鋼鐵熱電廠熱力羅茨風機鼓風站電氣系統(tǒng)的完善

鋼鐵熱電廠熱力羅茨風機鼓風站電氣系統(tǒng)的完善

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

在大部分鋼鐵電廠中，其羅茨風機鼓風站采用的電氣系統(tǒng)運行年代已久，伴隨熱力羅茨風機鼓風站原來的設備被停止使用甚至被拆除，現(xiàn)今其6 KV負荷的設備大多數(shù)己經(jīng)停止運行，而且由于原有設備數(shù)量較多、系統(tǒng)設計較復雜，所以在運行方面和操作方面都存在很大風險。為了對其電氣系統(tǒng)進行簡化，使系統(tǒng)更加安全的運行并減低值班員的勞動強度，有必要對目前熱力羅茨鼓風機鼓風站采用的電氣系統(tǒng)做進一步優(yōu)化。
1 熱力羅茨風機鼓風站電氣系統(tǒng)簡介
1.1 熱力站在負荷方面的分級
沒有相關規(guī)范對熱力站的負荷分級有明確說明，只能從其具有的重要性方面進行考慮，一旦發(fā)生停電，熱力站便不能正常運行，那么在一定條件下，可以二級負荷進行計算。二級負荷，采取兩回線路進行供電比較合適；如果供電條件匱乏，可采用負荷較小的架空線路或者兩根電纜進行供電，那么就可以承擔所有的二級負荷；第二回路既可以是本地區(qū)所屬電力網(wǎng)或者附近單位，也可以來自柴油發(fā)電機組。在進行設計時務必找到第二回路的相關電源，以確保熱力站可以更安全、更有效的運行。在對明湖熱力站和匯景熱力站進行設計時，就對兩回線路進行供電做出了考慮。在進行直接供電改間接供電的相關項目中，因為原來熱力站缺乏條件，無法采取兩回線路進行供電，所以只能采取舊的單電源進行供電的形式。進行設計時希望甲方附近的熱力站可以預備一個柴油發(fā)電機組，萬一其中一個鋼鐵熱電廠的熱力站發(fā)生無法供電現(xiàn)象，可以及時進行彌補。
1.2 羅茨風機鼓風站的電氣設備現(xiàn)狀
羅茨風機鼓風電氣一次系統(tǒng)示意圖如圖1所示。熱力羅茨風機鼓風站分為羅茨風機鼓風高配配電室、電廠高配配電室、羅茨風機鼓風低配配電室、電廠低配配電室和脫濕低配配電室，有6 KV電壓和400 V電壓兩種等級。而電廠所用電6KV電壓系統(tǒng)的母線分為Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段，這些母線分別和東變電所中的東20、西變電所中的西16以及電7西24進行聯(lián)絡，400V電壓系統(tǒng)分為01段、02段、Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段。由于鋼鐵熱電廠在生產(chǎn)工藝方面進行調整，加之設備老化現(xiàn)象比較嚴重，5、6兩號等余熱發(fā)電機設備早已被廢除，僅留下1號和4號兩組設備，而4號設備也因年代久遠面臨拆除。如今負荷6KV電壓系統(tǒng)的廠用變壓器主要包括新羅茨風機鼓風3號變壓器以及兩臺脫濕變壓器，而新風機3號變壓器的電源經(jīng)過轉換以后，成為鋼鐵熱電廠其他風機的備用電源；羅茨風機鼓風機低配400 V 電壓01段、02段主要負責7號和8號這兩個風機的輔機電源以及1號余熱發(fā)電機里的低壓電源；熱電廠中的低配Ⅰ段至Ⅳ段是4號至6號余熱發(fā)電機中的輔機電源及熱力廠其他用途電源的主要負荷；脫濕低配是7號以及8號兩個風機所用電源的主要負荷，脫濕低配400 V電壓有兩段母線進行分列運行，由于其接線較為簡單，在此不作陳述了。
2 羅茨風機鼓風站電氣系統(tǒng)正常情況下的運行方式
2.1 正常情況下羅茨風機鼓風高配運行方式
東20的進線給6 KV 電壓Ⅰ段母線進行供電，西16的進線給6 KV 電壓Ⅱ段母線進行供電，6 KV 電壓的Ⅰ/Ⅱ分段開關為備用，可自動停用。
2.2 正常情況下電廠高配運行方式
由于5號余熱發(fā)電機已經(jīng)被廢除，6 KV 電壓的Ⅴ段母線也被停役，6 KV電壓的 Ⅳ/Ⅴ分段及電10羅茨風機鼓風的開關都處于分開位置。4號余熱發(fā)電機在運行過程中，4號發(fā)電機通過電7西24到達西變電所；當其停止運行的時候，電7西24給6 KV電壓 Ⅳ母線以及3號廠變進行供電。
2.3 正常情況下400 V電壓運行方式
1號廠變給400 V電壓 01段進行供電，通過311饋電給1號余熱發(fā)電機中的400 V電壓母線進行供電；通過312饋電給400 V電壓Ⅱ段進行供電再轉給400 V電壓Ⅰ段母線進行供電。
2號廠變給400 V電壓 02段進行供電，通過313饋電給1號余熱發(fā)電機中的400 V電壓母線供電作為備用電源；通過314饋電給400 V 電壓Ⅳ進行供電在轉給400 V 電壓Ⅲ段進行供電。
3號廠變在正常情況下為充電狀態(tài)，給303以及304進行供電，以此作為01段自切、02段自切這兩段的備用電源，通常300、303、304、322、324均可隨時投入運行。301、303自動切換投入運行；302、304自動切換投入運行。
3 羅茨風機鼓風電氣系統(tǒng)優(yōu)化方案
3.1 優(yōu)化遵循的原則及總體思路
（1）以風機安全供電為前提，合理簡化羅茨風機鼓風電氣6 KV電壓系統(tǒng)以及400 V電壓系統(tǒng)，將羅茨風機鼓風高配進行廢除，并廢除其相關設備。
（2）對于4號余熱發(fā)電機需對其進行保留或者被廢除分別進行考慮。因目前處于保留狀態(tài)，所以與之相關的母線以及廠變開關都將暫時被保留下來，等此發(fā)電機被廢除的時候，其鋼鐵熱電廠的高壓配電室、低壓配電室以及相關設備都將被徹底廢除。
（3）對于新風機3號以及脫濕1號、2號這三個變壓器在電源引接方面的問題需要重點進行考慮。由于新風機3號變壓器的電源是作為鋼鐵熱電廠中新1號至3號風機的后備電源，所以在對電源進行選取的時候要確保其安全可靠。
3.2 優(yōu)化方案一：羅茨風機鼓風系統(tǒng)中6 KV電壓的兩路電源從東20進線供電和西16進線供電
3.2.1 將4號余熱發(fā)電機暫時保留時對系統(tǒng)進行優(yōu)化的方案
在對4號余熱發(fā)電機進行保留的前提下，只有將羅茨風機鼓風高壓配電室以及相關設備進行廢除，具體方案：將6 KV電壓的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母線，脫濕1號變壓器、2號變壓器、新羅茨風機鼓風3號的變饋線進行廢除，但將東20的進線和西16的進線進行保留，將羅茨風機鼓風高壓配電室的這兩路進線的電纜抽出，然后直接連接到1號廠變壓器和2號廠變壓器的高壓側，而在羅茨風機鼓風站不設置高壓開關，將其安裝在兩個廠變高壓側上，以此作為檢修時候的斷開點。400 V電壓系統(tǒng)中羅茨風機鼓風低壓配電室的01段、02段進線電源在運行方式上不做改變，將3號廠變壓器作為這兩段的備用電源。鋼鐵熱電廠抵押配電室Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段的進線電源由原來的兩路減為一路，并將這4段母線采取并列運行方式，其負荷也暫不改變；把312電纜抽出接到脫濕低壓配電室400 V電壓 Ⅰ段，脫濕低壓配電室的2段母線采取并列運行方式，其負荷也暫不改變。將新羅茨風機鼓風3號的變饋線進行廢除以后，將其電源改為由鋼鐵熱電廠中的主廠房6 KV電壓 Ⅲ段進行供電。 　　3.2.2 將4號余熱發(fā)電機進行廢除后對系統(tǒng)進行優(yōu)化的方案
將4號余熱發(fā)電機進行廢除以后，可將羅茨風機鼓風高壓配電室和鋼鐵熱電廠高壓、低壓配電室及其有關設備全都進行廢除。因此，將6 KV電壓 Ⅳ段母線進行廢除，將電7西24的進線電纜轉移到3號廠變壓器高壓側，并在此安裝負荷開關，作為進行檢修時候的斷開點。將400 V電壓低配進行廢除，其進行檢修、進行照明等負荷就轉移到最近的脫濕低壓配電室；將314的電纜抽出后接至脫濕低壓配電室的400 V電壓 Ⅱ段，使其可以繼續(xù)Ⅰ段、Ⅱ段進行分列運行。
3.3 優(yōu)化方案二：羅茨風機鼓風6 KV電壓的兩路電源從鋼鐵熱電廠的主廠房中的脫硫1號、2號變壓器供電
由于將鋼鐵熱電廠中的脫硫設備進行拆除，如今1號、2號脫硫設備的變壓器不再工作，因此需考慮通過脫硫變壓器供電。但據(jù)統(tǒng)計，目前所有輔機以及檢修設備一共的功率約在1110 KW左右 ， 如果1號、4號兩臺余熱發(fā)電機、7號、8號兩臺風機全部運行并且這四組的輔機用電全部由單臺脫硫變壓器提供時，變壓器會進行滿負荷工作，甚至可能過負荷。
3.3.1 將4號余熱發(fā)電機進行保留時對系統(tǒng)采取的優(yōu)化方案
將6 KV電壓 Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母線，1號和2號的廠變壓器、脫濕1號和2號變壓器、新羅茨風機鼓風3號的變饋線進行廢除，羅茨風機鼓風站沒有高壓設備，將其進行廢除。400 V電壓系統(tǒng)中羅茨風機鼓風低壓配電室01段、02段的進線電源分別由脫硫1號和2號變壓器低壓側供電，3號廠變壓器為01段和02段的后備電源。電廠低壓配電室Ⅰ至Ⅳ段進線電源由原來312路、314路減少為314一路，將其4段母線進行并列運行，其負荷不變；把312電源轉移到脫濕低壓配電室（此電纜或許不夠長）400 V 電壓Ⅰ段，將其2段母線進行并列運行，其負荷也不變。將新羅茨風機鼓風3號的變饋線進行廢除后，把其電源轉移到主廠房6 KV 電壓Ⅲ段（煉鋼變成備用電源）。
3.3.2 將4號余熱發(fā)電機進行廢除后系統(tǒng)進行優(yōu)化的方案
將6 KV 電壓Ⅳ段母線進行廢除，將電7西24的進線留下，把其電纜轉移到3號廠變壓器的高壓側，鋼鐵熱電廠的羅茨風機鼓風站不再設置高壓開關，在高壓側設置閘刀，并以此作為進行檢修時候的斷開點，控制廠變壓器停電以及送電操作由能環(huán)部進行。將其400 V電壓電廠低壓配電室進行廢除，那么該廠低壓配電室進行檢修、進行照明、進行TRT備用電源等的相關負荷轉移到附近的脫濕低壓配電室；將314電源轉移到脫濕低壓配電室的400 V電壓 Ⅱ段，使其和 Ⅰ段進行分列運行。
由于其脫硫1號和2號變壓器和熱力羅茨風機鼓風站的1號以及2號相距大約200 m，采取方案二時，通過測算，每一臺變壓器的電纜至少需選擇240mm2規(guī)格的耐雙拼（帶中性線），線路壓降計算公式如下：
（1）
公式（1）中：P指線路負荷，KW；；L指線路長度，m；C指材質系數(shù)（取決于電壓以及材質，這里為83） ；S指電纜截面，mm2。通過計算，此電纜的線路壓降符合要求。
3.4 對熱力站有關通風問題進行完善
對于地面以上的熱力站而言，進行自然通風就可以了，然而對于地面下的熱力站而言通風問題就相當重要。由于配電柜和PLC控制柜以及它們柜內相關元件是暴露在空氣中的，而電纜的橋架和熱工閥門亦是如此，因為空氣中有潮氣，如果不把潮氣及時排出，就會對其造成腐蝕，進而給供電帶來危害，也會對儀表數(shù)據(jù)的準確測量和及時傳輸造成影響。地面下的熱力站大多處于地下車庫的某個角落，潮氣很大。雖然地下室配有排風設施，但是針對全部地下室的。因此，進行設計時需增加排風設施，特別是在配電間內部。
4 優(yōu)化方案之間的對比
就羅茨風機鼓風站而言比較以上兩組優(yōu)化方案：
方案一具有的優(yōu)點：（1）電源比較分散，造成全廠性停電的概率比較低，風險比較分散：（2）改造費用低，方便進行施工。
存在的缺點：（1）缺乏可控性，操作復雜，對運行方式進行調整較復雜：（2）需要能環(huán)部配合改造：（3）4號余熱發(fā)電機被廢除后，仍有3臺發(fā)電共同運行。
方案二具有的優(yōu)點：電源來自本廠，操作便利，對運行方式可靈活調整。
存在的缺點：（1）需增加電纜，該電纜費較高，成本過高。（2）由于電源取自鋼鐵熱電廠本廠，故萬一主廠房發(fā)生故障，影響面積較大。（3）單臺變壓器在運行過程中可能發(fā)生超負荷。（4）據(jù)理論驗算，電源在傳輸過程中存在電壓下降現(xiàn)象。
在鋼鐵熱電廠中熱力羅茨風機鼓風站尤為重要，因此應優(yōu)先優(yōu)化其系統(tǒng)，方案一中發(fā)生全廠停電的現(xiàn)象概率比較低，風險也較分散，系統(tǒng)比較可靠，且能夠利用舊電纜，比較經(jīng)濟，所以推薦方案一。
5 結束語
對電氣進行合理的主接線可以確保電氣系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性。在鋼鐵熱電廠施行對電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化的方案，廢除現(xiàn)有羅茨風機鼓風站中的2個高壓配電室，3個低壓配電室只保留其中兩個，大大減少了系統(tǒng)發(fā)生故障的機率，不僅使運行更加可靠，也提高了勞動效率。

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