轧钢厂供配电系统优化设计与常见故障应对探讨

摘 要：为了实现轧钢厂配电系统的低电压损耗、高强度的绝缘子支柱和提高配电的可靠性能。文章根据轧钢厂供电电源和用电负荷的实际情况及机电修车间的负荷性质等提供了变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。实现安全、可靠、优质、经濟的供电系统为设计目的，完成对某钢铁车间供配电系统的设计。同时对轧钢厂供配电系统时常出现的故障做出了浅析。

关键词：轧钢厂供配电系统；优化设计；故障应对

1 轧钢厂供配电系统优化设计

1.1 负荷的计算

通过统计，我们可以计算出来负荷，供电设计的根本设计基础，是按照发热的各项条件选择供电系统中的元件。通常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）来作为计算负荷，负荷的计算情况复杂，同时影响负荷的因素也相当的多，同时，负荷也时常在变化。影响负荷的因素通常有：能源的各种供应情况、设备的相关性能、生产的组织等。电力负荷的确定对于其他的环节的影响也相当重要，如选择变压器的容量、供电网络等都提供了相关重要依据。电气设备和导线的经济合理也受到负荷的直接影响。负荷的大小、影响了导线的大小。过大、则必定造成相关资源的浪费。过小、又会造成电能的损耗。所以为了保证资源的节约、提高有关设备的寿命。负荷的正确计算就直接影响了供电系统是否合理。所以要使得轧钢厂的供电设备得到优化，首先要正确合理的计算轧钢厂的负荷。

1.2 多种变配电所的主接线方案的选择

变电站的主接线是由电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电流互感器及电压互感器等主要电气设备以及连接导线所组成的电路，用以接受和分配电能。由于系统电压和负荷等级不同，变电站的主接线有多种形式。确定变电站主接线形式方案对变电站电气设备选择、变电站配电装置以及变电站运行的可靠性、灵活性与经济性等均有密切关系。确定变电站主接线形式方案是工业供电设计中的重要部分之一。

根据车间的情况，可设计了两种方案进行比较，可以采用了一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的结构。这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短；另一种方案是采用装有两台主变压器的小型变电所。这种主接线的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即使得整个变电所的供电得到迅速的恢复，保证轧钢厂的正常供电、保证工厂的正常运作。

1.3 主变压器的选择

如何确定主变压器室轧钢厂配电系统优化的一个重要环节。变电所中主变压器的容量应按照变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5～10年的发展规划[1]。主变压器应选择低压损耗变压器，同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。工矿企业变电所主变压器的台数，应根据负荷的重要程度确定。对于有一、二类负荷的工矿企业的一、二类负荷用电，并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。

1.4 供配电线路的接线及其结构

根据具体情况的不同，可以选择几种不同形式的接线，树干式接线：配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，特别是采用封闭式母线槽时；但干线故障时影响范围大，供电可靠性较低；一般用于用电设备容量不很大、布置较均匀的场合，例如对机械加工车间的中小机床设备供电以及对照明灯具供电等，均采用树干式接线。链式接线：它实质上是一种树干式接线，适用范围与树干式相似，但链式相连的用电设备一般不宜多于5台，链式相连的配电箱不宜多于3台，且总容量不宜超过10kW。总的来说，树干式系统投资较省，但负荷支接点多，检修和事故时停电面大，一般适用于对三级负荷供电。

1.5 导线和电缆的选择

架空线路导线宜采用铝导线，但不得采用单股的铝导线，一般是采用铝合金如钢芯铝导线。在对导线有腐蚀使用的地段，宜采用防腐型导线。越过树林以及通道拥挤场所的1kV及以下线路，宜采用架空绝缘线[2]。在电缆的选择上，电缆型号应根据线路的额定电压、环境条件、敷设方式和用电设备的特殊要求等条件选择。电缆连续允许的载流量，应按敷设处的周围介质温度进行效正。

1.6 短路电流计算

轧钢厂的运作，需要用电负荷不停的对工厂进行供电。连续有效的电的供应对轧钢厂的运作和效率的保证起着重要的作用。他是保证轧钢厂一切工作顺利进行的首要保证，是其它一切工作开展的前提和基础。但是由于负荷各种原因，难免会造成工程的短路。轧钢厂短路可能是由于各种原因造成的。可能是由于正常的设备的绝缘被电压击穿、绝缘老化、或者设备本身不合适。在设备操作过程中，工作人员操作不当，未按照规定的程序操作机器等原因，也有可能造成设备的短路。天空中的飞鸟落在电线之间，也有可能造成短路，或者设备间的电缆被鸟兽咬断。也是导线短路的一个原因。

短路后，短路电流比正常电流得多；对供电系统造成了产生极大的危害。即短路时要产生很大的电动同时产生很高的温度，从而使故障元件、短路电路中的其它元件受到损坏。短路时电压会骤降，严重影响电气设备的正常运行。短路很可能会造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大；严重的短路还有可能会影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

2 轧钢厂供配电系统优化设计与常见故障应对探讨

2.1 轧钢厂供电系统间歇波问题探讨

间谐波是固波变流器供电时的特有现象，间谐波频谱宽度与电机的转速有关，即和供电频率有关，电机转速越高，电机供电电流的频率越高，间谐波频带越宽。

当供电系统中有较大的冲击性负荷或带有周波变流器供电负荷时，系统中肯定存在谐波和间谐波，对这种供电系统的谐波治理问题比较复杂，这里只讲几点必须要注意的问题，谐波计算，要根据负荷冲击特性和周波变流器供电的电动机调速范围正确计算供电系统中的谐波的间谐波电流，对滤波器进行初步设计，谐波和间谐波测量，在可能的情况下，选用具有间谐波测量分析功能的仪器对负荷产生的谐波和间谐波进行测量，测量数据可以作为设计滤波器的主要依据，对于高闪（≥7）[3]，谐波及其附近的间谐波，一般设计二阶高通滤次器，滤波效果较佳，对低次（<7），谐波及其附近的间谐波，为减小基波损耗，提高滤波效果，并有效地避免谐振，以设计C型高通滤波器为好，个别谐波电流较大的频率可设计单调滤波器。

2.2 轧钢厂配电系统设计直击雷的防护

在变电所屋顶装设避雷针或者避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。在10kV电源进线上装设FS4-10型阀式避雷器。引线采用的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地螺栓相连。在10kV高压配电室内装设GG-1A（F）-54型开关柜，其中配有LB4-10型避雷器，靠近变压器，防护雷电波入侵[1]。

参考文献

[1]刘涤尘，王明阳，吴政球.电气工程基础[M].武汉：武汉理工大学出版社，2003.

[2]张学成.工矿企业供电设计指导书[M].北京：北京矿业大学出版社，1998.

[3]陈晓东.电流型变流器产生的谐波和间谐波电力系统高次谐波[Z].

作者简介：高林（1986，6-），男，汉，四川泸州电气技术员，助理工程师，本科学历，重庆钢铁股份有限公司电气工程，电力系统供配电。