軋鋼廠供配電系統優化設計與常見故障應對探討

摘 要：為了實現軋鋼廠配電系統的低電壓損耗、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等提供了變配電所的主接線設計方案，提出了采用低壓聯絡線聯絡一臺變壓器的方案，解決車間負荷小但負荷可靠性要求高的問題。實現安全、可靠、優質、經濟的供電系統為設計目的，完成對某鋼鐵車間供配電系統的設計。同時對軋鋼廠供配電系統時常出現的故障做出了淺析。

關鍵詞：軋鋼廠供配電系統；優化設計；故障應對

1 軋鋼廠供配電系統優化設計

1.1 負荷的計算

通過統計，我們可以計算出來負荷，供電設計的根本設計基礎，是按照發熱的各項條件選擇供電系統中的元件。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的多，同時，負荷也時常在變化。影響負荷的因素通常有：能源的各種供應情況、設備的相關性能、生產的組織等。電力負荷的確定對于其他的環節的影響也相當重要，如選擇變壓器的容量、供電網絡等都提供了相關重要依據。電氣設備和導線的經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約、提高有關設備的壽命。負荷的正確計算就直接影響了供電系統是否合理。所以要使得軋鋼廠的供電設備得到優化，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、母線、電流互感器及電壓互感器等主要電氣設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、靈活性與經濟性等均有密切關系。確定變電站主接線形式方案是工業供電設計中的重要部分之一。

根據車間的情況，可設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，其高壓側一般采用無母線的結構。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生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關，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優化的一個重要環節。變電所中主變壓器的容量應按照變電所的負荷總容量及主變壓器的臺數和運行方式確定，還應考慮5～10年的發展規劃[1]。主變壓器應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該相同。工礦企業變電所主變壓器的臺數，應根據負荷的重要程度確定。對于有一、二類負荷的工礦企業的一、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構

根據具體情況的不同，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，且總容量不宜超過10kW。總的來說，樹干式系統投資較省，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，電纜型號應根據線路的額定電壓、環境條件、敷設方式和用電設備的特殊要求等條件選擇。電纜連續允許的載流量，應按敷設處的周圍介質溫度進行效正。

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。連續有效的電的供應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。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。可能是由于正常的設備的絕緣被電壓擊穿、絕緣老化、或者設備本身不合適。在設備操作過程中，工作人員操作不當，未按照規定的程序操作機器等原因，也有可能造成設備的短路。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；對供電系統造成了產生極大的危害。即短路時要產生很大的電動同時產生很高的溫度，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運行的穩定性，可使并列運行的發電機組失去同步，造成系統解列。單相短路，其電流將產生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設備等產生干擾，影響其正常運行，甚至使之發生誤動作。

2 軋鋼廠供配電系統優化設計與常見故障應對探討

2.1 軋鋼廠供電系統間歇波問題探討

間諧波是固波變流器供電時的特有現象，間諧波頻譜寬度與電機的轉速有關，即和供電頻率有關，電機轉速越高，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，系統中肯定存在諧波和間諧波，對這種供電系統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，要根據負荷沖擊特性和周波變流器供電的電動機調速范圍正確計算供電系統中的諧波的間諧波電流，對濾波器進行初步設計，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生的諧波和間諧波進行測量，測量數據可以作為設計濾波器的主要依據，對于高閃（≥7）[3]，諧波及其附近的間諧波，一般設計二階高通濾次器，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，以設計C型高通濾波器為好，個別諧波電流較大的頻率可設計單調濾波器。

2.2 軋鋼廠配電系統設計直擊雷的防護

在變電所屋頂裝設避雷針或者避雷帶，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FS4-10型閥式避雷器。引線采用的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網焊接相連，上與避雷器接地螺栓相連。在10kV高壓配電室內裝設GG-1A（F）-54型開關柜，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[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003.

[2]張學成.工礦企業供電設計指導書[M].北京：北京礦業大學出版社，1998.

[3]陳曉東.電流型變流器產生的諧波和間諧波電力系統高次諧波[Z].

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