徐燕敏

(中冶东方工程技术有限公司上海分公司,上海 201065)

冷轧钢厂供配电设计

徐燕敏

(中冶东方工程技术有限公司上海分公司,上海 201065)

简单叙述了拥有五机架连轧机等机组的钢厂的全厂电气设计,全厂设置35kV总降变电站及10kV变电站各一座,10kV侧采用单母线分段,2套SVG装置。

变电站 继电保护 无功功率补偿 微机监控

1 工程概况

该项目位于山东省滨州市,工程为年产120万吨薄板新建项目,主要生产机组有五机架连轧机组一条、单机架可逆机组一条、推拉式酸洗机组2条、连续式退火机组一条、薄板镀锌机组一条。目前国内民营钢厂拥有五机架连轧机组及其众多配套机组的企业为数不多。项目建成后,在山东地区的冷轧行业将处于领先水平。

2 变电站供电范围

35kV总降变电站为厂区主要建筑:酸洗车间、单机架车间、连轧车间、退火车间、镀锌车间、公辅设施区域以及办公楼供电。

3 35kV总降变电站供电负荷

35kV总降变电站2路电源进线,引自附近110/35变电站。架空进线,进入厂区后排管敷设,用电负荷见表1。

4 供电系统主接线方案选择

方案一:全厂仅设一座变电站,2台35/10kV降压变压器。高压侧2路电源供电,不设桥联。10kV侧单母线分段。

该主接线方案特点:(1)配电采用放射式,管理集中,无功在10kV母线集中补偿。(2)沟内电缆出线多,部分路段跨马路,后续二期工程电缆敷设较困难。

方案二:全厂除总降变电站(厂区西侧)外另再设一座10kV变电站(厂区北侧)。

其中10kV变电站为其附近的退火车间、镀锌车间、办公楼、彩涂车间供电。

该主接线方案特点:(1)厂区西侧及北侧各车间就近供电,电缆敷设简单。(2)管理分散,需在2站分别管理。(3)厂区东北角预留场地除彩涂车间用地还可新建一个双跨车间,供电的可扩展性加强。

对方案一、二的特点对比以及考虑整个供电系统设计合理性、管理成本、土建施工、占地面积以及后续工程扩建的灵活性等各方面比较,由业主、当地供电距及设计院共同确认采用方案二。

5 全厂供电系统主接线设计

35kV总降变电站系统图:采用放射式供电,向附近各个车间变压器分别送10kV电源,总降变电站共设有3个电缆出口井与室外电缆沟连接。

10kV变电站系统图:采用放射式供电,向附近各个车间变压器分别送10kV电源,变电站共设有2个电缆出口井,其中一个与室外电缆沟连接。(如图1)

6 系统无功补偿方案的确定

本系统供电变压器较多,感性负载多,无功损耗大以及各生产机组由于使用了大量的整流装置,同时还产生了大量高次谐波,主要谐波源有连轧机组以及单机架机组,在补偿无功的同时还需要对这些谐波进行治理。因此选择在10kV侧设置集中的无功补偿及消谐装置(SVG+FC)。通过专业谐波治理厂家对本工程的各机组参数进行计算,确定了补偿容量及对5次、7次谐波两个通道进行滤波处理。每段母线安装一组SVG+FC,系统图如图2。

该套装置与35kV总降变电站一体布置,以使补偿以及滤波效果最大化。10kV变电站由于距总降变电站较远以及其负荷以线性负荷居多,补偿方案确定为各变压器低压侧就地分散补偿,10kV侧不再设置补偿装置,由总降变电站适当考虑其少量的非线性负荷补偿及滤波。

7 35/10kV继电保护

继电保护配置表如表2。

所有继电保护信号通过通信电缆送至本站的计算机监控系统,继电保护采用微机综保装置,由计算机集中控制,可进行远程/就地操作。

8 主要设备选用

(1)35/10kV变压器:三相双线圈节能低损铜线油浸风冷无励磁电力变压器、35±2x2.5%/10.5kV、20000kVA;(2)10/0.4kV变压器:三相双线圈节能低损铜线油浸空冷无励磁电力变压器、10±2x2.5%/0.4kV;(3)35kV开关柜:金属铠装、真空断路器、40.5kV、1600A、31.5kA;(4)10kV开关柜:金属铠装、移开式、真空断路器、12kV、1250A、31.5kA;(5)220V直流电源:硅整流电源、65Ah阀控密封式铅酸蓄电池。

表1用电负荷表

表2

图1

图2

9 变电站微机保护监控系统

全厂配置一套完整的变电站综合自动化监控系统,10kV变电站通过总线接口送至总降变电站计算机系统。变电站所有的控制、监视、测量和报警功能均通过计算机监控系统来完成,为确保变电站安全可靠运行,监控微机采用双机热备方式。同时,各设备均可通过远程/就地切换开关,实现手动操作。监控系统可以满足遥信、遥测、遥控、及遥调的功能。所有实时采集的信号均可以流程图、曲线、报表等形式反映和存储,并在只读硬盘上备考。

10 全厂变配电站布置

总降变电站布置在厂区西侧,为一单层建筑,由2座35/10kV变压器室、高压配电室(35kV、10kV共室)、SVG控制室、电抗器室、监控中心、备件室组成。由该变电站馈出10kV电源至单机架变电站(4座变压器室);酸洗变电站(4座变压器室);五机架连轧变电站(9座变压器室)。

10kV变电站布置在厂区北侧与退火变电站一体布置,单层建筑。由该变电站馈出10kV电源至退火变电站(4座变压器室)、镀锌变电站(6座变压器室)、办公楼箱式变电站。

车间变电站变压器室与低压电气室一体布置,均为单层建筑。变压器采用油浸变压器,不单独设事故油池。变压器室形式采用附设、高式布置,与相应车间贴临建造。电缆敷设通过电缆沟至车间内。

五机架连轧机变电站由于变压器、传动柜、低压配电柜数量多,电缆敷设仅靠电缆沟已无法满足《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007相应要求,故对其专门设置一地下电缆层,位于相应电气室正下方。该地下电缆层面积大(大于500平方米),根据《钢铁冶金企业设计防火规范》GB50414-2007相应要求,对其设置了通风机房、防火墙、防火门以及细水雾喷淋消火装置。

11 全厂电缆敷设

厂区室外电缆敷设采用电缆沟,室内电缆敷设采用电缆沟和桥架的形式。该工程所在地地下水位为-0.5米,室内外电缆沟接口处设置电缆集水井,电缆沟壁除土建采取防水做法外,还根据《电缆敷设》图集D101-1~7要求,每隔50米沟内设置一个集水坑就近与集水井连接,全长电缆沟底设置i=0.5%的坡度,沟内电缆敷设排放整齐、美观,沟底无杂物,最大限度地保证沟内积水通畅。总降变电站共设3个电缆出口,至北侧10kV变电站及单机架轧机合用一条电缆沟;至五机架连轧机、2个酸洗机组合用一条电缆沟;至公辅电气室一条电缆沟。各车间内桥架隐蔽安装在行车梁下面的钢结构架内,美观的同时节约了电缆支架的安装材料。

12 全厂防雷、接地

各车间采用钢结构彩钢板屋面,根据屋面钢板厚度确定是否需要单独安装接闪器。本工程车间属于第三类防雷建筑,车间屋面采用厚度为0.8mm的镀锌板,满足作为接闪器的要求。车间附属电气室防雷根据滚球法计算确定;总降变电所单独设置避雷针2根。全厂采用联合接地,接地电阻不大于1欧姆。

13 厂区照明

厂区道路照明灯具采用灯杆高9米的高压钠灯,接地系统采用TN-S,照明回路配有RCD,每个灯具重复接地,照明配电箱内设置手动及自动模式,自动模式下采用光控装置控制照明回路开合。

14 结语

在国内民营钢铁企业中,同时拥有五机架连轧机组、单机架机组、连续退火机组、酸洗机组、镀锌机组等数条配套机组的企业还为数不多,其工艺布置、工厂配电都有不少的问题及困难,本文以具体实例为类似工程提供一个设计思路。文中所举实例2011年建成并投入生产,运行至今,无重大问题。实际证明,该套配电系统是可靠、经济、合理的。

[1]钢铁企业电力设计手册.冶金工业出版社.

[2]工业与民用配电设计手册.第三版.

[3]鞍山荣信电力电子股份有限公司SVG相关技术资料.

[4]钢铁冶金企业设计防火规范.

[5]继电保护和安全自动装置技术规程.

Introduced the electrical design of the steel plant,there are the continuous mill of five frame and other production line in the steel plant.A 35kV substation and a 10kV substation in the steel plant。The 10kV bus using two single bus,there are two device of SVG in the steel plant.

substation Relay protection reactive power compensation microcomputer monitoring