鋼鐵企業多樣化電源改造探討與實踐

衣曉莉，劉迎宇，闞 頌，盧忠亮

（1.鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部，2.鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司能源動力部，遼寧營口 115007）

前言

隨著鋼鐵企業市場運營優化，為增強產品競爭力，鞍鋼鲅魚圈分公司生產工序隨之調整，高爐產量增加，3 800 mm 中板線預計滿負荷運行，電網系統負荷增加導致主要電源供應點——220 kV 鋼鐵變3臺變壓器已經不能滿足分公司電力負荷要求和供電系統的穩定運行。煉鋼總降有4 臺變壓器，其中：1#、2#、3#變壓器（66/10 kV 50 MVA）和4#變壓器（66/35 kV 50 MVA）由范屯變電所供電，帶煉鋼現場全負荷運行，煉鋼區域增建一座LF 爐，需要增加一臺變壓器單獨供電。

1 負荷變化與電網結構分析

經電力負荷測算，為同時滿足高爐增產負荷、3 800 mm 中板線滿負荷運行、煉鋼區域增建一座LF爐負荷，需要220 kV 鋼鐵變投運第2 臺240 MVA 變壓器。對分公司電網結構和負荷分析，電力系統運行可能存在以下不足：①投運后2 臺變壓器在非經濟運行狀態運行；②煉鋼區域電源全部由同一電源點供電存在供電風險；③LF 爐工藝沖擊負荷大、電量負荷小的狀態，造成基本電費高電度電費低，不利于分公司成本控制；④如果增建一座LF 爐與原LF 爐一致，電源點同取自范屯變電所，將大大增加外購電成本。

結合電力負荷分析和電網結構調整，在220 kV鋼鐵變投運第二臺變壓器后，將煉鋼總降1#變壓器（容量為50 MVA）供電電源由范屯變電所改為220 kV 鋼鐵變供電，原LF 爐（4#變）、新增LF 爐（5#變）電源通過改造全部取自220 kV 鋼鐵變供電，增加220 kV 鋼鐵變2臺變壓器的負載率同時確保煉鋼區域兩路不同的電源點供電。

2 一次設備改造

根據現場情況勘察和設計，結合煉鋼總降現有運行方式如圖1所示。

圖1 煉鋼總降原運行方式示意圖

在現有煉鋼總降北側空地新建一座66 kV 配電室，配電室內放置3 套GIS 設備，分別作為煉鋼總降現有煉鋼LF 爐4#主變壓器、煉鋼總降1#主變壓器及新建LF 爐工程新增5#主變壓器的66 kV 一次設備。5#主變壓器室內的現有66 kV 設備（現4#主變壓器66 kV 一次設備）拆除，其內放置新建LF 爐工程新增5#主變壓器。將改造后煉鋼總降1#主變壓器66 kV 電源、5#主變壓器66 kV 電源均引自鋼鐵220 kV 變電站送鲅魚圈制氧總降變電所2#66 kV 保安電源（2#制氧線），19#塔T接，經電纜引至新設GIS設備，再經電纜接至主變一次側。再將改造后煉鋼總降4#主變壓器66 kV 電源引自鋼鐵220 kV 變電站送鲅魚圈制氧總降變電所1#66 kV 保安電源（1#制氧線），18#塔T 接，經電纜引至新設GIS 設備，再經電纜接至主變一次側。運行方式如圖2所示。

圖2 煉鋼總降改造后運行方式示意圖

3 二次設備改造

根據一次設備和現有綜保裝置配置，鋼鐵變配出線路1#、2#制氧線配置光纖縱差保護裝置與原鋼鐵變保護裝置保持一致，分別組屏放置于鋼鐵變、煉鋼總降主控室內。煉鋼總降1#、4#主變保護裝置功能不變，利用原有設備，各新增一套測控裝置接入新裝GIS信號及控制功能。新建5#主變壓器的主變縱差保護、后備保護、非電量保護及測控裝置，其中測控裝置能夠滿足同時接入原信號和新裝GIS信號及控制功能等。總降綜自監控系統做出相應修改，滿足運行要求。

4 增設雙電源功能及防護措施

鋼鐵企業具有連續生產特性，為保證變壓器供電的可靠性和連續性，供電電源煉鋼總降改造前1#、4#、5#主變由范屯系統供電的一次設備，通過本次設備改造增加3 套獨立供電的一次設備，在施工過程中進行二次接線的改造滿足2套獨立的一次設備使用一套保護裝置給一臺變壓器供電的設計，這樣在一路電源長期故障情況，通過二次接線改變，投運備用一次設備，給變壓器持續供電，。下面以本次改造的5#變為例，5#變電源可以實現兩種方式運行（運行圖如圖2所示）。

運行方式一：5#變電源來自1#制氧線，即1209開關送電、12609 開關斷開，5#變保護屏的保護端子、1209 匯控柜接線端子和12609 匯控柜接線端子保護連片相應改變。其中5#變保護屏的保護端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 處于導通狀態，5#變保護屏的保護端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 處于斷開狀態，具體接線見圖3。1209 匯控柜電流接線端子處于導通狀態見圖4。12609匯控柜電流接線端子處于斷開狀態見圖5。

圖3 5#變新GIS1209送電電流保護端子連片位置示意圖

圖4 1209送電GIS端子導通圖

圖5 12609送電GIS端子斷開圖

運行方式二：5#變電源來自煉鋼總降母線，即12609開關送電、1209開關斷開，5#變保護屏的保護端子、1209 匯控柜接線端子和12609 匯控柜接線端子保護連片相應改變。其中5#變保護屏的保護端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 處于導通狀態，5#變保護屏的保護端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 處于斷開狀態，具體接線見圖6。12609 匯控柜電流接線端子處于導通狀態見圖7。1209匯控柜電流接線端子處于斷開狀態見圖8。

圖6 5#變舊GIS12609送電電流保護端子連片位置示意圖

圖7 12609送電GIS端子導通

圖8 1209送電GIS端子斷開

通過二次接線與一次設備配合實現變壓器的雙電源功能，禁止運行過程中出現運行方式與保護接線不一致的情況，在分公司電力系統事故處理規程中規定，如特殊情況下需要進行改變運行方式時，將5#投運至煉鋼66 kV母線運行遵循以下規定：

（1）合上5#變壓器一次609、二次斷路器。

（2）合上2#LF 斷路器。注：將12609 斷路器GIS電流互感器端子連片接入保護屏，將1209 斷路器GIS 電流互感器端子連片斷開并可靠短接；防止倒閘操作時出現同一臺變壓器的兩個一次設備同時給變壓器供電情況，設置電氣聯鎖12609-3 與1209-3隔離開關、1209-03、12609-03接地開關不能同 合；1209-3 與12609-3隔離開關、1209-03、12609-03接地開關不能同合。

同時在運行規定中明確規定二次接線、運行方式倒換的注意事項。

5 結束語

通過煉鋼總降1#、4#、5#改造給設備改造、電網結構設計提供了新的思路，在電網安全穩定的前提下，不增加大量成本的設備改造時，通過二次回路的改接，增設測控裝置、增加聯鎖設置等方式使用電負荷電源多樣化，這樣既可以保證改造目的的達成，也可以使電源多樣化，增加用電負荷持續供電的穩定性，對生產運行、保產保供有促進作用。