鋼鐵企業(yè)多樣化電源改造探討與實(shí)踐

衣曉莉，劉迎宇，闞 頌，盧忠亮

（1.鞍鋼股份鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司煉焦部，2.鞍鋼股份鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司能源動(dòng)力部，遼寧營(yíng)口 115007）

前言

隨著鋼鐵企業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化，為增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，鞍鋼鲅魚(yú)圈分公司生產(chǎn)工序隨之調(diào)整，高爐產(chǎn)量增加，3 800 mm 中板線(xiàn)預(yù)計(jì)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷增加導(dǎo)致主要電源供應(yīng)點(diǎn)——220 kV 鋼鐵變3臺(tái)變壓器已經(jīng)不能滿(mǎn)足分公司電力負(fù)荷要求和供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。煉鋼總降有4 臺(tái)變壓器，其中：1#、2#、3#變壓器（66/10 kV 50 MVA）和4#變壓器（66/35 kV 50 MVA）由范屯變電所供電，帶煉鋼現(xiàn)場(chǎng)全負(fù)荷運(yùn)行，煉鋼區(qū)域增建一座LF 爐，需要增加一臺(tái)變壓器單獨(dú)供電。

1 負(fù)荷變化與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)電力負(fù)荷測(cè)算，為同時(shí)滿(mǎn)足高爐增產(chǎn)負(fù)荷、3 800 mm 中板線(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行、煉鋼區(qū)域增建一座LF爐負(fù)荷，需要220 kV 鋼鐵變投運(yùn)第2 臺(tái)240 MVA 變壓器。對(duì)分公司電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分析，電力系統(tǒng)運(yùn)行可能存在以下不足：①投運(yùn)后2 臺(tái)變壓器在非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行；②煉鋼區(qū)域電源全部由同一電源點(diǎn)供電存在供電風(fēng)險(xiǎn)；③LF 爐工藝沖擊負(fù)荷大、電量負(fù)荷小的狀態(tài)，造成基本電費(fèi)高電度電費(fèi)低，不利于分公司成本控制；④如果增建一座LF 爐與原LF 爐一致，電源點(diǎn)同取自范屯變電所，將大大增加外購(gòu)電成本。

結(jié)合電力負(fù)荷分析和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在220 kV鋼鐵變投運(yùn)第二臺(tái)變壓器后，將煉鋼總降1#變壓器（容量為50 MVA）供電電源由范屯變電所改為220 kV 鋼鐵變供電，原LF 爐（4#變）、新增LF 爐（5#變）電源通過(guò)改造全部取自220 kV 鋼鐵變供電，增加220 kV 鋼鐵變2臺(tái)變壓器的負(fù)載率同時(shí)確保煉鋼區(qū)域兩路不同的電源點(diǎn)供電。

2 一次設(shè)備改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況勘察和設(shè)計(jì)，結(jié)合煉鋼總降現(xiàn)有運(yùn)行方式如圖1所示。

圖1 煉鋼總降原運(yùn)行方式示意圖

在現(xiàn)有煉鋼總降北側(cè)空地新建一座66 kV 配電室，配電室內(nèi)放置3 套GIS 設(shè)備，分別作為煉鋼總降現(xiàn)有煉鋼LF 爐4#主變壓器、煉鋼總降1#主變壓器及新建LF 爐工程新增5#主變壓器的66 kV 一次設(shè)備。5#主變壓器室內(nèi)的現(xiàn)有66 kV 設(shè)備（現(xiàn)4#主變壓器66 kV 一次設(shè)備）拆除，其內(nèi)放置新建LF 爐工程新增5#主變壓器。將改造后煉鋼總降1#主變壓器66 kV 電源、5#主變壓器66 kV 電源均引自鋼鐵220 kV 變電站送鲅魚(yú)圈制氧總降變電所2#66 kV 保安電源（2#制氧線(xiàn)），19#塔T接，經(jīng)電纜引至新設(shè)GIS設(shè)備，再經(jīng)電纜接至主變一次側(cè)。再將改造后煉鋼總降4#主變壓器66 kV 電源引自鋼鐵220 kV 變電站送鲅魚(yú)圈制氧總降變電所1#66 kV 保安電源（1#制氧線(xiàn)），18#塔T 接，經(jīng)電纜引至新設(shè)GIS 設(shè)備，再經(jīng)電纜接至主變一次側(cè)。運(yùn)行方式如圖2所示。

圖2 煉鋼總降改造后運(yùn)行方式示意圖

3 二次設(shè)備改造

根據(jù)一次設(shè)備和現(xiàn)有綜保裝置配置，鋼鐵變配出線(xiàn)路1#、2#制氧線(xiàn)配置光纖縱差保護(hù)裝置與原鋼鐵變保護(hù)裝置保持一致，分別組屏放置于鋼鐵變、煉鋼總降主控室內(nèi)。煉鋼總降1#、4#主變保護(hù)裝置功能不變，利用原有設(shè)備，各新增一套測(cè)控裝置接入新裝GIS信號(hào)及控制功能。新建5#主變壓器的主變縱差保護(hù)、后備保護(hù)、非電量保護(hù)及測(cè)控裝置，其中測(cè)控裝置能夠滿(mǎn)足同時(shí)接入原信號(hào)和新裝GIS信號(hào)及控制功能等?？偨稻C自監(jiān)控系統(tǒng)做出相應(yīng)修改，滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

4 增設(shè)雙電源功能及防護(hù)措施

鋼鐵企業(yè)具有連續(xù)生產(chǎn)特性，為保證變壓器供電的可靠性和連續(xù)性，供電電源煉鋼總降改造前1#、4#、5#主變由范屯系統(tǒng)供電的一次設(shè)備，通過(guò)本次設(shè)備改造增加3 套獨(dú)立供電的一次設(shè)備，在施工過(guò)程中進(jìn)行二次接線(xiàn)的改造滿(mǎn)足2套獨(dú)立的一次設(shè)備使用一套保護(hù)裝置給一臺(tái)變壓器供電的設(shè)計(jì)，這樣在一路電源長(zhǎng)期故障情況，通過(guò)二次接線(xiàn)改變，投運(yùn)備用一次設(shè)備，給變壓器持續(xù)供電，。下面以本次改造的5#變?yōu)槔?#變電源可以實(shí)現(xiàn)兩種方式運(yùn)行（運(yùn)行圖如圖2所示）。

運(yùn)行方式一：5#變電源來(lái)自1#制氧線(xiàn)，即1209開(kāi)關(guān)送電、12609 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子、1209 匯控柜接線(xiàn)端子和12609 匯控柜接線(xiàn)端子保護(hù)連片相應(yīng)改變。其中5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 處于導(dǎo)通狀態(tài)，5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 處于斷開(kāi)狀態(tài)，具體接線(xiàn)見(jiàn)圖3。1209 匯控柜電流接線(xiàn)端子處于導(dǎo)通狀態(tài)見(jiàn)圖4。12609匯控柜電流接線(xiàn)端子處于斷開(kāi)狀態(tài)見(jiàn)圖5。

圖3 5#變新GIS1209送電電流保護(hù)端子連片位置示意圖

圖4 1209送電GIS端子導(dǎo)通圖

圖5 12609送電GIS端子斷開(kāi)圖

運(yùn)行方式二：5#變電源來(lái)自煉鋼總降母線(xiàn)，即12609開(kāi)關(guān)送電、1209開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子、1209 匯控柜接線(xiàn)端子和12609 匯控柜接線(xiàn)端子保護(hù)連片相應(yīng)改變。其中5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 處于導(dǎo)通狀態(tài)，5#變保護(hù)屏的保護(hù)端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 處于斷開(kāi)狀態(tài)，具體接線(xiàn)見(jiàn)圖6。12609 匯控柜電流接線(xiàn)端子處于導(dǎo)通狀態(tài)見(jiàn)圖7。1209匯控柜電流接線(xiàn)端子處于斷開(kāi)狀態(tài)見(jiàn)圖8。

圖6 5#變舊GIS12609送電電流保護(hù)端子連片位置示意圖

圖7 12609送電GIS端子導(dǎo)通

圖8 1209送電GIS端子斷開(kāi)

通過(guò)二次接線(xiàn)與一次設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)變壓器的雙電源功能，禁止運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)運(yùn)行方式與保護(hù)接線(xiàn)不一致的情況，在分公司電力系統(tǒng)事故處理規(guī)程中規(guī)定，如特殊情況下需要進(jìn)行改變運(yùn)行方式時(shí)，將5#投運(yùn)至煉鋼66 kV母線(xiàn)運(yùn)行遵循以下規(guī)定：

（1）合上5#變壓器一次609、二次斷路器。

（2）合上2#LF 斷路器。注：將12609 斷路器GIS電流互感器端子連片接入保護(hù)屏，將1209 斷路器GIS 電流互感器端子連片斷開(kāi)并可靠短接；防止倒閘操作時(shí)出現(xiàn)同一臺(tái)變壓器的兩個(gè)一次設(shè)備同時(shí)給變壓器供電情況，設(shè)置電氣聯(lián)鎖12609-3 與1209-3隔離開(kāi)關(guān)、1209-03、12609-03接地開(kāi)關(guān)不能同 合；1209-3 與12609-3隔離開(kāi)關(guān)、1209-03、12609-03接地開(kāi)關(guān)不能同合。

同時(shí)在運(yùn)行規(guī)定中明確規(guī)定二次接線(xiàn)、運(yùn)行方式倒換的注意事項(xiàng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)煉鋼總降1#、4#、5#改造給設(shè)備改造、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的思路，在電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，不增加大量成本的設(shè)備改造時(shí)，通過(guò)二次回路的改接，增設(shè)測(cè)控裝置、增加聯(lián)鎖設(shè)置等方式使用電負(fù)荷電源多樣化，這樣既可以保證改造目的的達(dá)成，也可以使電源多樣化，增加用電負(fù)荷持續(xù)供電的穩(wěn)定性，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行、保產(chǎn)保供有促進(jìn)作用。