軋鋼廠供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與常見故障應(yīng)對探討

摘 要：為了實現(xiàn)軋鋼廠配電系統(tǒng)的低電壓損耗、高強度的絕緣子支柱和提高配電的可靠性能。文章根據(jù)軋鋼廠供電電源和用電負荷的實際情況及機電修車間的負荷性質(zhì)等提供了變配電所的主接線設(shè)計方案，提出了采用低壓聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)一臺變壓器的方案，解決車間負荷小但負荷可靠性要求高的問題。實現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的供電系統(tǒng)為設(shè)計目的，完成對某鋼鐵車間供配電系統(tǒng)的設(shè)計。同時對軋鋼廠供配電系統(tǒng)時常出現(xiàn)的故障做出了淺析。

關(guān)鍵詞：軋鋼廠供配電系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；故障應(yīng)對

1 軋鋼廠供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

1.1 負荷的計算

通過統(tǒng)計，我們可以計算出來負荷，供電設(shè)計的根本設(shè)計基礎(chǔ)，是按照發(fā)熱的各項條件選擇供電系統(tǒng)中的元件。通常取半小時平均最大負荷P30（亦即年最大負荷）來作為計算負荷，負荷的計算情況復雜，同時影響負荷的因素也相當?shù)亩啵瑫r，負荷也時常在變化。影響負荷的因素通常有：能源的各種供應(yīng)情況、設(shè)備的相關(guān)性能、生產(chǎn)的組織等。電力負荷的確定對于其他的環(huán)節(jié)的影響也相當重要，如選擇變壓器的容量、供電網(wǎng)絡(luò)等都提供了相關(guān)重要依據(jù)。電氣設(shè)備和導線的經(jīng)濟合理也受到負荷的直接影響。負荷的大小、影響了導線的大小。過大、則必定造成相關(guān)資源的浪費。過小、又會造成電能的損耗。所以為了保證資源的節(jié)約、提高有關(guān)設(shè)備的壽命。負荷的正確計算就直接影響了供電系統(tǒng)是否合理。所以要使得軋鋼廠的供電設(shè)備得到優(yōu)化，首先要正確合理的計算軋鋼廠的負荷。

1.2 多種變配電所的主接線方案的選擇

變電站的主接線是由電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器及電壓互感器等主要電氣設(shè)備以及連接導線所組成的電路，用以接受和分配電能。由于系統(tǒng)電壓和負荷等級不同，變電站的主接線有多種形式。確定變電站主接線形式方案對變電站電氣設(shè)備選擇、變電站配電裝置以及變電站運行的可靠性、靈活性與經(jīng)濟性等均有密切關(guān)系。確定變電站主接線形式方案是工業(yè)供電設(shè)計中的重要部分之一。

根據(jù)車間的情況，可設(shè)計了兩種方案進行比較，可以采用了一臺變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的結(jié)構(gòu)。這種主接線采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，同時高壓斷路器都配有繼電保護裝置，在變電所發(fā)生短路和過負荷時均能自動跳閘，而且在短路故障和過負荷情況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復供電的時間大大縮短；另一種方案是采用裝有兩臺主變壓器的小型變電所。這種主接線的供電可靠性較高。當任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即使得整個變電所的供電得到迅速的恢復，保證軋鋼廠的正常供電、保證工廠的正常運作。

1.3 主變壓器的選擇

如何確定主變壓器室軋鋼廠配電系統(tǒng)優(yōu)化的一個重要環(huán)節(jié)。變電所中主變壓器的容量應(yīng)按照變電所的負荷總?cè)萘考爸髯儔浩鞯呐_數(shù)和運行方式確定，還應(yīng)考慮5～10年的發(fā)展規(guī)劃[1]。主變壓器應(yīng)選擇低壓損耗變壓器，同一變電所中的幾臺主變壓器的型號和容量應(yīng)該相同。工礦企業(yè)變電所主變壓器的臺數(shù)，應(yīng)根據(jù)負荷的重要程度確定。對于有一、二類負荷的工礦企業(yè)的一、二類負荷用電，并不得少于變電所總計算負荷的80%或70%。

1.4 供配電線路的接線及其結(jié)構(gòu)

根據(jù)具體情況的不同，可以選擇幾種不同形式的接線，樹干式接線：配電設(shè)備和導線材料耗用較少，運行靈活性好，特別是采用封閉式母線槽時；但干線故障時影響范圍大，供電可靠性較低；一般用于用電設(shè)備容量不很大、布置較均勻的場合，例如對機械加工車間的中小機床設(shè)備供電以及對照明燈具供電等，均采用樹干式接線。鏈式接線：它實質(zhì)上是一種樹干式接線，適用范圍與樹干式相似，但鏈式相連的用電設(shè)備一般不宜多于5臺，鏈式相連的配電箱不宜多于3臺，且總?cè)萘坎灰顺^10kW?？偟膩碚f，樹干式系統(tǒng)投資較省，但負荷支接點多，檢修和事故時停電面大，一般適用于對三級負荷供電。

1.5 導線和電纜的選擇

架空線路導線宜采用鋁導線，但不得采用單股的鋁導線，一般是采用鋁合金如鋼芯鋁導線。在對導線有腐蝕使用的地段，宜采用防腐型導線。越過樹林以及通道擁擠場所的1kV及以下線路，宜采用架空絕緣線[2]。在電纜的選擇上，電纜型號應(yīng)根據(jù)線路的額定電壓、環(huán)境條件、敷設(shè)方式和用電設(shè)備的特殊要求等條件選擇。電纜連續(xù)允許的載流量，應(yīng)按敷設(shè)處的周圍介質(zhì)溫度進行效正。

1.6 短路電流計算

軋鋼廠的運作，需要用電負荷不停的對工廠進行供電。連續(xù)有效的電的供應(yīng)對軋鋼廠的運作和效率的保證起著重要的作用。他是保證軋鋼廠一切工作順利進行的首要保證，是其它一切工作開展的前提和基礎(chǔ)。但是由于負荷各種原因，難免會造成工程的短路。軋鋼廠短路可能是由于各種原因造成的?？赡苁怯捎谡５脑O(shè)備的絕緣被電壓擊穿、絕緣老化、或者設(shè)備本身不合適。在設(shè)備操作過程中，工作人員操作不當，未按照規(guī)定的程序操作機器等原因，也有可能造成設(shè)備的短路。天空中的飛鳥落在電線之間，也有可能造成短路，或者設(shè)備間的電纜被鳥獸咬斷。也是導線短路的一個原因。

短路后，短路電流比正常電流得多；對供電系統(tǒng)造成了產(chǎn)生極大的危害。即短路時要產(chǎn)生很大的電動同時產(chǎn)生很高的溫度，從而使故障元件、短路電路中的其它元件受到損壞。短路時電壓會驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。短路很可能會造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的損失也越大；嚴重的短路還有可能會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。單相短路，其電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。

2 軋鋼廠供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與常見故障應(yīng)對探討

2.1 軋鋼廠供電系統(tǒng)間歇波問題探討

間諧波是固波變流器供電時的特有現(xiàn)象，間諧波頻譜寬度與電機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，即和供電頻率有關(guān)，電機轉(zhuǎn)速越高，電機供電電流的頻率越高，間諧波頻帶越寬。

當供電系統(tǒng)中有較大的沖擊性負荷或帶有周波變流器供電負荷時，系統(tǒng)中肯定存在諧波和間諧波，對這種供電系統(tǒng)的諧波治理問題比較復雜，這里只講幾點必須要注意的問題，諧波計算，要根據(jù)負荷沖擊特性和周波變流器供電的電動機調(diào)速范圍正確計算供電系統(tǒng)中的諧波的間諧波電流，對濾波器進行初步設(shè)計，諧波和間諧波測量，在可能的情況下，選用具有間諧波測量分析功能的儀器對負荷產(chǎn)生的諧波和間諧波進行測量，測量數(shù)據(jù)可以作為設(shè)計濾波器的主要依據(jù)，對于高閃（≥7）[3]，諧波及其附近的間諧波，一般設(shè)計二階高通濾次器，濾波效果較佳，對低次（<7），諧波及其附近的間諧波，為減小基波損耗，提高濾波效果，并有效地避免諧振，以設(shè)計C型高通濾波器為好，個別諧波電流較大的頻率可設(shè)計單調(diào)濾波器。

2.2 軋鋼廠配電系統(tǒng)設(shè)計直擊雷的防護

在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或者避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。在10kV電源進線上裝設(shè)FS4-10型閥式避雷器。引線采用的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地螺栓相連。在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)GG-1A（F）-54型開關(guān)柜，其中配有LB4-10型避雷器，靠近變壓器，防護雷電波入侵[1]。

參考文獻

[1]劉滌塵，王明陽，吳政球.電氣工程基礎(chǔ)[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003.

[2]張學成.工礦企業(yè)供電設(shè)計指導書[M].北京：北京礦業(yè)大學出版社，1998.

[3]陳曉東.電流型變流器產(chǎn)生的諧波和間諧波電力系統(tǒng)高次諧波[Z].

作者簡介：高林（1986，6-），男，漢，四川瀘州電氣技術(shù)員，助理工程師，本科學歷，重慶鋼鐵股份有限公司電氣工程，電力系統(tǒng)供配電。