钢铁企业多样化电源改造探讨与实践

衣晓莉，刘迎宇，阚 颂，卢忠亮

（1.鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部，2.鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司能源动力部，辽宁营口 115007）

前言

随着钢铁企业市场运营优化，为增强产品竞争力，鞍钢鲅鱼圈分公司生产工序随之调整，高炉产量增加，3 800 mm 中板线预计满负荷运行，电网系统负荷增加导致主要电源供应点——220 kV 钢铁变3台变压器已经不能满足分公司电力负荷要求和供电系统的稳定运行。炼钢总降有4 台变压器，其中：1#、2#、3#变压器（66/10 kV 50 MVA）和4#变压器（66/35 kV 50 MVA）由范屯变电所供电，带炼钢现场全负荷运行，炼钢区域增建一座LF 炉，需要增加一台变压器单独供电。

1 负荷变化与电网结构分析

经电力负荷测算，为同时满足高炉增产负荷、3 800 mm 中板线满负荷运行、炼钢区域增建一座LF炉负荷，需要220 kV 钢铁变投运第2 台240 MVA 变压器。对分公司电网结构和负荷分析，电力系统运行可能存在以下不足：①投运后2 台变压器在非经济运行状态运行；②炼钢区域电源全部由同一电源点供电存在供电风险；③LF 炉工艺冲击负荷大、电量负荷小的状态，造成基本电费高电度电费低，不利于分公司成本控制；④如果增建一座LF 炉与原LF 炉一致，电源点同取自范屯变电所，将大大增加外购电成本。

结合电力负荷分析和电网结构调整，在220 kV钢铁变投运第二台变压器后，将炼钢总降1#变压器（容量为50 MVA）供电电源由范屯变电所改为220 kV 钢铁变供电，原LF 炉（4#变）、新增LF 炉（5#变）电源通过改造全部取自220 kV 钢铁变供电，增加220 kV 钢铁变2台变压器的负载率同时确保炼钢区域两路不同的电源点供电。

2 一次设备改造

根据现场情况勘察和设计，结合炼钢总降现有运行方式如图1所示。

图1 炼钢总降原运行方式示意图

在现有炼钢总降北侧空地新建一座66 kV 配电室，配电室内放置3 套GIS 设备，分别作为炼钢总降现有炼钢LF 炉4#主变压器、炼钢总降1#主变压器及新建LF 炉工程新增5#主变压器的66 kV 一次设备。5#主变压器室内的现有66 kV 设备（现4#主变压器66 kV 一次设备）拆除，其内放置新建LF 炉工程新增5#主变压器。将改造后炼钢总降1#主变压器66 kV 电源、5#主变压器66 kV 电源均引自钢铁220 kV 变电站送鲅鱼圈制氧总降变电所2#66 kV 保安电源（2#制氧线），19#塔T接，经电缆引至新设GIS设备，再经电缆接至主变一次侧。再将改造后炼钢总降4#主变压器66 kV 电源引自钢铁220 kV 变电站送鲅鱼圈制氧总降变电所1#66 kV 保安电源（1#制氧线），18#塔T 接，经电缆引至新设GIS 设备，再经电缆接至主变一次侧。运行方式如图2所示。

图2 炼钢总降改造后运行方式示意图

3 二次设备改造

根据一次设备和现有综保装置配置，钢铁变配出线路1#、2#制氧线配置光纤纵差保护装置与原钢铁变保护装置保持一致，分别组屏放置于钢铁变、炼钢总降主控室内。炼钢总降1#、4#主变保护装置功能不变，利用原有设备，各新增一套测控装置接入新装GIS信号及控制功能。新建5#主变压器的主变纵差保护、后备保护、非电量保护及测控装置，其中测控装置能够满足同时接入原信号和新装GIS信号及控制功能等。总降综自监控系统做出相应修改，满足运行要求。

4 增设双电源功能及防护措施

钢铁企业具有连续生产特性，为保证变压器供电的可靠性和连续性，供电电源炼钢总降改造前1#、4#、5#主变由范屯系统供电的一次设备，通过本次设备改造增加3 套独立供电的一次设备，在施工过程中进行二次接线的改造满足2套独立的一次设备使用一套保护装置给一台变压器供电的设计，这样在一路电源长期故障情况，通过二次接线改变，投运备用一次设备，给变压器持续供电，。下面以本次改造的5#变为例，5#变电源可以实现两种方式运行（运行图如图2所示）。

运行方式一：5#变电源来自1#制氧线，即1209开关送电、12609 开关断开，5#变保护屏的保护端子、1209 汇控柜接线端子和12609 汇控柜接线端子保护连片相应改变。其中5#变保护屏的保护端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 处于导通状态，5#变保护屏的保护端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 处于断开状态，具体接线见图3。1209 汇控柜电流接线端子处于导通状态见图4。12609汇控柜电流接线端子处于断开状态见图5。

图3 5#变新GIS1209送电电流保护端子连片位置示意图

图4 1209送电GIS端子导通图

图5 12609送电GIS端子断开图

运行方式二：5#变电源来自炼钢总降母线，即12609开关送电、1209开关断开，5#变保护屏的保护端子、1209 汇控柜接线端子和12609 汇控柜接线端子保护连片相应改变。其中5#变保护屏的保护端子A421-5B1、B421-5B1、C421-5B1、A431-5B1、B431-5B1、C431-5B1 处于导通状态，5#变保护屏的保护端子09-A421、09-B421、09-C421、09-A431、09-B431、09-C431 处于断开状态，具体接线见图6。12609 汇控柜电流接线端子处于导通状态见图7。1209汇控柜电流接线端子处于断开状态见图8。

图6 5#变旧GIS12609送电电流保护端子连片位置示意图

图7 12609送电GIS端子导通

图8 1209送电GIS端子断开

通过二次接线与一次设备配合实现变压器的双电源功能，禁止运行过程中出现运行方式与保护接线不一致的情况，在分公司电力系统事故处理规程中规定，如特殊情况下需要进行改变运行方式时，将5#投运至炼钢66 kV母线运行遵循以下规定：

（1）合上5#变压器一次609、二次断路器。

（2）合上2#LF 断路器。注：将12609 断路器GIS电流互感器端子连片接入保护屏，将1209 断路器GIS 电流互感器端子连片断开并可靠短接；防止倒闸操作时出现同一台变压器的两个一次设备同时给变压器供电情况，设置电气联锁12609-3 与1209-3隔离开关、1209-03、12609-03接地开关不能同 合；1209-3 与12609-3隔离开关、1209-03、12609-03接地开关不能同合。

同时在运行规定中明确规定二次接线、运行方式倒换的注意事项。

5 结束语

通过炼钢总降1#、4#、5#改造给设备改造、电网结构设计提供了新的思路，在电网安全稳定的前提下，不增加大量成本的设备改造时，通过二次回路的改接，增设测控装置、增加联锁设置等方式使用电负荷电源多样化，这样既可以保证改造目的的达成，也可以使电源多样化，增加用电负荷持续供电的稳定性，对生产运行、保产保供有促进作用。