廠區(qū)供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及研究

譚偉

摘 要：集團(tuán)公司新廠區(qū)占地面積為老廠區(qū)的2倍，用電設(shè)備容量大，電壓等級(jí)多。試驗(yàn)臺(tái)增加10 kV、30000 kW大型同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)品試車(chē)臺(tái)位，其他試驗(yàn)臺(tái)位容量范圍為800～6300 kW；同時(shí)，增加5座試車(chē)用高配室，車(chē)間變電所31個(gè)；試車(chē)電壓等級(jí)分為10 kV、6 kV、3 kV。新廠區(qū)供電系統(tǒng)方案既要滿(mǎn)足年產(chǎn)值的生產(chǎn)和試車(chē)要求，又要保證系統(tǒng)高可靠性、高穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文對(duì)新廠區(qū)供電系統(tǒng)方案進(jìn)行全面介紹，并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和完善，保證30000 kW電機(jī)正常運(yùn)行，系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)方案 供電質(zhì)量 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 可靠性

中圖分類(lèi)號(hào)：TM727.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0007-01

對(duì)于每個(gè)公司新廠區(qū)的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是一個(gè)極為復(fù)雜而且涉及面非常廣的課題，如何使供電系統(tǒng)利用率最大、改造成本最低，并且安全可靠是供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)初期需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

企業(yè)用電負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷指中斷供電造成人身傷亡在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)、對(duì)有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作有影響、發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況；二級(jí)負(fù)荷中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上有較大損失、對(duì)重要用電單位的正常工作有影響；三級(jí)負(fù)荷不屬于上述一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的。按照負(fù)荷分級(jí)，我公司應(yīng)為二類(lèi)負(fù)荷，為保證安全可靠用電，供電系統(tǒng)采用雙回路供電。

1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 中央變電所設(shè)計(jì)方案

一個(gè)廠區(qū)的中央變電所是整個(gè)供電系統(tǒng)的源頭和核心，廠區(qū)內(nèi)所有電力的分配和輸送都是從這里發(fā)起，本文中所設(shè)計(jì)的中央變電所包含三臺(tái)主變壓器。三臺(tái)主變?cè)黾踊ユi，同時(shí)只允許兩臺(tái)變壓器運(yùn)行，契約容量40000 kVA。此運(yùn)行方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）節(jié)約1#主變的基本電費(fèi)。（2）生產(chǎn)、試驗(yàn)同時(shí)計(jì)量，提高試驗(yàn)變壓器的功率因數(shù)。（3）6300 kW及以下試驗(yàn)電機(jī)可直接啟動(dòng)。

1.2 廠區(qū)供電系統(tǒng)電能穩(wěn)定性

中央變電所三臺(tái)主變穩(wěn)壓、重點(diǎn)車(chē)間變電所低壓穩(wěn)壓和關(guān)鍵設(shè)備局部穩(wěn)壓相結(jié)合，保證低壓用電設(shè)備電壓再額定電壓±7%范圍內(nèi)變化。中央變電站10 kV側(cè)進(jìn)行電容器無(wú)功補(bǔ)償，高壓電容器采用中性點(diǎn)不接地三角形接法；車(chē)間電容器分散補(bǔ)償和大負(fù)荷用電設(shè)備局部補(bǔ)償相結(jié)合，補(bǔ)償功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。重要車(chē)間采用密集型封閉母線供電，降低了車(chē)間供電系統(tǒng)壓降。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，定子車(chē)間在用電高峰期間，車(chē)間首末端電壓降只有3 V左右。我公司高次諧波負(fù)載較多，采用電容器串聯(lián)電抗器可提供一定量的高次諧波，將高次諧波電流抑制在局部范圍內(nèi)，防止高次諧波放大，減少了高次諧波污染。主要車(chē)間（轉(zhuǎn)子、定子、熱處理、辦公樓）12個(gè)變電所采用低壓聯(lián)絡(luò)。兩個(gè)變電所相鄰安裝，低壓聯(lián)絡(luò)投資小，兩個(gè)變電所作為互備用。

2 供電系統(tǒng)可靠性研究

高供電可靠性是提高供電質(zhì)量很重要的條件，為了做到高供電可靠性在設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)方案時(shí)采取如下措施和方法。

2.1 雙回路供電及母線互聯(lián)系統(tǒng)

從供電公司上一級(jí)變電所到沈鼓中央變電所采用66 kV甲、乙線雙回路供電，甲、乙線互為備用，保證了生產(chǎn)正常用電。廠內(nèi)安保設(shè)備及重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備（如消防系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)）采用雙電源供電。中央變電所及車(chē)間變電所同電壓等級(jí)設(shè)置聯(lián)絡(luò)，線路故障時(shí)可快速切換回路，保證正常用電。

2.2 繼電保護(hù)設(shè)備安全穩(wěn)定，系統(tǒng)考慮到冗余保護(hù)控制，實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行

中央變電所各種繼電保護(hù)齊全，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保證高壓供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。主變采用主保護(hù)及后備保護(hù)相結(jié)合的保護(hù)方式，饋線采用線路保護(hù)。

我公司試車(chē)頻繁，而且經(jīng)常會(huì)將大功率設(shè)備用小功率試車(chē)臺(tái)位試車(chē)，這樣對(duì)供電系統(tǒng)威脅最大，易造成對(duì)應(yīng)供電系統(tǒng)損壞。采用合理的速斷保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)，避免大電機(jī)啟動(dòng)期間大電流沖擊導(dǎo)致供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘，保證了供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.3 試車(chē)臺(tái)位安全供電系統(tǒng)

試驗(yàn)臺(tái)位較多，采用電氣控制保證安全試車(chē)，避免錯(cuò)開(kāi)臺(tái)位的現(xiàn)象發(fā)生。采用請(qǐng)求合閘、允許合閘、遠(yuǎn)程/本地合閘控制。當(dāng)中控室發(fā)出請(qǐng)求合閘信號(hào)后，配電室對(duì)應(yīng)的高壓開(kāi)關(guān)柜的請(qǐng)求合閘指示燈亮，工作人員按要求完成操作后，在中控室才能合閘。

2.4 工藝安保系統(tǒng)

試車(chē)工藝約束起車(chē)、停車(chē)，工藝性跳閘消除了工藝性缺陷造成產(chǎn)品損壞情況的發(fā)生。（1）試車(chē)條件停機(jī)，試車(chē)時(shí)因油溫、油壓、水壓等工藝條件不滿(mǎn)足調(diào)試車(chē)條件，電機(jī)不能起動(dòng)。（2）試車(chē)工藝停機(jī)，試車(chē)期間因工藝條件缺陷（冷卻水中斷），電機(jī)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。（3）試車(chē)安全停機(jī)，在試車(chē)臺(tái)位、中控室、高配室安裝緊急停車(chē)按鈕，緊急情況按下按鈕可立即停機(jī)。

3 供電系統(tǒng)電能質(zhì)量研究

供電質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)為：電壓、頻率和諧波畸變率。在工廠供電主要是電壓和波形。

3.1 電壓質(zhì)量

系統(tǒng)電壓根據(jù)負(fù)荷情況白天和夜間會(huì)有較大波動(dòng)，同時(shí)，廠區(qū)內(nèi)供電線路長(zhǎng)，低壓供電線路壓降大。為使高壓供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)范圍在±5%內(nèi)，低壓供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)范圍在±7%內(nèi)，需采取有效的措施進(jìn)行穩(wěn)壓，其穩(wěn)壓措施如下：

（1）中央變電所主變采用三繞組有載自動(dòng)調(diào)壓變壓器，有載自動(dòng)調(diào)壓器分16檔。每檔電壓調(diào)整是1.25%Ue，可以將偏離額定電壓±10%的電壓調(diào)整到額定電壓。（2）重點(diǎn)車(chē)間變電所設(shè)置低壓自動(dòng)穩(wěn)壓器，在轉(zhuǎn)子、定子、齒輪車(chē)間設(shè)置五臺(tái)感應(yīng)式調(diào)壓器。穩(wěn)壓精度±5%，穩(wěn)壓范圍±15%。（3）轉(zhuǎn)子、定子車(chē)間低壓干線采用密集型封閉母線供電，降低供電線路阻抗值。（4）關(guān)鍵進(jìn)口設(shè)備采用但臺(tái)設(shè)備穩(wěn)壓。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，供電系統(tǒng)運(yùn)行正常，滿(mǎn)足公司生產(chǎn)及大電機(jī)試驗(yàn)要求，運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。經(jīng)過(guò)多次30000 kW電機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)品試驗(yàn)，供電系統(tǒng)滿(mǎn)足電機(jī)啟動(dòng)及全功率運(yùn)行要求，大電機(jī)啟動(dòng)期間對(duì)66 kV電壓降為7%，10 kV電壓降為13%，對(duì)系統(tǒng)沖擊較?。煌瑫r(shí)，產(chǎn)品在廠內(nèi)通過(guò)此系統(tǒng)起動(dòng)運(yùn)行成功，為用戶(hù)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品拖動(dòng)供電系統(tǒng)及拖動(dòng)方式提供了重要的設(shè)計(jì)依據(jù)。本方案設(shè)計(jì)備用回路滿(mǎn)足新增車(chē)間回路及容量要求，方案擴(kuò)展性較強(qiáng)。隨著廠區(qū)不斷新增供電回路，備用回路數(shù)量滿(mǎn)足要求；供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，靈活性強(qiáng)，每年節(jié)約基本電費(fèi)456萬(wàn)元，力率電費(fèi)12萬(wàn)元；供電系統(tǒng)繼電保護(hù)靈活可靠，動(dòng)作準(zhǔn)確，未出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象及誤動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

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