梅磊

(凌源鋼鐵集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限公司，遼寧凌源 122500)

引言

凌鋼廠區(qū)目前建有3座66 kV降壓變電站，分別為：一總降、二總降、三總降。2020 年原料廠改造工程、90 m2燒結(jié)機(jī)改擴(kuò)建工程新增負(fù)荷為二總降供電區(qū)域，結(jié)合二總降附近煉鋼車間改造需要占用二總降的戶外設(shè)備場(chǎng)地；另外二總降66 kV 電氣設(shè)備陳舊，戶外設(shè)備處于冶金廠區(qū)的重污染區(qū)，每年需定期停電檢修，影響正常生產(chǎn)，二總降改造勢(shì)在必行。凌鋼一總降有2 座65 MW、85 MW 超溫超高壓發(fā)電廠，系統(tǒng)發(fā)電容量在滿足本區(qū)域的用電負(fù)荷后有剩余容量。故改造方案基于上述設(shè)施開(kāi)展。

1 原料場(chǎng)改造工程、90 m2燒結(jié)機(jī)改擴(kuò)建工程情況

1.1 原料場(chǎng)改造工程

總裝機(jī)容量9.206 MW，計(jì)算負(fù)荷5.417 MW，補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.92。

90 m2燒結(jié)機(jī)改擴(kuò)建工程：總安裝容量42.35 MW，計(jì)算負(fù)荷21.216 MW，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.92。原料場(chǎng)改造工程需要2 回10 kV 電源，90 m2燒結(jié)機(jī)改擴(kuò)建工程需要4回10 kV電源。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，新建變電所的用電設(shè)備總裝機(jī)容量為51.556 MW，計(jì)算負(fù)荷為26.633 MW，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.92（無(wú)功功率為：11.346 MVar），補(bǔ)償后視在功率為28.949 MVA。新建35/10 kV 降壓變電所預(yù)留后續(xù)二總降壓變電所改造所需的電氣系統(tǒng)、總圖位置、構(gòu)筑物等銜接接口。

1.2 新增負(fù)荷供電電源

本次新增負(fù)荷的供配電系統(tǒng)建設(shè)與二總降改造相結(jié)合，即：實(shí)施二總降改造的一期工程，由一總降取2 回路35 kV 電源，建設(shè)和完善35 kV 配電系統(tǒng)、包括35/10 kV 主變壓器、10 kV 配電系統(tǒng)，及本工程新增的用電負(fù)荷。

其中一回電源線路借用現(xiàn)有的65 MW 發(fā)電機(jī)組升壓變至一總降35 kV I段母線的并網(wǎng)線路。65 MW發(fā)電機(jī)組升壓至35 kV 后，改為新建35/10 kV 降壓變電所35 kV母線并網(wǎng)；利用現(xiàn)有的35 kV并網(wǎng)線路反送電到新建35/10 kV 降壓變電所的35 kV 母線。另一回電源由一總降35 kV II 段母線取得，采用敷設(shè)電纜線路方式至新建35/10 kV降壓變電所。

2 變電站設(shè)備現(xiàn)狀

2.1 一總降區(qū)域

一總降為66/35/6 kV變電所，兩回66 kV電源進(jìn)線，66 kV 系統(tǒng)采用單母線分段接線，安裝2 臺(tái)100 MVA、66/35 kV 降壓變壓器。35 kV 系統(tǒng)亦采用單母線分段接線，I 段母線接1 臺(tái)65 MW 發(fā)電機(jī)組，饋出給2 臺(tái)50 MVA，35/6 kV 降壓變壓器；II 段母線接1 臺(tái)85 MW發(fā)電機(jī)組，饋出給2 臺(tái)50 MVA，35/6 kV 降壓變壓器。一總降35 kV 母線負(fù)荷情況見(jiàn)表1。

表1 一總降35 kV系統(tǒng)用電負(fù)荷表

35 kV I 段發(fā)電機(jī)組的發(fā)電容量為65 MW，冬季、夏季均正常運(yùn)行，可發(fā)電60 MW，扣除5%的廠用電，可外送功率為56.75 MW。35 kV II 段發(fā)電機(jī)組的發(fā)電容量為85 MW，冬季停運(yùn)，夏季正常運(yùn)行，可發(fā)電80 MW，扣除5%的廠用電，可外送功率為76 MW。

2.2 二總降區(qū)域

二總降為1座66/6 kV 變電所，安裝5臺(tái)66/6 kV降壓變壓器。2 回66 kV 電源進(jìn)線，66 kV 系統(tǒng)采用單母線分段接線，其中I段母線的66 kV 電源由鋼一線引入，饋出給1#、2#、3#降壓變壓器（2×25 MVA+1×31.5 MVA、66/6 kV）；II 段母線66 kV 電源由鋼二線T 接，饋出給4#、5#降壓變壓器（2×20 MVA、66/6 kV）?，F(xiàn)4#降壓變壓器停運(yùn)，1#、2#、3#、5#變壓器運(yùn)行，其中1#、2#、3#降壓變壓器分別帶6 kV I段、II段、III段母線負(fù)荷，5#降壓變壓器帶Ⅳ、Ⅴ段母線。二總降6 kV母線負(fù)荷情況見(jiàn)表2。

表2 二總降6 kV系統(tǒng)用電負(fù)荷表

6 kV Ⅰ段接有12 MW 發(fā)電機(jī)組1 臺(tái)，夏季、冬季均正常運(yùn)行，可發(fā)電10 MW，扣除5%的廠用電，可外送功率為9.4 MW。

3 二總降改造方案

3.1 改造后系統(tǒng)配置情況

由于一總降區(qū)域的35 kV 系統(tǒng)發(fā)電容量在滿足本區(qū)域的用電負(fù)荷后有剩余容量，將一總降的區(qū)域的發(fā)電剩余容量直接采用35 kV 線路送至二總降區(qū)域，通過(guò)35/6 kV 降壓后供電給本區(qū)域的用電負(fù)荷，這樣可以減少二總降區(qū)域的66 kV 掛網(wǎng)變壓器容量，節(jié)約基本電費(fèi)。

工程一期建設(shè)35 kV配電系統(tǒng)，由一總降取2回35 kV 電源，改造部分35/6 kV 主變壓器，停運(yùn)部分66/6 kV主變壓器，節(jié)約基本電費(fèi)。

改造后的二總降35 kV 系統(tǒng)的電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)兩部分的變壓器配置為：66 kV 配電系統(tǒng)安裝2 臺(tái)63 MVA 66/35 kV 變壓器，并替代剩余的35/6 kV 主變壓器，供電給剩余的6 kV用電負(fù)荷。

（1）電源側(cè)：安裝2 臺(tái)63 MVA、66/35 kV 變壓器，滿足在一總降1 臺(tái)100 MVA 變壓器（或二總降2×63 MVA 變壓器）退出運(yùn)行時(shí)，一、二總降35 kV 系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

（2）負(fù)荷側(cè)：隨著廠區(qū)的各車間改造升級(jí)，二總降6 kV 用電負(fù)荷減少，最終二總降安裝3 臺(tái)40 MVA 35/6 kV 變壓器，替代現(xiàn)有的二總降1～5#主變壓器。

3.2 改造后的電氣主接線

根據(jù)前述確定的變壓器臺(tái)數(shù)和容量情況，改造后的二總降66 kV 維持現(xiàn)有的接線方式，采用單母線分段接線，2回路進(jìn)線（鋼二線、鋼三線），饋出給2臺(tái)63 MVA、66/35 kV 變壓器。改造后的35 kV 系統(tǒng)連接設(shè)備如下：2 臺(tái)63 MVA、66/35 kV 主變、3 臺(tái)40 MVA、35/6 kV 變壓器、與一總降的3 5kV 聯(lián)絡(luò)線2 回、65 MW 發(fā)電并網(wǎng)回路，35 kV 系統(tǒng)的進(jìn)出線回路數(shù)共8回，進(jìn)出線回路較多，同時(shí)考慮與一總降區(qū)域聯(lián)絡(luò)的運(yùn)行可靠性、靈活性，采用雙母線分段接線[1]。

3.3 主變?nèi)萘看_定

根據(jù)用電負(fù)荷情況，同時(shí)考慮本區(qū)域日后可能增加的負(fù)荷，新建35/10 kV 降壓變電所安裝2 臺(tái)50 MVA 35/10 kV主變，作為最終規(guī)模。

3.4 電氣主接線

本次由一總降取2回35 kV電源，考慮到后期的二總降35 kV系統(tǒng)連接設(shè)備較多（進(jìn)出線共9回）、與一總降區(qū)域聯(lián)絡(luò)的運(yùn)行可靠性、靈活性、分期建設(shè)的可行性等因素，35 kV 系統(tǒng)擬采用雙母線分段接線。本期僅建設(shè)其中兩段母線，35 kV 系統(tǒng)共約10個(gè)間隔。10 kV 系統(tǒng)采用單母線分段接線，每段母線電源取自1 臺(tái)50 MVA、35/10 kV 主變二次側(cè)，饋出給1 回原料場(chǎng)電源出線、1（2）回?zé)Y(jié)電源出線、1回所用變壓器出線、1 回接地變壓器出線、2 回補(bǔ)償電容器出線、預(yù)留2 回出線開(kāi)關(guān)；兩段母線共20 個(gè)回路，加上母線電壓互感器、母聯(lián)回路，10 kV 系統(tǒng)共24個(gè)回路。每段10 kV母線安裝2套5 MVar電容器補(bǔ)償裝置，共4 套。新建35/10 kV 降壓變電所的10 kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)采用小電阻接地方式，選擇10 kV系統(tǒng)的電阻電流為400 A。見(jiàn)圖1。

圖1 電氣主接線示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

該工程于2020 年12 月份完成改造，運(yùn)行穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)此次改造，平衡了一、二總降之間的負(fù)荷分配；一、二總變之間35 kV 系統(tǒng)可互為備用，增加了系統(tǒng)調(diào)控的靈活性。二總變新增加的負(fù)荷改為10 kV 電壓等級(jí)，較原來(lái)的6 kV 系統(tǒng)在提高輸電能力、促進(jìn)節(jié)能降損、加大供電半徑等方面有顯著優(yōu)勢(shì)[2]。經(jīng)計(jì)算，升壓后的配電網(wǎng)容量增加了0.67 倍；電壓降在負(fù)荷不變情況下，10 kV 輸電線路電壓損失是6 kV 的36%；功率損耗在負(fù)荷不變情況下，電壓從6 kV 升至10 kV，功率損耗降低至原來(lái)的36%，即降低了64%。這不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。