凌钢二总降新建35/10 kV变电所扩建及改造实践

梅磊

(凌源钢铁集团设计研究有限公司，辽宁凌源 122500)

引言

凌钢厂区目前建有3座66 kV降压变电站，分别为：一总降、二总降、三总降。2020 年原料厂改造工程、90 m2烧结机改扩建工程新增负荷为二总降供电区域，结合二总降附近炼钢车间改造需要占用二总降的户外设备场地；另外二总降66 kV 电气设备陈旧，户外设备处于冶金厂区的重污染区，每年需定期停电检修，影响正常生产，二总降改造势在必行。凌钢一总降有2 座65 MW、85 MW 超温超高压发电厂，系统发电容量在满足本区域的用电负荷后有剩余容量。故改造方案基于上述设施开展。

1 原料场改造工程、90 m2烧结机改扩建工程情况

1.1 原料场改造工程

总装机容量9.206 MW，计算负荷5.417 MW，补偿后功率因数达到0.92。

90 m2烧结机改扩建工程：总安装容量42.35 MW，计算负荷21.216 MW，补偿后功率因数为0.92。原料场改造工程需要2 回10 kV 电源，90 m2烧结机改扩建工程需要4回10 kV电源。

根据上述数据，新建变电所的用电设备总装机容量为51.556 MW，计算负荷为26.633 MW，补偿后功率因数为0.92（无功功率为：11.346 MVar），补偿后视在功率为28.949 MVA。新建35/10 kV 降压变电所预留后续二总降压变电所改造所需的电气系统、总图位置、构筑物等衔接接口。

1.2 新增负荷供电电源

本次新增负荷的供配电系统建设与二总降改造相结合，即：实施二总降改造的一期工程，由一总降取2 回路35 kV 电源，建设和完善35 kV 配电系统、包括35/10 kV 主变压器、10 kV 配电系统，及本工程新增的用电负荷。

其中一回电源线路借用现有的65 MW 发电机组升压变至一总降35 kV I段母线的并网线路。65 MW发电机组升压至35 kV 后，改为新建35/10 kV 降压变电所35 kV母线并网；利用现有的35 kV并网线路反送电到新建35/10 kV 降压变电所的35 kV 母线。另一回电源由一总降35 kV II 段母线取得，采用敷设电缆线路方式至新建35/10 kV降压变电所。

2 变电站设备现状

2.1 一总降区域

一总降为66/35/6 kV变电所，两回66 kV电源进线，66 kV 系统采用单母线分段接线，安装2 台100 MVA、66/35 kV 降压变压器。35 kV 系统亦采用单母线分段接线，I 段母线接1 台65 MW 发电机组，馈出给2 台50 MVA，35/6 kV 降压变压器；II 段母线接1 台85 MW发电机组，馈出给2 台50 MVA，35/6 kV 降压变压器。一总降35 kV 母线负荷情况见表1。

表1 一总降35 kV系统用电负荷表

35 kV I 段发电机组的发电容量为65 MW，冬季、夏季均正常运行，可发电60 MW，扣除5%的厂用电，可外送功率为56.75 MW。35 kV II 段发电机组的发电容量为85 MW，冬季停运，夏季正常运行，可发电80 MW，扣除5%的厂用电，可外送功率为76 MW。

2.2 二总降区域

二总降为1座66/6 kV 变电所，安装5台66/6 kV降压变压器。2 回66 kV 电源进线，66 kV 系统采用单母线分段接线，其中I段母线的66 kV 电源由钢一线引入，馈出给1#、2#、3#降压变压器（2×25 MVA+1×31.5 MVA、66/6 kV）；II 段母线66 kV 电源由钢二线T 接，馈出给4#、5#降压变压器（2×20 MVA、66/6 kV）。现4#降压变压器停运，1#、2#、3#、5#变压器运行，其中1#、2#、3#降压变压器分别带6 kV I段、II段、III段母线负荷，5#降压变压器带Ⅳ、Ⅴ段母线。二总降6 kV母线负荷情况见表2。

表2 二总降6 kV系统用电负荷表

6 kV Ⅰ段接有12 MW 发电机组1 台，夏季、冬季均正常运行，可发电10 MW，扣除5%的厂用电，可外送功率为9.4 MW。

3 二总降改造方案

3.1 改造后系统配置情况

由于一总降区域的35 kV 系统发电容量在满足本区域的用电负荷后有剩余容量，将一总降的区域的发电剩余容量直接采用35 kV 线路送至二总降区域，通过35/6 kV 降压后供电给本区域的用电负荷，这样可以减少二总降区域的66 kV 挂网变压器容量，节约基本电费。

工程一期建设35 kV配电系统，由一总降取2回35 kV 电源，改造部分35/6 kV 主变压器，停运部分66/6 kV主变压器，节约基本电费。

改造后的二总降35 kV 系统的电源侧、负荷侧两部分的变压器配置为：66 kV 配电系统安装2 台63 MVA 66/35 kV 变压器，并替代剩余的35/6 kV 主变压器，供电给剩余的6 kV用电负荷。

（1）电源侧：安装2 台63 MVA、66/35 kV 变压器，满足在一总降1 台100 MVA 变压器（或二总降2×63 MVA 变压器）退出运行时，一、二总降35 kV 系统可以正常运行。

（2）负荷侧：随着厂区的各车间改造升级，二总降6 kV 用电负荷减少，最终二总降安装3 台40 MVA 35/6 kV 变压器，替代现有的二总降1～5#主变压器。

3.2 改造后的电气主接线

根据前述确定的变压器台数和容量情况，改造后的二总降66 kV 维持现有的接线方式，采用单母线分段接线，2回路进线（钢二线、钢三线），馈出给2台63 MVA、66/35 kV 变压器。改造后的35 kV 系统连接设备如下：2 台63 MVA、66/35 kV 主变、3 台40 MVA、35/6 kV 变压器、与一总降的3 5kV 联络线2 回、65 MW 发电并网回路，35 kV 系统的进出线回路数共8回，进出线回路较多，同时考虑与一总降区域联络的运行可靠性、灵活性，采用双母线分段接线[1]。

3.3 主变容量确定

根据用电负荷情况，同时考虑本区域日后可能增加的负荷，新建35/10 kV 降压变电所安装2 台50 MVA 35/10 kV主变，作为最终规模。

3.4 电气主接线

本次由一总降取2回35 kV电源，考虑到后期的二总降35 kV系统连接设备较多（进出线共9回）、与一总降区域联络的运行可靠性、灵活性、分期建设的可行性等因素，35 kV 系统拟采用双母线分段接线。本期仅建设其中两段母线，35 kV 系统共约10个间隔。10 kV 系统采用单母线分段接线，每段母线电源取自1 台50 MVA、35/10 kV 主变二次侧，馈出给1 回原料场电源出线、1（2）回烧结电源出线、1回所用变压器出线、1 回接地变压器出线、2 回补偿电容器出线、预留2 回出线开关；两段母线共20 个回路，加上母线电压互感器、母联回路，10 kV 系统共24个回路。每段10 kV母线安装2套5 MVar电容器补偿装置，共4 套。新建35/10 kV 降压变电所的10 kV 系统中性点采用小电阻接地方式，选择10 kV系统的电阻电流为400 A。见图1。

图1 电气主接线示意图

4 结束语

该工程于2020 年12 月份完成改造，运行稳定。经过此次改造，平衡了一、二总降之间的负荷分配；一、二总变之间35 kV 系统可互为备用，增加了系统调控的灵活性。二总变新增加的负荷改为10 kV 电压等级，较原来的6 kV 系统在提高输电能力、促进节能降损、加大供电半径等方面有显著优势[2]。经计算，升压后的配电网容量增加了0.67 倍；电压降在负荷不变情况下，10 kV 输电线路电压损失是6 kV 的36%；功率损耗在负荷不变情况下，电压从6 kV 升至10 kV，功率损耗降低至原来的36%，即降低了64%。这不仅提高了系统的稳定性，也提高了经济效益。