10KV供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

10KV供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

通過(guò)對(duì)邯鋼新區(qū)煉鋼變電站幾起短路放炮事故及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)分析,指出煉鋼變電站10KV系統(tǒng)存在對(duì)地電容電流過(guò)大,現(xiàn)有的消弧線(xiàn)圈裝置不能有效的補(bǔ)償接地電容電流,從而引起弧光過(guò)電壓及相間短路放炮事故。并提出對(duì)現(xiàn)有的消弧線(xiàn)圈擴(kuò)容及運(yùn)行方式調(diào)整的改造方案,使煉鋼站10KV系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)得到優(yōu)化,進(jìn)而提高供電可靠性,保證邯鋼新區(qū)電力統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

變電站 運(yùn)行參數(shù) 事故 消弧線(xiàn)圈 電容電流 可靠性

1 系統(tǒng)概述

煉鋼站10KV系統(tǒng)帶著熱軋、二冷、煉鋼等重要負(fù)荷，它的運(yùn)行情況直接關(guān)系到邯鋼的生產(chǎn)。煉鋼變電站因二冷項(xiàng)目相繼投產(chǎn)后，新增10kV配出電纜線(xiàn)路不斷增多，且線(xiàn)路太長(zhǎng)，電纜對(duì)地電容電流跟電纜長(zhǎng)度及截面積成正比，這就使得10KV系統(tǒng)對(duì)地電容電流不斷增大。煉鋼站10KV系統(tǒng)有4段母線(xiàn)，其中1#消弧線(xiàn)圈、2#消弧線(xiàn)圈、3#消弧線(xiàn)圈分別安裝在10KVI、II、IV母線(xiàn)上，總體補(bǔ)償電流為100A左右，III母線(xiàn)上沒(méi)有接地變及消弧線(xiàn)圈。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得知電容電流達(dá)到130A左右，還有30A左右的電容電流得不到有效補(bǔ)償，使系統(tǒng)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，一旦發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線(xiàn)圈不能完全補(bǔ)償電容電流。容易產(chǎn)生以下影響，(1)引起弧光過(guò)電壓事故或相間短路事故，(2)對(duì)避雷器的最大工作電壓不利，易引起避雷器爆炸，

(3)對(duì)PT的安全運(yùn)行不利，(4)誘發(fā)污閃。每次事故損失都在百萬(wàn)元以上。在運(yùn)行期間曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)4次因電纜單相接地故障而引起的相間短路事故，損失嚴(yán)重，每次損失大概在100萬(wàn)左右，其中包括電纜維修費(fèi)、新設(shè)備備件費(fèi)、因短路事故造成的停產(chǎn)損失等。

2 消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償方式

針對(duì)上述情況，需改變消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償方式。而消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償方式有3種情況：(1)完全補(bǔ)償。即IL=IC，就是消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償電流IL等于系統(tǒng)對(duì)地的總電容電流IC。但該補(bǔ)償方式存在嚴(yán)重缺陷，易使L對(duì)三相對(duì)地電容3C發(fā)生50HZ交流串聯(lián)諧振，即wl=1/3wc。串聯(lián)諧振時(shí)，零序電壓U0將在電路回路中產(chǎn)生很大的電流，從而使中性點(diǎn)對(duì)地電壓嚴(yán)重升高，因而該補(bǔ)償方式不可取。(2)欠補(bǔ)償方式。即IL＜IC，就是消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償電流IL小于系統(tǒng)對(duì)地的總電容電流IC。該補(bǔ)償方式下當(dāng)某個(gè)元件被切除或因故障而跳閘后，電容電流減小，很可能是補(bǔ)償電流等于電容電流而轉(zhuǎn)化為完全補(bǔ)償，引起串聯(lián)諧振而產(chǎn)生過(guò)電壓。(3)過(guò)補(bǔ)償方式。即IL＞IC，就是消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償電流IL大于系統(tǒng)對(duì)地的總電容電流IC。該方式可以有效抑制電容電流，不產(chǎn)生串聯(lián)諧振引起的過(guò)電壓，所以我們應(yīng)對(duì)消弧線(xiàn)圈進(jìn)行擴(kuò)容改造，根據(jù)實(shí)際情況增加合適的消弧線(xiàn)圈容量，使系統(tǒng)處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，但要注意保持適當(dāng)?shù)拿撝C度。

3 改造及施工方案

3.1 改造方案

如果采取像3#消弧線(xiàn)圈改造那樣，新進(jìn)一套新設(shè)備來(lái)代替舊設(shè)備，不但費(fèi)用太高而且周期長(zhǎng)。通過(guò)討論我們決定利用上次改造拆下來(lái)的舊消弧線(xiàn)圈進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)考察及系統(tǒng)負(fù)荷情況了解得知精鋼站35KV系統(tǒng)負(fù)荷不大且精煉SVC自動(dòng)投退，站內(nèi)電容組很少投運(yùn)，所以計(jì)劃拆掉精鋼站一組電容器，騰出地方用于安裝上次消弧線(xiàn)圈改造退下的3#消弧線(xiàn)圈，在10KVIII段上選用合適的備用柜進(jìn)行改造，調(diào)試成功后給其供電，使10KV系統(tǒng)對(duì)地電容電流可以完全控制在消弧線(xiàn)圈的調(diào)節(jié)補(bǔ)償范圍內(nèi)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況改變消弧線(xiàn)圈的運(yùn)行方式。而且拆下來(lái)的電容器組及附件可以作為備件使用，當(dāng)35KV其他電容器故障時(shí)更換，大大節(jié)約成本。

3.2 施工方案

2013年1月份，完成立項(xiàng)及現(xiàn)場(chǎng)收集資料工作，初步制定了改造計(jì)劃及時(shí)間節(jié)點(diǎn)。2月份，完成了電容器本體拆卸工作。將電容器及電抗器全部拆掉，利用液壓小車(chē)及吊車(chē)將電抗器、電容器、瓷瓶等從室內(nèi)移出并統(tǒng)一存放到指定地點(diǎn)。為安裝接地變及消弧線(xiàn)圈騰出了空間。3月份，完成安裝接地變本體及消弧線(xiàn)圈工作。將原來(lái)改造拆下來(lái)的3#接地變及消弧線(xiàn)圈等設(shè)備安裝到精鋼電容器室，規(guī)劃了具體的尺寸，合理安排安裝位置，基礎(chǔ)固定，銅排連接等。4月份，完成電纜接引、二次配線(xiàn)工作。將原來(lái)的電纜拆掉，規(guī)劃了新電纜的路徑，接引到已經(jīng)選擇好的柜子上。規(guī)劃二次電纜的路徑，確定二次電纜型號(hào)及長(zhǎng)度，根據(jù)工作原理圖配二次線(xiàn)。5月份，完成調(diào)試及試運(yùn)行工作。安排試驗(yàn)班對(duì)配電柜做了綜保試驗(yàn)、開(kāi)關(guān)小車(chē)耐壓試驗(yàn)及直阻測(cè)試、避雷器試驗(yàn)、電纜耐壓試驗(yàn)。對(duì)新裝的4#接地變進(jìn)行調(diào)試工作，期間及時(shí)處理了很多問(wèn)題，圓滿(mǎn)完成調(diào)試及試運(yùn)行工作。4#接地變已于5月正式投運(yùn)。

4 改造后運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)效益

4.1 改造后運(yùn)行情況

4#接地變投運(yùn)后，10KV系統(tǒng)每段母線(xiàn)上都有一組消弧線(xiàn)圈，各自分列運(yùn)行時(shí)都能很好的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償電容電流，但目前系統(tǒng)的運(yùn)行方式為10KVI、II段母線(xiàn)并列運(yùn)行，10KVIII、IV段母線(xiàn)并列運(yùn)行。也就是1#、2#消弧線(xiàn)圈并列運(yùn)行，3#、4#消弧線(xiàn)圈并列運(yùn)行。由于消弧線(xiàn)圈廠家不一樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在融合問(wèn)題，這樣就出現(xiàn)了在系統(tǒng)電容電流變化時(shí)，消弧線(xiàn)圈的自動(dòng)調(diào)節(jié)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)補(bǔ)償電感電流，導(dǎo)致電感電流過(guò)多，與電容電流多一樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，或不斷調(diào)節(jié)使系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各段母線(xiàn)電容電流的測(cè)量及運(yùn)行情況檢測(cè)，最后決定將1#消弧線(xiàn)圈設(shè)置為自動(dòng)調(diào)節(jié)，2#消弧線(xiàn)圈設(shè)置為手動(dòng)調(diào)節(jié)并將檔位調(diào)至最大；將3#消弧線(xiàn)圈設(shè)置為手動(dòng)調(diào)節(jié)且檔位調(diào)至最大，4#消弧線(xiàn)圈設(shè)置為自動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣就滿(mǎn)足了系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下都不會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)出錯(cuò)的問(wèn)題，通過(guò)一段時(shí)間觀察，系統(tǒng)運(yùn)行良好，改造完成后沒(méi)出現(xiàn)一次因單相接地故障造成的短路放炮事故。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)本次改造，優(yōu)化了煉鋼站10KV系統(tǒng)參數(shù)，杜絕了因單相接地而引起的弧光過(guò)電壓事故及電纜或開(kāi)關(guān)小車(chē)相間短路事故，節(jié)約電纜、開(kāi)關(guān)小車(chē)備件費(fèi)以及因事故而引起的停產(chǎn)損失共計(jì)100萬(wàn)左右，另外節(jié)約新消弧線(xiàn)圈購(gòu)買(mǎi)費(fèi)及電容器備件費(fèi)共計(jì)100萬(wàn)左右。所以本次改造效益預(yù)計(jì)為200萬(wàn)左右。

[1]張松,孫偉.消弧線(xiàn)圈自動(dòng)調(diào)諧研究.高壓電器,1999.

[2]要煥年,曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地.中國(guó)電力出版社,2001年.

[3]劉萬(wàn)順.電力系統(tǒng)故障分析.水利電力出版社,1986.

[4]孟慶光.電力系統(tǒng).邯鋼動(dòng)力廠,2008.

[5]李福壽.中性點(diǎn)非有效接地網(wǎng)的運(yùn)行.水利電力出版社,1993.