臨時供電措施在電力系統(tǒng)改造工程中的應(yīng)用

韓 帥，遲秀華，王林松，李 達

（鞍鋼股份有限公司能源管控中心，遼寧鞍山 114003）

前言

電力系統(tǒng)中按用電負荷中斷供電后，根據(jù)對人身安全、經(jīng)濟損失上造成的影響程度不同，可分為三級用電負荷。其中一級和二級負荷中斷供電后將造成經(jīng)濟上重大或較大損失，或造成人身傷害，或影響重要、較重要單位正常工作的電力負荷。如：交通樞紐、電視臺、重要賓館、醫(yī)院、煤礦、煉鋼、化工等。三級負荷是不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷。

鋼鐵企業(yè)主要由化工、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼等產(chǎn)線構(gòu)成，任何產(chǎn)線停電都會造成重大經(jīng)濟損失，甚至人員傷亡事故，均屬于一級或二級電力負荷，要求2 路電源供電。而這些產(chǎn)線均處于24 小時不間斷生產(chǎn)狀態(tài)，在電力設(shè)施檢修或事故狀態(tài)下，短時可以單電源供電。然而，隨著企業(yè)的發(fā)展，電力設(shè)施也需要進行增容改造；或者有些工程需求，往往要求某重要產(chǎn)線2 路電源全停條件下，才能進行。

結(jié)合鞍鋼幾次大型電力系統(tǒng)改造項目及事故搶修，談一談臨措供電在電力系統(tǒng)改造中的實際應(yīng)用。

1 220 kV線路三跨改造

1.1 工程簡介

根據(jù)國家“三跨改造”要求，跨越高鐵的架空線路必須改造為耐張塔結(jié)構(gòu)。鞍山供電公司計劃220 kV 鞍旗1#、2#線同停作業(yè)，進行鞍旗1#、2#線跨越鞍山鐵西達道灣高鐵的改造。

鞍旗1#、2#線為鞍山供電公司500 kV 鞍山變送220 kV 紅一變的主力電源，220 kV 紅一變的另兩路電源為紅城1#、2#線。當鞍旗1#、2#線同停作業(yè)時，220 kV 紅一變僅有紅城1#、2#線供電，處于單電源狀態(tài)。一旦紅城1#、2#線發(fā)生事故停電，將造成紅一變及二發(fā)電南變配出28 條66 kV 線路全部停電，損失負荷560 MW，占鞍鋼總負荷45%。

二發(fā)電南變由紅一變220 kV 鞍紅1#、2#線供電，二發(fā)電南變3 臺機組停機(其中2#機因無高爐煤氣停機)。受影響負荷為：5 座高爐、5 臺燒結(jié)機、2 臺電動鼓風機、大型廠、6 臺煉鋼轉(zhuǎn)爐、3 臺制氧機，齊大山礦123 變。因高爐系統(tǒng)全停，將造成高爐因缺少熱風而開爐困難，二發(fā)電南變3 臺發(fā)電機組因缺少啟動蒸汽而開機困難。高爐瞬間停電有可能發(fā)生爐缸燒穿，引起鐵水噴濺、人身傷亡、煤氣爆炸、煤氣中毒等重大惡性事故。煉鋼鑄機斷澆，軋線卡鋼、含鋼等重大設(shè)備事故。無論高爐還是鑄機、軋線，修復可能需要幾個月時間。

1.2 臨措方案

鞍旗1#、2#線同停會給鞍鋼帶來極大安全隱患，經(jīng)現(xiàn)場實地考察，發(fā)現(xiàn)鞍旗1#、2#線施工區(qū)域為500 kV 鞍山變出口位置，南北均有其他220 kV 線路平行出線，具備臨措施工條件。鞍旗1#、2#線北側(cè)與山城1#、2#線緊鄰，均由西向東方向平行出線。提出利用山城1#線一段線路為鞍旗2#線做臨措供電，在鞍旗1#線停電期間，鞍旗2#線通過山城1#線臨措供電，為施工區(qū)域的鞍旗1#、2#線創(chuàng)造同停條件。具體臨措方案詳見圖1。

圖1 鞍旗2#線臨措示意圖

具體實施方案如下：

（1）架設(shè)鞍旗2#線1#塔至山城1#線1#塔臨措①導線；

（2）架設(shè)山城1#線9#塔至鞍旗2#線9#塔臨措②導線；

（3）將山城1#線1#塔處和14#塔處引線斷引；

（4）將鞍旗2#線1#塔處和9#塔處引線斷引。

運行方式：

鞍山變送出鞍旗2#線通過1#及9#塔臨措，利用山城1#線1#至9#塔間線路為鞍旗2#線9#塔以下線路供電，帶紅一變220 kV 一母。另外，紅城1#、2#線并列運行帶紅一變220 kV 二母。紅一變雙電源運行。

當鞍旗1#線停電時，鞍旗1#和2#線1#塔至9#塔之間實現(xiàn)同時停電，給跨越高鐵的“三跨改造”創(chuàng)造停電機會，同時避免了紅一變的單電源風險。該項目在各臨措施工準備工作完成后，于1 個月后實施，供電系統(tǒng)安全可靠。

1.3 預計效果

鞍山供電公司鞍旗1#、2#線“三跨改造”期間，采用了鞍旗2#線借山城1#線臨措供電方案，保證了作業(yè)期間紅一變和二發(fā)電南變的電源安全可靠性。

2 66 kV電北線增容改造

2.1 工程簡介

為配合鞍鋼煉焦系統(tǒng)環(huán)保改造，計劃對鞍鋼廠內(nèi)66 kV 電北線進行導線更換作業(yè)(導線型號由原LGJ-240更換為JLRX1/F1A-310-40),改造后線路載流量提高近1倍。66 kV電北線為二發(fā)電南、北變的聯(lián)絡(luò)線，主要為107變、北區(qū)電站及π接的北化線(05變電所)供電，05變?yōu)闊捊箍倧S7座焦爐供電。

電北線線路為同塔雙回線，全長9 km，在電北線換線作業(yè)期間，存在長時間單電源情況，一側(cè)線路有電，另一側(cè)線路停電作業(yè)。一旦施工期間帶電線路發(fā)生停電事故，會造成05 變失電，7 座焦爐全停，可能發(fā)生煤氣泄漏、爆炸、甚至人身安全事故，存在極大安全風險。

為提高電北線配出的05變的供電可靠性，研究通過方式調(diào)整，臨時啟用原為鞍山供電公司備用的線路為05變供電，保障05變系統(tǒng)供電可靠性。

2.2 臨措方案

電北1#、2#線為北區(qū)電站2路電源，北區(qū)電站分別配出北化1#、2#線2 路電源為05 變供電(05 變電源系統(tǒng)如圖2)。另北區(qū)電站有前鍍1#、2#線為鞍山供電公司前杠變提供保安電源，待鞍山供電公司前杠變事故全停電時提供保安電力，通過北區(qū)電站向前杠變供電，返過來為鞍鋼前冷線、前材線供電，為前杠變供電的鞍鋼主體產(chǎn)線提供保安電源。

圖2 05#變電站66 kV電源接線示意圖

現(xiàn)電北1#、2#線其中一條線路長時間停電作業(yè)期間，北區(qū)電站單電源運行，05 變也隨之單電源運行。研究啟用北區(qū)電站處于冷備用的前鍍1#線由電業(yè)局前杠變供電，帶北區(qū)電站66 kV 一母及北化2#線負荷，即實現(xiàn)了電北1#或2#線與前鍍1#線共同為05 變供電，保障了05 變及煉焦焦爐系統(tǒng)的安全供電。啟用前鍍線前后的運行方式詳見圖3。

圖3 05#變電站啟用前鍍1#線后運行方式圖

同時需要聯(lián)系鞍山供電公司對電力系統(tǒng)方式變化做評估，對前杠變送前鍍1#線以及北區(qū)電站保護定值重新校驗。

2.3 預計效果

電北線增容改造期間，已經(jīng)采用了前鍍1#線臨時為05 變供電的方案，在電北線增容改造期間，05變、107 變、北區(qū)電站均安全穩(wěn)定運行，保證了煉鋼二、三分廠及煉焦焦爐電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3 113變電所2#主變二次開關(guān)故障搶修

3.1 工程簡介

鞍鋼113變電所主要為西區(qū)煉鋼四分廠A、B、C轉(zhuǎn)爐及3 臺鑄機供電。正常運行4 臺主變，容量為50MVA，其中2 臺為3 臺轉(zhuǎn)爐及3 臺鑄機供電，另2臺為電爐供電。2018 年12 月11 日，因煉鋼四分廠水處理主電室二受電分支母線潮濕短路，開關(guān)崩，其保護又失效，事故越級造成上級113 變電所2#變跳閘，同時113變2#變二次開關(guān)燒損。

113 變2#變二次開關(guān)高壓柜修復周期為3-6 個月。因此113 變2#變無法使用，僅有1#變?yōu)闊掍撍姆謴S各產(chǎn)線供電，雖然1#主變?nèi)萘繚M足供電要求，但此時為單電源運行方式，在1#主變故障，或系統(tǒng)發(fā)生電氣事故時，將造成煉鋼四分廠3 臺轉(zhuǎn)爐全停產(chǎn)的重大事故影響。

為保證煉鋼四分廠系統(tǒng)電力安全供應(yīng)，研究二次開關(guān)修復期間過度運行方案，保證煉鐵煉鋼四分廠系統(tǒng)雙電源的電力供應(yīng)。

3.2 臨措方案

3.2.1 選擇替換開關(guān)

因113變2#變二次開關(guān)受沖擊，受損，短時無法修復。113變2#主變?yōu)?0 MVA，其二次開關(guān)容量為3150 A，對113 變10kV 二段母線各高壓開關(guān)進行梳理，最大容量開關(guān)為煉鋼公輔2#，開關(guān)容量為2000 A，雖不及原主變二次開關(guān)3150 A 的容量，但在其未修復之前，通過適當調(diào)整負荷，將113變負荷向1#變傾斜，在保證煉鋼公輔2#開關(guān)不過載的前提下，也能起到2#主變二次開關(guān)使用，同時保證了煉鋼四分廠的雙電源供電。

3.2.2 采取特殊運行方式

由于原113 變2#主變二次開關(guān)3～6 個月內(nèi)無法使用，為保障二次開關(guān)修復期間煉鋼四分廠系統(tǒng)電源供應(yīng)。對113 變供電系統(tǒng)進行全面梳理，煉鋼公輔主電室有4 路電源，其中2 路運行在113 變，另2路運行在151 變。將原113 變?yōu)闊掍摴o主電室供電的“煉鋼公輔2#”開關(guān)作為臨時主變二次開關(guān)使用，將原煉鋼公輔主電室二段母線負荷調(diào)整至151變“煉鋼公輔4#”運行。113變臨措后運行圖見圖4。

圖4 113變煉鋼公輔2#做臨時二次開關(guān)期間運行方式圖

具體操作如下：

(1)煉鋼公輔外倒負荷，使“煉鋼公輔2#”為備用開關(guān)。

將煉鋼公輔主電室二段母線負荷由113變調(diào)整至151 變運行，既向151 變調(diào)整700A，為113 變減輕供電壓力。

(2)煉鋼公輔2#臨時充當二次開關(guān)。

將燒損二次高壓柜母線拆除，使用10kV高壓電纜將2#變二次母線與煉鋼公輔2#高壓柜下觸頭連接，實現(xiàn)2#變二次開關(guān)功能。

(3)平衡113變負荷，具體操作如下：

因113變1#、2#主變二次開關(guān)容量為3150 A，臨時二次開關(guān)(原煉鋼公輔2#)容量為2000 A，為保證2#臨時二次開關(guān)不過負荷。在保證煉鋼四分廠重要負荷雙電源的前提下，將煉鋼四分廠用電負荷做適當調(diào)整，使得1#變運行負荷1500 A，2#變運行負荷500 A。

3.3 預計效果

經(jīng)過上述運行方式的調(diào)整后，解決了113 變2#變二次開關(guān)故障更換期間，煉鋼四分廠單電源的問題，避免了因電氣事故造成煉鋼四分廠3 座轉(zhuǎn)爐全停產(chǎn)的事故風險，保證了轉(zhuǎn)爐、連鑄系統(tǒng)電源的安全可靠。

4 結(jié)論

重要電力負荷一般由2 路以上電源供電，其2路電源無法同停。然而一些工程改造項目恰恰需要在2 路電源同停條件下方可施工，本文通過3 個工程中臨措供電的實施案例提供幾種不同臨措供電方式的方案：

（1）案例一為架空線路臨措，需要在待同停線路周圍尋找具備臨措供電條件的線路，想方設(shè)法實現(xiàn)臨措供電方式，為需要同停部位創(chuàng)造同停條件，滿足施工條件；

（2）案例二為運行方式臨措，在變電站2路電源中1路長期停電施工，改變其保安電源作用，采用非常規(guī)供電方式提供第二路電源，保障了原1 路電源長期停電施工過程中變電站的安全可靠運行；

（3）案例三為高壓柜臨措，在變電站主變二次開關(guān)長期故障時，尋找容量相近的替代開關(guān)柜，通過臨措電纜實現(xiàn)臨時供電方式，滿足變電站雙電源供電的安全可靠性要求。

按上述方案組織電力系統(tǒng)改造工程，在具備工程順利施工條件的同時，還兼顧較重要負荷的供電安全可靠性，今后在組織大型電力改造工程時，可參考本文想方設(shè)法搭建臨時措施，保障重要負荷供電的同時，給電力系統(tǒng)改造工程創(chuàng)造條件，保障電力設(shè)施的安全運行。