陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

10KV供電系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化

陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

通過對邯鋼新區(qū)煉鋼變電站幾起短路放炮事故及系統(tǒng)運行參數(shù)分析,指出煉鋼變電站10KV系統(tǒng)存在對地電容電流過大,現(xiàn)有的消弧線圈裝置不能有效的補償接地電容電流,從而引起弧光過電壓及相間短路放炮事故。并提出對現(xiàn)有的消弧線圈擴容及運行方式調(diào)整的改造方案,使煉鋼站10KV系統(tǒng)運行參數(shù)得到優(yōu)化,進而提高供電可靠性,保證邯鋼新區(qū)電力統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

變電站 運行參數(shù) 事故 消弧線圈 電容電流 可靠性

1 系統(tǒng)概述

煉鋼站10KV系統(tǒng)帶著熱軋、二冷、煉鋼等重要負荷，它的運行情況直接關(guān)系到邯鋼的生產(chǎn)。煉鋼變電站因二冷項目相繼投產(chǎn)后，新增10kV配出電纜線路不斷增多，且線路太長，電纜對地電容電流跟電纜長度及截面積成正比，這就使得10KV系統(tǒng)對地電容電流不斷增大。煉鋼站10KV系統(tǒng)有4段母線，其中1#消弧線圈、2#消弧線圈、3#消弧線圈分別安裝在10KVI、II、IV母線上，總體補償電流為100A左右，III母線上沒有接地變及消弧線圈。通過現(xiàn)場測量得知電容電流達到130A左右，還有30A左右的電容電流得不到有效補償，使系統(tǒng)處于欠補償狀態(tài)，一旦發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈不能完全補償電容電流。容易產(chǎn)生以下影響，(1)引起弧光過電壓事故或相間短路事故，(2)對避雷器的最大工作電壓不利，易引起避雷器爆炸，

(3)對PT的安全運行不利，(4)誘發(fā)污閃。每次事故損失都在百萬元以上。在運行期間曾經(jīng)出現(xiàn)過4次因電纜單相接地故障而引起的相間短路事故，損失嚴重，每次損失大概在100萬左右，其中包括電纜維修費、新設(shè)備備件費、因短路事故造成的停產(chǎn)損失等。

2 消弧線圈補償方式

針對上述情況，需改變消弧線圈補償方式。而消弧線圈補償方式有3種情況：(1)完全補償。即IL=IC，就是消弧線圈的補償電流IL等于系統(tǒng)對地的總電容電流IC。但該補償方式存在嚴重缺陷，易使L對三相對地電容3C發(fā)生50HZ交流串聯(lián)諧振，即wl=1/3wc。串聯(lián)諧振時，零序電壓U0將在電路回路中產(chǎn)生很大的電流，從而使中性點對地電壓嚴重升高，因而該補償方式不可取。(2)欠補償方式。即IL＜IC，就是消弧線圈的補償電流IL小于系統(tǒng)對地的總電容電流IC。該補償方式下當(dāng)某個元件被切除或因故障而跳閘后，電容電流減小，很可能是補償電流等于電容電流而轉(zhuǎn)化為完全補償，引起串聯(lián)諧振而產(chǎn)生過電壓。(3)過補償方式。即IL＞IC，就是消弧線圈的補償電流IL大于系統(tǒng)對地的總電容電流IC。該方式可以有效抑制電容電流，不產(chǎn)生串聯(lián)諧振引起的過電壓，所以我們應(yīng)對消弧線圈進行擴容改造，根據(jù)實際情況增加合適的消弧線圈容量，使系統(tǒng)處于過補償狀態(tài)，但要注意保持適當(dāng)?shù)拿撝C度。

3 改造及施工方案

3.1 改造方案

如果采取像3#消弧線圈改造那樣，新進一套新設(shè)備來代替舊設(shè)備，不但費用太高而且周期長。通過討論我們決定利用上次改造拆下來的舊消弧線圈進行系統(tǒng)優(yōu)化。通過對現(xiàn)場考察及系統(tǒng)負荷情況了解得知精鋼站35KV系統(tǒng)負荷不大且精煉SVC自動投退，站內(nèi)電容組很少投運，所以計劃拆掉精鋼站一組電容器，騰出地方用于安裝上次消弧線圈改造退下的3#消弧線圈，在10KVIII段上選用合適的備用柜進行改造，調(diào)試成功后給其供電，使10KV系統(tǒng)對地電容電流可以完全控制在消弧線圈的調(diào)節(jié)補償范圍內(nèi)，同時根據(jù)實際情況改變消弧線圈的運行方式。而且拆下來的電容器組及附件可以作為備件使用，當(dāng)35KV其他電容器故障時更換，大大節(jié)約成本。

3.2 施工方案

2013年1月份，完成立項及現(xiàn)場收集資料工作，初步制定了改造計劃及時間節(jié)點。2月份，完成了電容器本體拆卸工作。將電容器及電抗器全部拆掉，利用液壓小車及吊車將電抗器、電容器、瓷瓶等從室內(nèi)移出并統(tǒng)一存放到指定地點。為安裝接地變及消弧線圈騰出了空間。3月份，完成安裝接地變本體及消弧線圈工作。將原來改造拆下來的3#接地變及消弧線圈等設(shè)備安裝到精鋼電容器室，規(guī)劃了具體的尺寸，合理安排安裝位置，基礎(chǔ)固定，銅排連接等。4月份，完成電纜接引、二次配線工作。將原來的電纜拆掉，規(guī)劃了新電纜的路徑，接引到已經(jīng)選擇好的柜子上。規(guī)劃二次電纜的路徑，確定二次電纜型號及長度，根據(jù)工作原理圖配二次線。5月份，完成調(diào)試及試運行工作。安排試驗班對配電柜做了綜保試驗、開關(guān)小車耐壓試驗及直阻測試、避雷器試驗、電纜耐壓試驗。對新裝的4#接地變進行調(diào)試工作，期間及時處理了很多問題，圓滿完成調(diào)試及試運行工作。4#接地變已于5月正式投運。

4 改造后運行情況及經(jīng)濟效益

4.1 改造后運行情況

4#接地變投運后，10KV系統(tǒng)每段母線上都有一組消弧線圈，各自分列運行時都能很好的自動跟蹤補償電容電流，但目前系統(tǒng)的運行方式為10KVI、II段母線并列運行，10KVIII、IV段母線并列運行。也就是1#、2#消弧線圈并列運行，3#、4#消弧線圈并列運行。由于消弧線圈廠家不一樣，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在融合問題，這樣就出現(xiàn)了在系統(tǒng)電容電流變化時，消弧線圈的自動調(diào)節(jié)有時會出現(xiàn)錯誤，同時補償電感電流，導(dǎo)致電感電流過多，與電容電流多一樣會導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，或不斷調(diào)節(jié)使系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。通過對系統(tǒng)各段母線電容電流的測量及運行情況檢測，最后決定將1#消弧線圈設(shè)置為自動調(diào)節(jié)，2#消弧線圈設(shè)置為手動調(diào)節(jié)并將檔位調(diào)至最大；將3#消弧線圈設(shè)置為手動調(diào)節(jié)且檔位調(diào)至最大，4#消弧線圈設(shè)置為自動調(diào)節(jié)。這樣就滿足了系統(tǒng)在不同運行方式下都不會出現(xiàn)調(diào)節(jié)出錯的問題，通過一段時間觀察，系統(tǒng)運行良好，改造完成后沒出現(xiàn)一次因單相接地故障造成的短路放炮事故。

4.2 經(jīng)濟效益

通過本次改造，優(yōu)化了煉鋼站10KV系統(tǒng)參數(shù)，杜絕了因單相接地而引起的弧光過電壓事故及電纜或開關(guān)小車相間短路事故，節(jié)約電纜、開關(guān)小車備件費以及因事故而引起的停產(chǎn)損失共計100萬左右，另外節(jié)約新消弧線圈購買費及電容器備件費共計100萬左右。所以本次改造效益預(yù)計為200萬左右。

[1]張松,孫偉.消弧線圈自動調(diào)諧研究.高壓電器,1999.

[2]要煥年,曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地.中國電力出版社,2001年.

[3]劉萬順.電力系統(tǒng)故障分析.水利電力出版社,1986.

[4]孟慶光.電力系統(tǒng).邯鋼動力廠,2008.

[5]李福壽.中性點非有效接地網(wǎng)的運行.水利電力出版社,1993.