劉希國

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司冷軋廠）

0 引言

冷軋產(chǎn)線生產(chǎn)機(jī)組及設(shè)施包括：熱軋?jiān)暇磔斔拖到y(tǒng)1套，推拉式酸洗機(jī)組1條、酸軋聯(lián)合機(jī)組1條、連退機(jī)組2條、鍍鋅機(jī)組1條、重卷機(jī)組2條、重卷拉矯機(jī)組1條、半自動(dòng)包裝機(jī)組3條、磨輯間設(shè)施1套、各跨間相應(yīng)的生產(chǎn)輔助設(shè)施和起重運(yùn)輸設(shè)施。公輔設(shè)施包括:酸再生、循環(huán)水站、廢水處理站、事故水塔、綜合調(diào)度樓等。執(zhí)行現(xiàn)行的有效國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方法律法規(guī)及《鋼鐵精品基地 項(xiàng)目工廠設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定》等要求。電氣工程主要包括幾個(gè)部分：

1）供配電設(shè)施；

2）電氣傳動(dòng)及基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)；

3）自動(dòng)化儀表、檢測控制系統(tǒng)；

4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；

5）電訊設(shè)施。

電氣工程是整個(gè)冷軋工程的重中之重，電氣工程設(shè)計(jì)的合理與否、設(shè)備安裝是否規(guī)范決定著項(xiàng)目的成敗，該冷軋產(chǎn)線涉及的工序多，既相對獨(dú)立又存在不可分割的聯(lián)系，工程設(shè)計(jì)施工中千頭萬緒，需要保持清醒的頭腦，需要全局意識(shí)，還要抓好每一個(gè)細(xì)節(jié)，對項(xiàng)目實(shí)施過程的把控是對技術(shù)人員的極大考驗(yàn)。

1 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析

1.1 供電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冷軋工程負(fù)荷等級(jí)大多為二級(jí)及三級(jí)負(fù)荷。

1）供電電源：取自冷軋110kV變電所。

2）供電距離：最短約250m（至酸軋機(jī)組軋機(jī)電氣室），最長約800m（至推拉酸洗機(jī)組電氣室）。

3）供電電壓：10kV。

4）供電電源回路數(shù)：10kV，14回路。

5）供電電源引入的敷設(shè)方式：電纜隧道、電纜敷設(shè)引入。

供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：變壓器布局合理，均布局在負(fù)荷中心，而且不同的負(fù)荷變壓器于不同種類的 MCC 柜相對應(yīng)，這樣就節(jié)省了長度，又降低了長距離的線路能源損耗，這是值得推廣的地方。

1.2 安全供電及應(yīng)急措施

（1）安全電源系統(tǒng)

為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，采取下列安全供電措施：計(jì)算機(jī)及基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用帶蓄電池的工業(yè)級(jí)不間斷電源（工業(yè)級(jí)）UPS供電，保證供電的可靠性，蓄電池維持時(shí)間不少于30min。UPS 具有以太網(wǎng)接口，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷。

變電所及各電氣室10kV開關(guān)柜操作及指示電源采用帶蓄電池及充電裝置的直流電源。

電氣室、控制室和操作室當(dāng)正常供電電源停電時(shí)，采用充電式照明燈進(jìn)行事故照明。在地下設(shè)施和人員集中的地方設(shè)置疏散指示燈。

NO.1連退和 NO.2連退共用一套柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源，設(shè)置在 NO.2連退出口電氣室；連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組使用一套柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源，設(shè)置在連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組出口電氣室。工作電源事故停電時(shí)自動(dòng)投入到應(yīng)急低壓母線上。

處理線出現(xiàn)的異常停電及高壓清掃中的停電，應(yīng)急電源起到了很好的作用，事實(shí)證明這種配置方案非常合理，值得推廣使用。

（2）補(bǔ)償裝置類型及安裝地點(diǎn)

冷軋區(qū)域優(yōu)化為四處補(bǔ)償站，實(shí)際應(yīng)用中在酸軋及處理線采用了SVG+FC的濾波方式，從運(yùn)行來看效果良好，有效消除了大功率用電設(shè)備在運(yùn)行中對電網(wǎng)的沖擊，值得推廣。

1.3 設(shè)備選型及設(shè)計(jì)分析

（1） 10kV 配電柜型式

10kV采用中置式手車開關(guān)柜，進(jìn)線開關(guān)選 2500/2000A的真空斷路器，母聯(lián)開關(guān)選2500/2000A 的真空斷路器，饋線開關(guān)選1250A 的真空斷路器，上述設(shè)備的開斷電流均選用31.5kA。

10kV變電站、中壓開關(guān)柜、綜保裝置、中壓斷路器均選擇國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。從目前的使用來看，這些設(shè)備質(zhì)量可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，但也存在小的問題，比如無線測溫傳感器出現(xiàn)大量的燒損現(xiàn)象，需要在今后的工程中著重注意。

（2） 變壓器的選擇

冷軋項(xiàng)目的變壓器國產(chǎn)變壓器，一般的動(dòng)力變壓器選用山東魯特變壓器，整流變壓器選用南通曉星變壓器，上述兩個(gè)廠家均為國內(nèi)較知名的變壓器制造廠家，從使用情況來看，這兩家的變壓器質(zhì)量穩(wěn)定，使用效果良好。

（3）低壓配電柜型式

低壓柜使用固定式或固定分隔式。所有低壓配電柜、柜內(nèi)主要一次元器件均選擇國內(nèi)知名品牌。目前的MCC柜主要由兩家提供，采用施耐德電氣元件，斷路器均采用插拔式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是便于更換，但也存在安全風(fēng)險(xiǎn)，這種結(jié)構(gòu)不利于點(diǎn)檢，出現(xiàn)問題后更換難度大，需要大面積停電才能處理。2#連退MCC柜著火事故也反映出這類設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在的重大隱患。需要進(jìn)行必要的優(yōu)化，既要考慮更換的方便性，又要兼顧系統(tǒng)的安全性。

1.4 電氣安全設(shè)計(jì)分析

電氣安全主要是針對防雷及接地系統(tǒng)，冷軋工程建、構(gòu)筑物為二類防雷設(shè)施，利用主廠房屋面作為接閃器，廠房柱子作為引下線與接地網(wǎng)格連接。

設(shè)置工作接地、保護(hù)接地、防靜電接地、自動(dòng)化控制系統(tǒng)及檢測設(shè)備工作接地。接地體為網(wǎng)格型式，采用聯(lián)合接地方式，接地電阻阻值不大于1Ω。所有接地做等電位連接。這種接地方式是目前設(shè)計(jì)中普遍采用新的接地形式。

工作接地：低壓動(dòng)力或照明變壓器二次側(cè)中心點(diǎn)采用中性點(diǎn)直接接地的 TN-C-S 系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)通過接地干線與接地極連接，其接地電阻要求小于 4Ω；對距離主廠房大于 50m 的輔助車間或動(dòng)力配電箱等用電設(shè)備進(jìn)行重復(fù)接地，重復(fù)接地電阻要求小于10Ω。

保護(hù)接地，對電氣設(shè)備或電氣裝置的不帶電金屬部分和金屬外殼均應(yīng)接地，要求接地電阻小于4Ω。防止變電所的母線過電壓的避雷接地，要求接地點(diǎn)盡量靠近被保護(hù)設(shè)備，要求接地電阻小于10Ω。

防靜電接地：對煤氣罐、室外煤氣管道、氫氣管道等的接地，要求接地電阻小于10Ω，上述管道工程每隔20～25m 還應(yīng)設(shè)防靜電接地，接地電阻不應(yīng)超過10Ω。

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)這種共地不共線的接地網(wǎng)絡(luò)方式盡管省去了專用接地極，但是這種設(shè)計(jì)忽略了一個(gè)重要因素是不同的負(fù)載各自的平衡點(diǎn)不一樣，特別是高壓設(shè)備，整流變頻設(shè)備，變壓器這些設(shè)備的負(fù)荷中性點(diǎn)電壓平衡點(diǎn)肯定不會(huì)一致，就決定了這樣多點(diǎn)不連貫的接地方式，必然導(dǎo)致各個(gè)地之間相互感應(yīng)電壓差加大。經(jīng)過測試，部分區(qū)域在運(yùn)行中各種地之間感應(yīng)電壓達(dá)到110V以上。因此認(rèn)為這種接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步完善，在設(shè)計(jì)的時(shí)候有必要設(shè)計(jì)一些專用的接地極，做到有備無患。

1.5 電纜橋架與電纜設(shè)計(jì)分析

電纜橋架布局的考慮。在工廠設(shè)計(jì)中電氣專業(yè)的電纜橋架設(shè)計(jì)不但要考慮配合有關(guān)工藝專業(yè)如何走向問題，還要考慮如何布局美觀的問題，最后生產(chǎn)線外觀整體形象的好壞，電纜橋架的走向起著至關(guān)重要的作用。整個(gè)冷軋工程的電纜橋架的設(shè)計(jì)絕大部分比較合理，但在實(shí)際的施工中發(fā)現(xiàn)，部分電纜橋架存在干涉現(xiàn)象，電纜走向也存在不合理的現(xiàn)象，主要是酸軋軋機(jī)區(qū)域，電纜量較大，有大量的粗電纜，這一區(qū)域的施工難度較大，影響了工程的進(jìn)度，也造成了一定的浪費(fèi)。

電纜應(yīng)按 10kV，380V，220V，24V基本原則分層，在24V 位最高層可隔板分開模擬量和數(shù)字量的電纜，其余層次電壓從底到高依次向下排列。但實(shí)際在敷設(shè)電纜時(shí)并未嚴(yán)格按照這樣的原則執(zhí)行，造成的問題是，出現(xiàn)了一些信號(hào)的干擾，比如酸軋張力輥編碼器、DP通訊電纜等均出現(xiàn)了干擾現(xiàn)象。另外電纜敷設(shè)的原則還有電纜在橋架中占空率最大不宜超過80%，設(shè)計(jì)可按最大70%考慮，基本算法是，在橋架中控制電纜按外徑設(shè)計(jì)成兩層，動(dòng)力電纜按外徑設(shè)計(jì)成一層，這樣初步估算作為向土建提條件依據(jù)，待詳細(xì)設(shè)計(jì)增多增少都沒有關(guān)系，既不會(huì)使橋架走空，又不會(huì)使橋架過滿。但實(shí)際施工過程因設(shè)計(jì)方面的失誤造成無法完全按照規(guī)范要求施工，造成有的電纜橋架電纜過多，電纜擠壓，存在一定的隱患。這是將來在設(shè)計(jì)中要格外注意的地方。

1.6 電氣室的設(shè)置分析

較大型電氣室包括推拉酸洗機(jī)組電氣室、酸軋電氣室、連退電氣室和鍍鋅電氣室等主要生產(chǎn)機(jī)組電氣室。

酸軋聯(lián)合機(jī)組電氣室、推拉式酸洗機(jī)組電氣室地上一層布置變壓器、10kV 開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、MCC、傳動(dòng)柜、計(jì)算機(jī)設(shè)備及基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備等；設(shè)置地下室一層。其他較大型電氣室地上一層布置變壓器、10kV開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、 MCC 、傳動(dòng)柜等；地上二層布置計(jì)算機(jī)設(shè)備及基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備；設(shè)置地下室一層。一層與二層之間根據(jù)需要設(shè)置電纜夾層。

較小型電氣室包括重卷機(jī)組電氣室、磨輯間電氣室、循環(huán)水泵站電氣室、廢水處理站電氣室，酸再生站電氣室等。

較小型電氣室一層布置低壓開關(guān)柜、MCC、傳動(dòng)柜及基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備，不設(shè)置電氣地下室。

整個(gè)冷軋工程電氣室設(shè)計(jì)合理，電氣室明亮、整潔，電氣室冷卻采用集中冷風(fēng)機(jī)加冷凝水方式冷卻，冷卻效果良好，這是值得推廣的，建議在新上項(xiàng)目上采用這種設(shè)計(jì)。

2 應(yīng)用情況

自2018年冷軋全面投產(chǎn)，電氣設(shè)備所表現(xiàn)出來的穩(wěn)定性達(dá)到了預(yù)想的效果，通過對標(biāo)同類型產(chǎn)線，從設(shè)備作業(yè)率、設(shè)備故障率等進(jìn)行比對分析，該產(chǎn)線均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，實(shí)踐證明，通過對項(xiàng)目的不斷優(yōu)化，使得該項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)施工合理，技術(shù)成熟，取得了很大成果。

3 結(jié)束語

不同行業(yè)幾乎都會(huì)涉及到電氣設(shè)備，電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工是一門很深的學(xué)問，雖然電氣設(shè)計(jì)施工技術(shù)日趨成熟，但不同的環(huán)境，不同的人員所產(chǎn)生的結(jié)果往往會(huì)有很大差異，既要遵循客觀規(guī)律，遵循相關(guān)規(guī)范，也要具體情況具體對待，找到適合自身?xiàng)l件的最佳方案，本文所闡述的內(nèi)容是基于上述冷軋項(xiàng)目，在實(shí)踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，具有很好的借鑒作用，希望為相關(guān)行業(yè)提供一種解決方案。