基于供電可靠性的系統單元結構優化

王振球 張曉婷

(濟南鋼鐵股份有限公司 能源動力廠，山東 濟南250101)

1 事故簡介

2013 年1 月份濟鋼集團發生了一起較大的停電事故， 三降壓變電所來110KV I 母線電源失電、1 號、2 號主變35KV、10KV 電源消失信號，確認是110KV 歷鋼I 線失電，造成三降壓1、2 號主變停電。氣體公司當時運行2#、3#、4# 制氧機機組，2#、3# 制氧機主電源和輔助電源均出自上述兩臺變壓器，4# 制氧機機組的高壓電源來自另一降壓變電所， 控制回路及高壓冷卻水系統卻是由三降壓1#、2# 主變供電，三降壓的停電事故，影響到全部制氧機組停運，氮氣、氧氣停產，從而造成整個公司的多道工序被迫停產。

2 事故原因分析

事故之前，4# 大制氧機高壓主供電源3322# 來自五降壓，基于檢修及施工方便等原因，4# 大制氧機的控制回路及高壓冷卻水系統取自離其最近的三降壓S3101# 及S3202#，由于三降壓1、2 號主變停電導致4# 大制氧的控制回路及冷卻水系統失電，冷卻水停供，空壓機停轉，導致4# 大制氧被迫停機。 雖然主供電源沒有影響，但是輔助系統的斷電，還是導致制氧機組的停機。 為了改進這種主供與輔助線路的相互交叉，彼此影響，導致設備被迫停機的情況發生，實現主、輔一條線路供電，既線路的模塊化、單元結構優化，特提出以下方案。

3 基于供電可靠性的配網優化規劃

3.1 配網優化規劃思路、優化目標及原則

3.1.1 配網優化規劃思路

結合濟鋼電力系統現狀，確定遠景高壓配電網最終網架，并對近期高壓配電網優化改造,使高壓配電網處于最優化運行,調度靈活。

3.1.2 高壓配電網優化目標及原則

1）在合理供電半徑范圍內,盡可能均衡各變電所的主變負載率,由此降低配網運行損耗、提高電壓水平。

2）加強電網的聯絡,盡可能形成由不同變電所電源構成的雙環網接線,以提高負荷轉移能力。

3.2 饋線模塊化、單元結構優化規劃

3.2.1 線路模塊化、單元結構優化的目標

饋線模塊化、單元結構優化是指從主變電所進線到最終用戶用電設備之間的高低饋電線路模塊化、單元化，其內容可以歸納為二大方面：①正常情況下的用戶檢測、運行優化，杜絕高低壓一條線停，而造成全線停電的情況；②事故狀態下的故障檢測、故障隔離、轉移和恢復供電控制。

3.2.2 線路模塊化、單元結構優化的規劃原則

線路模塊化、單元結構化是配電網優化結構的重要組成部分。 要實現饋線自動化、單元化，需要合理的配電網結構，具備環網供電的條件；各環網開關、負荷開關和配電站內開關的操作機構必須具有遠方操作功能。

3.2.3 線路模塊化、單元結構優化的實現原則

線路的模塊化、單元化，優點在于高、低供電，不會互相交叉斷送電，一路全停，馬上啟用備用線路供電。

4 事故線路的模塊化、單元結構優化

4.1 三降壓變電所

事故前三降壓的運行方式為歷鋼Ⅰ線供110kvⅠ母線帶1#、2#主變，35kvⅠⅡ母線、10kvⅠⅡ母線分段運行； 韓鋼線供110kvⅡ母線帶3#、4# 主變，35kvⅢⅣ母線、6kvⅠⅡⅢⅣ母線分段運行；韓鋼Ⅱ線處于熱備。

針對上述運行方式的弊端，事故后三降壓的運行方式更改為歷鋼Ⅰ線供110kvⅠ母線帶1#、3# 主變，35kvⅠⅢ母線、10kvⅠ、6kvⅠⅢ母線分段運行； 韓鋼線供110kvⅡ母線帶2#、4# 主變，35kvⅡⅣ母線、10kvⅡ、6kvⅡⅣ母線分段運行；韓鋼Ⅱ線處于熱備。

4.2 氣體公司

氣體公司自三降壓6KV 進線18 條、10KV 進線6 條、35KV 進線4條；自五降壓35KV 進線1 條；隨著十一五項目投產，進線有所增加。

4.2.1 十一五項目投產前， 三降壓保持現運行方式不變，110KV 歷鋼1 線帶1#、3# 變壓器，110KV 韓鋼線帶2#、4#變壓器。 氣體公司線路：1＃兩萬制氧機S3104（1#主變）帶全所，S3205 備用；2＃兩萬制氧機S1133（1#主變） 帶全所，S1236 備用；3＃ 兩萬制氧機S3202 （2# 主變） 帶全所，S3101 備用；4＃ 兩萬制氧機五降壓3322 帶全所，S3404 備用；5＃ 四萬氮壓機啟動裝置自本體低壓室Ⅰ段引一路電源在開1＃ 氮壓機時使用。 其他線路運行方式不變。

4.2.2 原3#、4# 泵房（供3#、4#、5# 制氧機）供電電源由3# 兩萬制氧機本體水處理出線1、出線2 提供改至4# 兩萬制氧機本體提供，水處理2# 出線由4# 兩萬制氧機本體Ⅱ段由備用柜提供， 水處理1# 出線由4# 兩萬制氧機本體Ⅰ段提供。

4.2.3 保安用電：自3# 兩萬低壓室Ⅱ段提供一路電源供1# 兩萬液體蒸發泵作為備用，改造控制回路、主回路。 自1# 兩萬低壓室Ⅰ段提供一路電源供3# 兩萬液體蒸發泵作為備用，改造控制回路、主回路。

5 運行安全可靠性比較

線路優化前：正常運行方式負載的高壓供電與二次控制回路交叉供電，因一條線路故障跳閘，而造成負載被迫全面停機。主輔線路的相互獨立，互相影響大，二者安全可靠性均大大降低。

線路優化后：主輔線路的單元化，大大提高了負載運行的安全可靠性。正常運行方式環形供電，主輔一條線，使變電所高壓出線的平均負載率提高并消除了重載線路；變電所之間、變電所內主變之間的負荷分配合理均衡； 通過優化規劃可有效地提高濟鋼配電網供電能力，負載停機事故率幾乎降為0，供電可靠性大大提高。

6 結論

1）此次故障的發生說明任何技術細節上的疏忽都可能釀成較大故障。 需要在技術改造的時候，多考慮安全因素。

2）濟鋼供電電網線路以模塊化、單元化為發展方向,通過配電網架接線方式的調整以及線路自動化、單元化的布局,降低了事故發生的概率；并可消除變配電站出線的并倉情況；使變電所高壓出線的平均負載率提高并消除了重載線路；變電所之間、變電所內主變之間的負荷分配合理均衡；通過優化規劃可有效地提高濟鋼配電網供電能力,減少故障停電時間,從而提高了配電網的供電可靠性。

［1］楊以函.電力系統基礎[M].北京：水利電力出版社，1986.

［2］鋼鐵企業電力設計編委會.鋼鐵企業電力設計手冊（下）[M].北京：冶金工業出版社，1996.