以及3號(hào)廠變進(jìn)行供電。

2.3 正常情況下400 V電壓運(yùn)行方式

1號(hào)廠變給400 V電壓 01段進(jìn)行供電，通過(guò)311饋電給1號(hào)余熱發(fā)電機(jī)中的400 V電壓母線進(jìn)行供電；通過(guò)312饋電給400 V電壓Ⅱ段進(jìn)行供電再轉(zhuǎn)給400 V電壓Ⅰ段母線進(jìn)行供電。

2號(hào)廠變給400 V電壓 02段進(jìn)行供電，通過(guò)313饋電給1號(hào)余熱發(fā)電機(jī)中的400 V電壓母線供電作為備用電源；通過(guò)314饋電給400 V電壓Ⅳ進(jìn)行供電在轉(zhuǎn)給400 V 電壓Ⅲ段進(jìn)行供電。

3號(hào)廠變?cè)谡Ｇ闆r下為充電狀態(tài)，給303以及304進(jìn)行供電，以此作為01段自切、02段自切這兩段的備用電源，通常300、303、304、322、324均可隨時(shí)投入運(yùn)行。301、303自動(dòng)切換投入運(yùn)行；302、304自動(dòng)切換投入運(yùn)行。

3 鼓風(fēng)電氣系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化遵循的原則及總體思路

（1）以風(fēng)機(jī)安全供電為前提，合理簡(jiǎn)化鼓風(fēng)電氣6 KV電壓系統(tǒng)以及400 V電壓系統(tǒng)，將鼓風(fēng)高配進(jìn)行廢除，并廢除其相關(guān)設(shè)備。

（2）對(duì)于4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)需對(duì)其進(jìn)行保留或者被廢除分別進(jìn)行考慮。因目前處于保留狀態(tài)，所以與之相關(guān)的母線以及廠變開關(guān)都將暫時(shí)被保留下來(lái)，等此發(fā)電機(jī)被廢除的時(shí)候，其鋼鐵熱電廠的高壓配電室、低壓配電室以及相關(guān)設(shè)備都將被徹底廢除。

（3）對(duì)于新風(fēng)機(jī)3號(hào)以及脫濕1號(hào)、2號(hào)這三個(gè)變壓器在電源引接方面的問(wèn)題需要重點(diǎn)進(jìn)行考慮。由于新風(fēng)機(jī)3號(hào)變壓器的電源是作為鋼鐵熱電廠中新1號(hào)至3號(hào)風(fēng)機(jī)的后備電源，所以在對(duì)電源進(jìn)行選取的時(shí)候要確保其安全可靠。

3.2 優(yōu)化方案一：鼓風(fēng)系統(tǒng)中6 KV電壓的兩路電源從東20進(jìn)線供電和西16進(jìn)線供電

3.2.1 將4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)暫時(shí)保留時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的方案

在對(duì)4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)進(jìn)行保留的前提下，只有將鼓風(fēng)高壓配電室以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行廢除，具體方案：將6 KV電壓的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母線，脫濕1號(hào)變壓器、2號(hào)變壓器、新鼓風(fēng)3號(hào)的變饋線進(jìn)行廢除，但將東20的進(jìn)線和西16的進(jìn)線進(jìn)行保留，將鼓風(fēng)高壓配電室的這兩路進(jìn)線的電纜抽出，然后直接連接到1號(hào)廠變壓器和2號(hào)廠變壓器的高壓側(cè)，而在鼓風(fēng)站不設(shè)置高壓開關(guān)，將其安裝在兩個(gè)廠變高壓側(cè)上，以此作為檢修時(shí)候的斷開點(diǎn)。400 V電壓系統(tǒng)中鼓風(fēng)低壓配電室的01段、02段進(jìn)線電源在運(yùn)行方式上不做改變，將3號(hào)廠變壓器作為這兩段的備用電源。鋼鐵熱電廠抵押配電室Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段的進(jìn)線電源由原來(lái)的兩路減為一路，并將這4段母線采取并列運(yùn)行方式，其負(fù)荷也暫不改變；把312電纜抽出接到脫濕低壓配電室400 V電壓 Ⅰ段，脫濕低壓配電室的2段母線采取并列運(yùn)行方式，其負(fù)荷也暫不改變。將新鼓風(fēng)3號(hào)的變饋線進(jìn)行廢除以后，將其電源改為由鋼鐵熱電廠中的主廠房6 KV電壓 Ⅲ段進(jìn)行供電。

3.2.2 將4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)進(jìn)行廢除后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的方案

將4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)進(jìn)行廢除以后，可將鼓風(fēng)高壓配電室和鋼鐵熱電廠高壓、低壓配電室及其有關(guān)設(shè)備全都進(jìn)行廢除。因此，將6 KV電壓 Ⅳ段母線進(jìn)行廢除，將電7西24的進(jìn)線電纜轉(zhuǎn)移到3號(hào)廠變壓器高壓側(cè)，并在此安裝負(fù)荷開關(guān)，作為進(jìn)行檢修時(shí)候的斷開點(diǎn)。將400 V電壓低配進(jìn)行廢除，其進(jìn)行檢修、進(jìn)行照明等負(fù)荷就轉(zhuǎn)移到最近的脫濕低壓配電室；將314的電纜抽出后接至脫濕低壓配電室的400 V電壓 Ⅱ段，使其可以繼續(xù)Ⅰ段、Ⅱ段進(jìn)行分列運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化方案二：鼓風(fēng)6 KV電壓的兩路電源從鋼鐵熱電廠的主廠房中的脫硫1號(hào)、2號(hào)變壓器供電

由于將鋼鐵熱電廠中的脫硫設(shè)備進(jìn)行拆除，如今1號(hào)、2號(hào)脫硫設(shè)備的變壓器不再工作，因此需考慮通過(guò)脫硫變壓器供電。但據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前所有輔機(jī)以及檢修設(shè)備一共的功率約在1110 KW左右 , 如果1號(hào)、4號(hào)兩臺(tái)余熱發(fā)電機(jī)、7號(hào)、8號(hào)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全部運(yùn)行并且這四組的輔機(jī)用電全部由單臺(tái)脫硫變壓器提供時(shí)，變壓器會(huì)進(jìn)行滿負(fù)荷工作，甚至可能過(guò)負(fù)荷。

3.3.1 將4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)進(jìn)行保留時(shí)對(duì)系統(tǒng)采取的優(yōu)化方案

將6 KV電壓 Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母線，1號(hào)和2號(hào)的廠變壓器、脫濕1號(hào)和2號(hào)變壓器、新鼓風(fēng)3號(hào)的變饋線進(jìn)行廢除，鼓風(fēng)站沒(méi)有高壓設(shè)備，將其進(jìn)行廢除。400 V電壓系統(tǒng)中鼓風(fēng)低壓配電室01段、02段的進(jìn)線電源分別由脫硫1號(hào)和2號(hào)變壓器低壓側(cè)供電，3號(hào)廠變壓器為01段和02段的后備電源。電廠低壓配電室Ⅰ至Ⅳ段進(jìn)線電源由原來(lái)312路、314路減少為314一路，將其4段母線進(jìn)行并列運(yùn)行，其負(fù)荷不變；把312電源轉(zhuǎn)移到脫濕低壓配電室（此電纜或許不夠長(zhǎng)）400 V 電壓Ⅰ段，將其2段母線進(jìn)行并列運(yùn)行，其負(fù)荷也不變。將新鼓風(fēng)3號(hào)的變饋線進(jìn)行廢除后，把其電源轉(zhuǎn)移到主廠房6 KV 電壓Ⅲ段（煉鋼變成備用電源）。

3.3.2 將4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)進(jìn)行廢除后系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的方案

將6 KV 電壓Ⅳ段母線進(jìn)行廢除，將電7西24的進(jìn)線留下，把其電纜轉(zhuǎn)移到3號(hào)廠變壓器的高壓側(cè)，鋼鐵熱電廠的鼓風(fēng)站不再設(shè)置高壓開關(guān)，在高壓側(cè)設(shè)置閘刀，并以此作為進(jìn)行檢修時(shí)候的斷開點(diǎn)，控制廠變壓器停電以及送電操作由能環(huán)部進(jìn)行。將其400 V電壓電廠低壓配電室進(jìn)行廢除，那么該廠低壓配電室進(jìn)行檢修、進(jìn)行照明、進(jìn)行TRT備用電源等的相關(guān)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到附近的脫濕低壓配電室；將314電源轉(zhuǎn)移到脫濕低壓配電室的400 V電壓 Ⅱ段，使其和 Ⅰ段進(jìn)行分列運(yùn)行。

由于其脫硫1號(hào)和2號(hào)變壓器和熱力鼓風(fēng)站的1號(hào)以及2號(hào)相距大約200 m，采取方案二時(shí)，通過(guò)測(cè)算，每一臺(tái)變壓器的電纜至少需選擇240mm2規(guī)格的耐雙拼（帶中性線），線路壓降計(jì)算公式如下：

公式（1）中：P指線路負(fù)荷，KW；；L指線路長(zhǎng)度，m；C指材質(zhì)系數(shù)（取決于電壓以及材質(zhì)，這里為83） ；S指電纜截面，mm2。通過(guò)計(jì)算，此電纜的線路壓降符合要求。

3.4 對(duì)熱力站有關(guān)通風(fēng)問(wèn)題進(jìn)行完善

對(duì)于地面以上的熱力站而言，進(jìn)行自然通風(fēng)就可以了，然而對(duì)于地面下的熱力站而言通風(fēng)問(wèn)題就相當(dāng)重要。由于配電柜和PLC控制柜以及它們柜內(nèi)相關(guān)元件是暴露在空氣中的，而電纜的橋架和熱工閥門亦是如此，因?yàn)榭諝庵杏谐睔猓绻话殉睔饧皶r(shí)排出，就會(huì)對(duì)其造成腐蝕，進(jìn)而給供電帶來(lái)危害，也會(huì)對(duì)儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量和及時(shí)傳輸造成影響。地面下的熱力站大多處于地下車庫(kù)的某個(gè)角落，潮氣很大。雖然地下室配有排風(fēng)設(shè)施，但是針對(duì)全部地下室的。因此，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需增加排風(fēng)設(shè)施，特別是在配電間內(nèi)部。

4 優(yōu)化方案之間的對(duì)比

就鼓風(fēng)站而言比較以上兩組優(yōu)化方案：

方案一具有的優(yōu)點(diǎn)：（1）電源比較分散，造成全廠性停電的概率比較低，風(fēng)險(xiǎn)比較分散：（2）改造費(fèi)用低，方便進(jìn)行施工。

存在的缺點(diǎn)：（1）缺乏可控性，操作復(fù)雜，對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整較復(fù)雜：（2）需要能環(huán)部配合改造：（3）4號(hào)余熱發(fā)電機(jī)被廢除后，仍有3臺(tái)發(fā)電共同運(yùn)行。

方案二具有的優(yōu)點(diǎn)：電源來(lái)自本廠，操作便利，對(duì)運(yùn)行方式可靈活調(diào)整。

存在的缺點(diǎn)：（1）需增加電纜，該電纜費(fèi)較高，成本過(guò)高。（2）由于電源取自鋼鐵熱電廠本廠，故萬(wàn)一主廠房發(fā)生故障，影響面積較大。（3）單臺(tái)變壓器在運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生超負(fù)荷。（4）據(jù)理論驗(yàn)算，電源在傳輸過(guò)程中存在電壓下降現(xiàn)象。

在鋼鐵熱電廠中熱力鼓風(fēng)站尤為重要，因此應(yīng)優(yōu)先優(yōu)化其系統(tǒng)，方案一中發(fā)生全廠停電的現(xiàn)象概率比較低，風(fēng)險(xiǎn)也較分散，系統(tǒng)比較可靠，且能夠利用舊電纜，比較經(jīng)濟(jì)，所以推薦方案一。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電氣進(jìn)行合理的主接線可以確保電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。在鋼鐵熱電廠施行對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的方案，廢除現(xiàn)有鼓風(fēng)站中的2個(gè)高壓配電室，3個(gè)低壓配電室只保留其中兩個(gè)，大大減少了系統(tǒng)發(fā)生故障的機(jī)率，不僅使運(yùn)行更加可靠，也提高了勞動(dòng)效率。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.144

作者簡(jiǎn)介：劉正乾（1979-），男，山東萊蕪人，大學(xué)，工程師，主要從事設(shè)備管理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)工作。