淺談鋼鐵企業(yè)變電站的運(yùn)維與管理

倪洪磊，曹 玥

（天津中發(fā)機(jī)電技術(shù)有限公司，天津 300384）

0 引言

鋼鐵企業(yè)是高能耗生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)工序多且繁瑣，生產(chǎn)過程中上、下道工序關(guān)聯(lián)緊密，各工序的供電系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。目前，鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)工藝及環(huán)保設(shè)施升級(jí)改造帶來的用電設(shè)備增加、為回收可利用能源而建設(shè)的發(fā)電系統(tǒng)、為降低電站運(yùn)行費(fèi)用采取的無人值守等，這些因素都在增加或改變著鋼鐵企業(yè)變電站的供電負(fù)荷、系統(tǒng)配置和運(yùn)行管理模式。由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程長、工序多，因此變電站數(shù)量多，且高壓用電設(shè)備多、負(fù)荷波動(dòng)大、線路環(huán)境復(fù)雜，這些特點(diǎn)導(dǎo)致了鋼鐵企業(yè)在供配電系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行、操作、維護(hù)等方面存在著較大的事故和安全隱患。如何做好鋼鐵企業(yè)供配電的運(yùn)維，及時(shí)處理供配電系統(tǒng)的故障和問題是本文討論重點(diǎn)。

本文結(jié)合鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析了鋼鐵企業(yè)供配電的特點(diǎn)以及普遍存在的問題，從系統(tǒng)運(yùn)維及管理方面提出了供配電系統(tǒng)故障應(yīng)對(duì)措施，以期提高鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行及故障快速處理的能力。

1 鋼鐵企業(yè)供配電的特點(diǎn)及存在的問題

1.1 鋼鐵企業(yè)供配電特點(diǎn)

鋼鐵企業(yè)供配電的特點(diǎn)是企業(yè)建有自發(fā)電系統(tǒng)、獨(dú)立組網(wǎng)、負(fù)荷波動(dòng)大以及供電可靠性要求高等。

（1）鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的可利用能源，企業(yè)可以充分地利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的富裕蒸汽、壓差、溫差、可燃?xì)怏w等進(jìn)行自發(fā)電。企業(yè)自發(fā)電：一是充分進(jìn)行能源回收，降低生產(chǎn)成本；二是提高企業(yè)的供電可靠性，企業(yè)通過建有自發(fā)電設(shè)備，與外部電網(wǎng)進(jìn)行連接，形成企業(yè)電網(wǎng)，保障企業(yè)生產(chǎn)用電。

（2）鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)內(nèi)部是相對(duì)獨(dú)立的。一般外電網(wǎng)電源進(jìn)入廠區(qū)，經(jīng)各級(jí)供配電系統(tǒng)調(diào)壓后分別接入廠內(nèi)35kV或10kV電站，廠內(nèi)各級(jí)電站數(shù)量大、分布廣。由于鋼鐵企業(yè)高壓用電設(shè)備多，對(duì)供電設(shè)備、用電設(shè)備的穩(wěn)定性要求較高，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，對(duì)供電系統(tǒng)影響較大。

（3）鋼鐵企業(yè)的工藝設(shè)備有的單機(jī)容量較大，啟動(dòng)頻繁，用電負(fù)荷波動(dòng)大，如：電爐、熱軋機(jī)等。這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中負(fù)荷具有周期性的變化，頻繁地啟動(dòng)形成對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

1.2 鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)存在的問題

鋼鐵企業(yè)由于供配電系統(tǒng)故障造成的生產(chǎn)事故不斷發(fā)生。小的事故可造成單臺(tái)設(shè)備停機(jī)，形成生產(chǎn)過程中斷；如果形成區(qū)域性的停電，將造成生產(chǎn)線的停機(jī)，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)威脅到設(shè)備與人身安全。因此保證供電安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速處理故障是保證企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

1.2.1 供電設(shè)備原因引起的故障

在變電站，其一次設(shè)備主要有變壓器、母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電容器、避雷器、電抗器等。二次設(shè)備主要有繼電保護(hù)、測(cè)控、自動(dòng)、計(jì)量、自動(dòng)化系統(tǒng)以及為保證設(shè)備正常動(dòng)作而配備的直流電源裝置等。一次設(shè)備在變電站長期的運(yùn)行中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將造成停電事故，如：變壓器絕緣性能的下降及保護(hù)動(dòng)作、高壓斷路器與隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)失靈等。二次設(shè)備的可靠性更是直接影響供電安全，如：二次設(shè)備的保護(hù)不正確造成動(dòng)作、保護(hù)定值不匹配造成的越級(jí)跳閘、保護(hù)裝置的鏈接狀態(tài)故障、抗電磁干擾性差、保護(hù)誤動(dòng)與拒動(dòng)等。這些供電設(shè)備隱患使得鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率大幅增加。

1.2.2 供電系統(tǒng)外網(wǎng)線路故障

鋼鐵企業(yè)由于裝機(jī)容量大，占地面積大，所以供電外部線路的特點(diǎn)是：線路長、電纜容量大、線路走向復(fù)雜、線路所處的環(huán)境差等，電纜敷設(shè)一般采用地下（管、溝、直埋）或電纜通廊等方式。如果某一線路發(fā)生接地、短路、斷路等故障，較大的短路電流將導(dǎo)致電纜溫度迅速升高，極易發(fā)生火災(zāi)事故。同時(shí)會(huì)對(duì)一同敷設(shè)的其他電纜造成損壞，而使事故擴(kuò)大，導(dǎo)致停產(chǎn)，從而造成經(jīng)濟(jì)損失并產(chǎn)生安全隱患。

1.2.3 大型用電設(shè)備沖擊負(fù)荷引起的故障

鋼鐵企業(yè)有許多大型用電設(shè)備，在生產(chǎn)運(yùn)行中這些大型用電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的諧波，并產(chǎn)生無功沖擊負(fù)荷。這些諧波的產(chǎn)生使得供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、供電質(zhì)量下降，同時(shí)也易造成供電設(shè)備故障。

1.2.4 巡檢不到位與操作不當(dāng)引起的故障

變電站值守人員在對(duì)設(shè)備巡檢中，不能按要求進(jìn)行巡視，往往流行于形式，對(duì)運(yùn)行設(shè)備潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)掌握不夠，從而造成供電設(shè)備帶著隱患運(yùn)行，極易發(fā)生供電事故。另外在員工的日常操作中，存在著習(xí)慣性違章、麻痹大意的行為，對(duì)安全法規(guī)、操作規(guī)定、技術(shù)要求等各項(xiàng)管理制度不能嚴(yán)格執(zhí)行。隨著科技的進(jìn)步和供電設(shè)施裝備水平的提高，員工對(duì)電站的一些高科技設(shè)備不熟悉，不能熟練運(yùn)用和操作，特別是隨著電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視、報(bào)警處理等掌握不夠。

1.2.5 無人值守電站管理模式問題

一個(gè)中型鋼鐵企業(yè)，35kV和10kV變配電站多達(dá)幾十座，企業(yè)對(duì)這些電站的管理一般是采取無人值守、定期巡檢、統(tǒng)一調(diào)度的運(yùn)行模式。這種運(yùn)行模式的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)化集中管理，但也存在弊端。由于鋼鐵企業(yè)的高壓電機(jī)數(shù)量多、容量大，一般高壓設(shè)備的啟停都由生產(chǎn)廠負(fù)責(zé)，很多設(shè)備都是連鎖遠(yuǎn)程啟動(dòng)，聯(lián)系確認(rèn)環(huán)節(jié)較多。在設(shè)備檢修時(shí)，停電、確認(rèn)、掛牌等，需多部門專業(yè)人員聯(lián)系確認(rèn)，如果出現(xiàn)故障跳閘，處理時(shí)需多部門專業(yè)人員聯(lián)合查找、處理，因處理故障中各環(huán)節(jié)的交叉，使得處理時(shí)間被動(dòng)延長。

2 鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)故障應(yīng)對(duì)措施

2.1 加強(qiáng)變電站設(shè)備的管理

2.1.1 嚴(yán)格變電站設(shè)備操作

變電站的設(shè)備一般有四種狀態(tài)：一是運(yùn)行狀態(tài)，這些設(shè)備處于帶電狀態(tài)或通過操作即可帶電；二是熱備狀態(tài)，正常時(shí)斷路器斷開，隔離開關(guān)處于合閘位置，需要時(shí)即可操作通電，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；三是冷備用狀態(tài)，是指設(shè)備在斷開位置；四是檢修狀態(tài)，設(shè)備斷電并處于接地狀態(tài)，一般保護(hù)退出，并有明顯的檢修標(biāo)志。

根據(jù)這些設(shè)備的狀態(tài)，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備需要轉(zhuǎn)換狀態(tài)時(shí)，就需要進(jìn)行操作（我們稱為倒閘操作），這些操作包括一次設(shè)備的分合操作、保護(hù)裝置與安全自動(dòng)裝置狀態(tài)的改變、保護(hù)定值的調(diào)整等。這些操作必須遵守操作基本原則，如：被操作設(shè)備的書面確認(rèn)、操作過程順序、安全裝置是否正常等。同時(shí)對(duì)操作人員的操作過程也有較高的要求，如：操作制度的執(zhí)行、嚴(yán)格執(zhí)行操作與監(jiān)護(hù)的職責(zé)、操作設(shè)備的確認(rèn)、事故狀態(tài)下的穩(wěn)準(zhǔn)操作與防止事故的擴(kuò)大等?？傊O(shè)備操作是電站安全運(yùn)行的基本保證，也體現(xiàn)了操作人員的技術(shù)水平。

2.1.2 加強(qiáng)變電站設(shè)備的巡視檢查

變電站的巡視檢查是保證變電站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)工作。通過設(shè)備定期巡視檢查，值班人員就掌握了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就可及時(shí)采取相應(yīng)措施處理故障隱患，減少供電事故發(fā)生、縮小事故范圍、降低經(jīng)濟(jì)損失。巡視的種類一般分為正常巡視、全面巡視、特殊巡視等。

設(shè)備巡視檢查一般通過目測(cè)法、耳聽法、鼻嗅法、手觸法等發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷與隱患。值班人員通過定期巡視、檢查，觀察設(shè)備的外觀有無異狀，如：設(shè)備顏色有無變化，設(shè)備的表針指示、聲音、氣味是否正常，設(shè)備周邊有無雜物，設(shè)備本身或連接導(dǎo)電體溫度是否正常，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)變化是否在正常的范圍之內(nèi)等，來判斷設(shè)備的運(yùn)行是否正常。

為確保設(shè)備正常安全運(yùn)行，巡視檢查制度應(yīng)明確規(guī)定檢查的項(xiàng)目及內(nèi)容，巡視周期和檢查的路線，并做好明顯的標(biāo)志。巡視檢查的路線應(yīng)根據(jù)設(shè)備區(qū)域以及電氣設(shè)備的檢查項(xiàng)目和內(nèi)容制定。巡視檢查要做好記錄，防止漏查，要穿戴好勞保用品，檢查工器具要保證完好，巡視過程中嚴(yán)禁做與巡視無關(guān)的工作。

2.2 加強(qiáng)外部供電線路檢查和維護(hù)管理

2.2.1 加強(qiáng)外部供電線路檢查

對(duì)外部供電線路，首先要有明顯的標(biāo)識(shí)，維護(hù)人員要對(duì)線路的敷設(shè)走向位置明了，對(duì)線路環(huán)境清楚。在線路巡視中，要檢查線路周邊是否有開挖、積水、高溫、異味、碾壓、蓋板缺失或變形等異常情況，并做好檢查記錄，確保線路的運(yùn)行環(huán)境。其次，做好線路的運(yùn)行監(jiān)控，掌握線路的電流、溫度、絕緣等情況。再次，嚴(yán)格按要求進(jìn)行絕保試驗(yàn)、直流電壓試驗(yàn)等。通過巡查、監(jiān)控、試驗(yàn)保障外部供電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2 加強(qiáng)外部供電線路的維護(hù)管理

首先要防范線路的外力破壞，特別是施工挖掘?qū)€路的破壞，對(duì)需要在線路上或周邊施工作業(yè)的，要制定嚴(yán)格的管理辦法。其次加強(qiáng)線路清掃防腐，對(duì)電纜溝、電纜頭等位置處的積水、易燃物等要清理干凈。再次，嚴(yán)格按要求做好電纜線路的防火涂料、防火墻等措施，特別是進(jìn)出變電室、地下隧道、電纜通廊等場(chǎng)所的部位；對(duì)處于高溫環(huán)境下的電纜要有隔熱措施。

2.3 優(yōu)化鋼鐵企業(yè)電站運(yùn)行與管理模式

對(duì)鋼鐵企業(yè)高壓電站的安全運(yùn)行，需解決兩個(gè)問題：一是保證電站的安全運(yùn)行，二是供電管理與生產(chǎn)部門的協(xié)調(diào)問題。

2.3.1 完善電站的軟硬件設(shè)施

鋼鐵企業(yè)的變電站雖然數(shù)量大，但位置相對(duì)比較集中。目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了全方位的監(jiān)控，對(duì)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、異常預(yù)警、報(bào)警記錄、質(zhì)量分析、運(yùn)行環(huán)境、分析報(bào)表等進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電設(shè)備實(shí)施“四遙”操作（遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)）等。這些功能為供配電系統(tǒng)電站無人值守的可靠性提供了保證，在完善硬件的基礎(chǔ)上，通過軟件的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)電站無人值守運(yùn)行模式是完全可行的。

2.3.2 加強(qiáng)供電管理與生產(chǎn)部門的協(xié)調(diào)

在無人值守電站集中于電力調(diào)度的管理模式下，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，首先，電力調(diào)度人員要對(duì)生產(chǎn)工藝用電設(shè)備有充分的了解，要能夠通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。第二，嚴(yán)格按相關(guān)要求定期對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行巡檢，并做好記錄。第三，嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)聯(lián)系制度，無論是故障狀態(tài)還是檢修狀態(tài)，都要嚴(yán)格按照停、送電制度進(jìn)行，特別是故障停車時(shí)，即要檢查供電系統(tǒng)設(shè)備，更要檢查用電設(shè)備狀態(tài)。第四，加強(qiáng)供電管理與生產(chǎn)部門的聯(lián)系，調(diào)度人員要嚴(yán)密監(jiān)視設(shè)備啟、停操作過程和設(shè)備啟動(dòng)后的運(yùn)行狀態(tài)，特別是對(duì)關(guān)鍵大型設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視。第五，重視報(bào)警信號(hào)，特別是一些輕故障報(bào)警，要及時(shí)處理，防止事故擴(kuò)大。

3 結(jié)語

變電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理是鋼鐵企業(yè)供電管理部門的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，也是整個(gè)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的重要保障環(huán)節(jié)。因此需要強(qiáng)化變電站運(yùn)行、維護(hù)管理人員專業(yè)和安全知識(shí)的培訓(xùn)，嚴(yán)格規(guī)范變電設(shè)施的技術(shù)操作規(guī)程，建立、健全變電站運(yùn)行的有關(guān)管理制度，加強(qiáng)供電管理部門與生產(chǎn)部門的溝通聯(lián)系，促進(jìn)供配電系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

本文根據(jù)鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，梳理了鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)故障類別和故障引發(fā)的后果，重點(diǎn)分析了故障產(chǎn)生的原因。為提高鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行及故障的快速處理能力，本文提出了加強(qiáng)變電站設(shè)備的管理、加強(qiáng)外部供電線路檢查和維護(hù)管理、優(yōu)化鋼鐵企業(yè)變電站運(yùn)行與管理模式等應(yīng)對(duì)措施，以期為鋼鐵企業(yè)供電管理部門與生產(chǎn)部門提供參考和借鑒。