钢铁厂供电系统本质化安全的管理探析

程宝芳

（首钢京唐公司能源与环境部， 河北 唐山 063210）

冶金企业电气事故时有发生，且具有影响范围广、恢复难度大、事故损失严重等特点。2018 年国家安全监管总局关于开展钢铁企业重大生产安全事故隐患排查治理专项行动的通知中指出：由于全国钢铁行业超负荷生产、正常生产与维修作业交叉、对标准理解不够、对风险分析不到位等原因，钢铁行业仍存在重大生产安全事故隐患。因此实现钢铁企业电力系统本质化安全是保证企业生产顺稳的重大举措，也供电系统健康持续发展的必备条件。以下就钢铁厂供电系统本质化安全具体做法加以分析探讨。

1 实现本质化安全的基础

钢铁厂电力系统的建设从方案、设计和设备选择开始，全面贯彻科学发展观，贯彻落实循环经济发展的原则要求，确保将供电系统建成为科技含量高、经济效益好、资源消耗少、人力资源优势得到充分发挥的现代化钢铁电力系统。

1.1 主构架设计合理

电力系统主网架构的接线方式要满足“N-1”方式供电可靠性要求，同时保证操作安全、运行灵活，兼顾扩展需求，设计建设了2 台220 kV 变电站，将首钢京唐公司（以下简称就唐公司）供电系统分为两个独立的供电系统，保证厂内一、二负荷独立电源的要求，同时接线简单，便于发电机组并网。

变电站内220 kV 电压等级采用双母线接线，110 kV 母线采用双母线双分段接线方式，2 座220 kV变电站的220 kV 母线及110 kV 母线均有联络线。正常运行时，变电站内220 kV 两组母线通过母线联络断路器长期并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，2 座变电站220 kV 母线之间的架空线联络线长期合环运行，形成图1 中的独特结构。

图1 220 kV 变电站网架结构

220 kV 变电站的110 kV 母线采用了双母双分段的结构（见图2），双母线双分段的可靠性和灵活性进一步提高，可以在一段母线故障时，维持其他3/4 部分的正常运行，而且每条出线可以在两段母线之间切换，检修更加方便。同时，根据负荷性质，各级110 kV 变电站的110 kV 侧采用双母线接线；这样便于系统中的功率分配，母线事故后停电范围小，恢复供电快，同时便于母线及母线设备进行检修试验，对供电影响小。即使发生小概率事件，例如某1 座220 kV 变电站全停电，也能够同通过2 座220 kV 变电站的110 kV 联络线保证生产所需的基本负荷要求。最终形成了钢铁厂电网结构中，220 kV 电压等级是一个完整的系统，而110 kV 电压等级又是相对独立的两个系统。

图2 110 kV 母线的双母双分段结构

通过近几年的运行，钢铁厂发生其他N-1 事故时，均能够通过调整运行方式、采取应急措施等方法保证钢铁厂电力系统完全满足第一级要求，不会出现第二级标准事件，这对于钢铁企业的生产有非常重大的意义。与此同时，为了电网的更加坚强可靠，钢铁厂对于部分重要的用户供电设施，能够达到N-2 甚至更高级的要求，在这种情况下，即使发生两个重要电力设备故障时，同样能够保证正常生产的负荷需求。

1.2 中压系统采用小电阻接地

京唐公司中压系统采取了小电阻接地方式，对于中压电网来说，中性点经电阻接地，可以限制电弧接地过电压，避免不接地方式中弧光接地过电压的产生，同时由于增大了故障线路的接地电流，使得故障选线可以很方便地实施，进而实现快速跳闸，使非故障线路不需要长时间承受过电压，降低了绝缘水平要求。对于中性点经电阻接地的系统，在线路发生单相接地故障时，有一定故障电流。保护装置可以根据检测到的故障电流，快速切除配电系统中的接地线路，从而不易使故障点发展为两点接地故障，有利于缩短故障线路修复时间。在接地故障期间，非故障相的电压也不高于线电压。系统的事故率可大大降低，有利于整个系统安全可靠运行。自钢铁厂第一条10 kV 线路送电以来变电站投运开始，共计发生80余次10 kV 系统短路故障，每次事故100%能在定值时间内将故障点切除。根据事故录波的统计，没有发生一次由于过电压损坏设备现象，触电事故，杜绝了事故不易查找、事故范围扩大的情况。

1.3 一体化电网智能运行系统的应用

一体化电网运行智能系统包括了对全厂全部220 kV、110 kV、10 kV 变电站（除铁前系统主电室外）、高炉TRT 发电、干熄焦余热发电、25 MW 背压机组发电和重要用电设备的集中监控，并可以通过实时数据、事件、历史数据、运行报表及高级分析报表来对供配电系统运行情况进行实时监控及高级分析，最终提高系统供电的可靠性、经济性，为实现供配电系统的经济运行提供决策指导，实现变电站少人值守，达到节能降耗的目标。充分满足用户对电力供应的需求和优化资源配置，确保发电、变电、用电的安全性、可靠性和经济性，并达到提高电能质量的目的。

2 实现本质化安全的必备条件

作为电网“安全卫士”的继电保护，担负着保障电网整体运行、设备安全稳定的重要职责，继电保护的配置、整定计算都应充分考虑系统可能出现的不利情况，避免在复杂、多重故障的情况下继电保护不正确动作，同时也应考虑系统运行方式变化对继电保护带来的不利影响。

钢铁厂220 kV 系统保护配置原则是主保护双重化：设置了2 套完善、独立的的全线速动的主保护并且2 套主保护的交流电流、电压、直流控制回路彼此独立。并且具有独立的选相功能，可以实现分相跳闸和三相跳闸。后备保护采用三段式距离保护作为相间短路后备，采用接地距离保护、阶段式零序保护作为接地短路的后备保护。2 座220 kV 变电站线路为架空、电缆混合方式，每回线路配置RCS-931 光纤纵差保护装置及CSC-103B 光纤纵差保护装置，含完善的后备保护。2 座220 kV 变电站间配备双回220 kV 联络线，线路为架空方式，每回线路配置RCS-931 光纤纵差保护装置及CSC-103B 光纤纵差保护装置，含完善的后备保护。220 kV 母线配置两套微机母差保护：RCS-915AB 母线保护装置和BP-2B 微机型母线保护装置。220 kV 主变配置RCS-978H 型变压器保护装置及PST-1202B 变压器保护装置及完善的后备保护。220 kV 变电站至自备电站采用双回110 kV 并网线，每回并网线配置RCS-943光纤纵差保护装置和CSC-163A 光纤纵差保护装置各一套。220 kV 变电站间采用110 kV 双回联络线，每回联络线两端各配置一套RCS-943 纵联电流差动保护。其余110 kV 出线各配置一套RCS-943 纵联电流差动保护。220 kV 变电站110 kV 每段母线配置RCS-915AS 母线保护装置和BP-2B 母线保护装置各一套。

110 kV 系统重要线路配置双套保护，其余线路配置一套RCS-943 纵联电流差动保护，电缆线路不配置重合闸。

10 kV 系统各出线主要配置带时限电流速断保护、过电流保护、零序电流保护，部分出线设置了差动保护、低周减载保护。主要采用CSC-211 数字式线路保护装置，配置差动保护线路采用CSC-213 光纤纵差保护装置。

3 实现本质化安全的有力保障

1）供电管理智能化，提高了系统运行稳定性。一是“少人则安、无人则安”。充分发挥电力网优势，实施集中监控，大力推进区域化管理，打造无人化站所。优化区域管理，通过集中监视和远程调控实现站所无人值守，大幅度提高前端系统的有效性，实现人员本质安全。二是强化日班点检能力，减少夜班不稳定因素。运用精密点检，提升对关键设备的分析判断能力，做到预知先修，降低恶性事故发生概率。此外，中夜班人员向白班流动，消除夜班点巡检人员安全隐患，强化“8”小时工作内容保设备全天候稳定运行[1]。

2）规范标注化操作，保证系统操作稳定性。供电系统制定标准化作业程序，用来指导和规范日常的工作。同时将关键部位的重要操作制作成标准化操作视频，用于相关专业、操作人员学习。涉及机组启、停机或关键设备操作前，按照“先预演，后实战”的原则，专业人员必须到现场指导演练，不断提高实际操作的准确率、安全性。

3）为提高发供电系统的安全稳定运行，在日常工作中不仅加强对职工安全运行知识、专业安全技术、两票的填写、事故处理及借鉴的培训，而且执行过程中严格按照两票四制和四不放过原则执行。现场重要操作时，操作票、工作票首先由班组内对进行安全确认，再由专业技术员或作业长实行三级确认。实际操作中提前进行预演预练，提高操作人员对工作内容的熟悉程度，进一步保证操作的准确性与安全性[2]。

4 结语

钢铁厂电网具有供电网络复杂、电网稳定性问题突出、运行控制系统面临巨大挑战等特点。此外，电网结构相对完整，包括发电、变电、配电、用电各个环节，且用电负荷大，在一定程度上构成了自成体系的微网。因此我们必须从源头、控制、过程各个方面根除供电系统存在的各种隐患，根据实际情况制定相应的安全管理措施，以保证钢铁厂生产顺稳。