鋼鐵廠供電系統(tǒng)本質(zhì)化安全的管理探析

程寶芳

（首鋼京唐公司能源與環(huán)境部， 河北 唐山 063210）

冶金企業(yè)電氣事故時有發(fā)生，且具有影響范圍廣、恢復(fù)難度大、事故損失嚴重等特點。2018 年國家安全監(jiān)管總局關(guān)于開展鋼鐵企業(yè)重大生產(chǎn)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(yè)超負荷生產(chǎn)、正常生產(chǎn)與維修作業(yè)交叉、對標準理解不夠、對風(fēng)險分析不到位等原因，鋼鐵行業(yè)仍存在重大生產(chǎn)安全事故隱患。因此實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)本質(zhì)化安全是保證企業(yè)生產(chǎn)順穩(wěn)的重大舉措，也供電系統(tǒng)健康持續(xù)發(fā)展的必備條件。以下就鋼鐵廠供電系統(tǒng)本質(zhì)化安全具體做法加以分析探討。

1 實現(xiàn)本質(zhì)化安全的基礎(chǔ)

鋼鐵廠電力系統(tǒng)的建設(shè)從方案、設(shè)計和設(shè)備選擇開始，全面貫徹科學(xué)發(fā)展觀，貫徹落實循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的原則要求，確保將供電系統(tǒng)建成為科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的現(xiàn)代化鋼鐵電力系統(tǒng)。

1.1 主構(gòu)架設(shè)計合理

電力系統(tǒng)主網(wǎng)架構(gòu)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(shè)計建設(shè)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(tǒng)分為兩個獨立的供電系統(tǒng)，保證廠內(nèi)一、二負荷獨立電源的要求，同時接線簡單，便于發(fā)電機組并網(wǎng)。

變電站內(nèi)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(lián)絡(luò)線。正常運行時，變電站內(nèi)220 kV 兩組母線通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器長期并聯(lián)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(lián)絡(luò)線長期合環(huán)運行，形成圖1 中的獨特結(jié)構(gòu)。

圖1 220 kV 變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

220 kV 變電站的110 kV 母線采用了雙母雙分段的結(jié)構(gòu)（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(jù)負荷性質(zhì)，各級110 kV 變電站的110 kV 側(cè)采用雙母線接線；這樣便于系統(tǒng)中的功率分配，母線事故后停電范圍小，恢復(fù)供電快，同時便于母線及母線設(shè)備進行檢修試驗，對供電影響小。即使發(fā)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(lián)絡(luò)線保證生產(chǎn)所需的基本負荷要求。最終形成了鋼鐵廠電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，220 kV 電壓等級是一個完整的系統(tǒng)，而110 kV 電壓等級又是相對獨立的兩個系統(tǒng)。

圖2 110 kV 母線的雙母雙分段結(jié)構(gòu)

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

1.2 中壓系統(tǒng)采用小電阻接地

京唐公司中壓系統(tǒng)采取了小電阻接地方式，對于中壓電網(wǎng)來說，中性點經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)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(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，在線路發(fā)生單相接地故障時，有一定故障電流。保護裝置可以根據(jù)檢測到的故障電流，快速切除配電系統(tǒng)中的接地線路，從而不易使故障點發(fā)展為兩點接地故障，有利于縮短故障線路修復(fù)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(tǒng)的事故率可大大降低，有利于整個系統(tǒng)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(fā)生80余次10 kV 系統(tǒng)短路故障，每次事故100%能在定值時間內(nèi)將故障點切除。根據(jù)事故錄波的統(tǒng)計，沒有發(fā)生一次由于過電壓損壞設(shè)備現(xiàn)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(wǎng)智能運行系統(tǒng)的應(yīng)用

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

2 實現(xiàn)本質(zhì)化安全的必備條件

作為電網(wǎng)“安全衛(wèi)士”的繼電保護，擔(dān)負著保障電網(wǎng)整體運行、設(shè)備安全穩(wěn)定的重要職責(zé)，繼電保護的配置、整定計算都應(yīng)充分考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的不利情況，避免在復(fù)雜、多重故障的情況下繼電保護不正確動作，同時也應(yīng)考慮系統(tǒng)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(tǒng)保護配置原則是主保護雙重化：設(shè)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(xiàn)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(lián)絡(luò)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(wǎng)線，每回并網(wǎng)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(lián)絡(luò)線，每回聯(lián)絡(luò)線兩端各配置一套RCS-943 縱聯(lián)電流差動保護。其余110 kV 出線各配置一套RCS-943 縱聯(lián)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(tǒng)重要線路配置雙套保護，其余線路配置一套RCS-943 縱聯(lián)電流差動保護，電纜線路不配置重合閘。

10 kV 系統(tǒng)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(shè)置了差動保護、低周減載保護。主要采用CSC-211 數(shù)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(xiàn)本質(zhì)化安全的有力保障

1）供電管理智能化，提高了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。一是“少人則安、無人則安”。充分發(fā)揮電力網(wǎng)優(yōu)勢，實施集中監(jiān)控，大力推進區(qū)域化管理，打造無人化站所。優(yōu)化區(qū)域管理，通過集中監(jiān)視和遠程調(diào)控實現(xiàn)站所無人值守，大幅度提高前端系統(tǒng)的有效性，實現(xiàn)人員本質(zhì)安全。二是強化日班點檢能力，減少夜班不穩(wěn)定因素。運用精密點檢，提升對關(guān)鍵設(shè)備的分析判斷能力，做到預(yù)知先修，降低惡性事故發(fā)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(nèi)容保設(shè)備全天候穩(wěn)定運行[1]。

2）規(guī)范標注化操作，保證系統(tǒng)操作穩(wěn)定性。供電系統(tǒng)制定標準化作業(yè)程序，用來指導(dǎo)和規(guī)范日常的工作。同時將關(guān)鍵部位的重要操作制作成標準化操作視頻，用于相關(guān)專業(yè)、操作人員學(xué)習(xí)。涉及機組啟、停機或關(guān)鍵設(shè)備操作前，按照“先預(yù)演，后實戰(zhàn)”的原則，專業(yè)人員必須到現(xiàn)場指導(dǎo)演練，不斷提高實際操作的準確率、安全性。

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

4 結(jié)語

鋼鐵廠電網(wǎng)具有供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、電網(wǎng)穩(wěn)定性問題突出、運行控制系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)等特點。此外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對完整，包括發(fā)電、變電、配電、用電各個環(huán)節(jié)，且用電負荷大，在一定程度上構(gòu)成了自成體系的微網(wǎng)。因此我們必須從源頭、控制、過程各個方面根除供電系統(tǒng)存在的各種隱患，根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的安全管理措施，以保證鋼鐵廠生產(chǎn)順穩(wěn)。