基于供电可靠性的系统单元结构优化

王振球 张晓婷

(济南钢铁股份有限公司 能源动力厂，山东 济南250101)

1 事故简介

2013 年1 月份济钢集团发生了一起较大的停电事故， 三降压变电所来110KV I 母线电源失电、1 号、2 号主变35KV、10KV 电源消失信号，确认是110KV 历钢I 线失电，造成三降压1、2 号主变停电。气体公司当时运行2#、3#、4# 制氧机机组，2#、3# 制氧机主电源和辅助电源均出自上述两台变压器，4# 制氧机机组的高压电源来自另一降压变电所， 控制回路及高压冷却水系统却是由三降压1#、2# 主变供电，三降压的停电事故，影响到全部制氧机组停运，氮气、氧气停产，从而造成整个公司的多道工序被迫停产。

2 事故原因分析

事故之前，4# 大制氧机高压主供电源3322# 来自五降压，基于检修及施工方便等原因，4# 大制氧机的控制回路及高压冷却水系统取自离其最近的三降压S3101# 及S3202#，由于三降压1、2 号主变停电导致4# 大制氧的控制回路及冷却水系统失电，冷却水停供，空压机停转，导致4# 大制氧被迫停机。 虽然主供电源没有影响，但是辅助系统的断电，还是导致制氧机组的停机。 为了改进这种主供与辅助线路的相互交叉，彼此影响，导致设备被迫停机的情况发生，实现主、辅一条线路供电，既线路的模块化、单元结构优化，特提出以下方案。

3 基于供电可靠性的配网优化规划

3.1 配网优化规划思路、优化目标及原则

3.1.1 配网优化规划思路

结合济钢电力系统现状，确定远景高压配电网最终网架，并对近期高压配电网优化改造,使高压配电网处于最优化运行,调度灵活。

3.1.2 高压配电网优化目标及原则

1）在合理供电半径范围内,尽可能均衡各变电所的主变负载率,由此降低配网运行损耗、提高电压水平。

2）加强电网的联络,尽可能形成由不同变电所电源构成的双环网接线,以提高负荷转移能力。

3.2 馈线模块化、单元结构优化规划

3.2.1 线路模块化、单元结构优化的目标

馈线模块化、单元结构优化是指从主变电所进线到最终用户用电设备之间的高低馈电线路模块化、单元化，其内容可以归纳为二大方面：①正常情况下的用户检测、运行优化，杜绝高低压一条线停，而造成全线停电的情况；②事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制。

3.2.2 线路模块化、单元结构优化的规划原则

线路模块化、单元结构化是配电网优化结构的重要组成部分。 要实现馈线自动化、单元化，需要合理的配电网结构，具备环网供电的条件；各环网开关、负荷开关和配电站内开关的操作机构必须具有远方操作功能。

3.2.3 线路模块化、单元结构优化的实现原则

线路的模块化、单元化，优点在于高、低供电，不会互相交叉断送电，一路全停，马上启用备用线路供电。

4 事故线路的模块化、单元结构优化

4.1 三降压变电所

事故前三降压的运行方式为历钢Ⅰ线供110kvⅠ母线带1#、2#主变，35kvⅠⅡ母线、10kvⅠⅡ母线分段运行； 韩钢线供110kvⅡ母线带3#、4# 主变，35kvⅢⅣ母线、6kvⅠⅡⅢⅣ母线分段运行；韩钢Ⅱ线处于热备。

针对上述运行方式的弊端，事故后三降压的运行方式更改为历钢Ⅰ线供110kvⅠ母线带1#、3# 主变，35kvⅠⅢ母线、10kvⅠ、6kvⅠⅢ母线分段运行； 韩钢线供110kvⅡ母线带2#、4# 主变，35kvⅡⅣ母线、10kvⅡ、6kvⅡⅣ母线分段运行；韩钢Ⅱ线处于热备。

4.2 气体公司

气体公司自三降压6KV 进线18 条、10KV 进线6 条、35KV 进线4条；自五降压35KV 进线1 条；随着十一五项目投产，进线有所增加。

4.2.1 十一五项目投产前， 三降压保持现运行方式不变，110KV 历钢1 线带1#、3# 变压器，110KV 韩钢线带2#、4#变压器。 气体公司线路：1＃两万制氧机S3104（1#主变）带全所，S3205 备用；2＃两万制氧机S1133（1#主变） 带全所，S1236 备用；3＃ 两万制氧机S3202 （2# 主变） 带全所，S3101 备用；4＃ 两万制氧机五降压3322 带全所，S3404 备用；5＃ 四万氮压机启动装置自本体低压室Ⅰ段引一路电源在开1＃ 氮压机时使用。 其他线路运行方式不变。

4.2.2 原3#、4# 泵房（供3#、4#、5# 制氧机）供电电源由3# 两万制氧机本体水处理出线1、出线2 提供改至4# 两万制氧机本体提供，水处理2# 出线由4# 两万制氧机本体Ⅱ段由备用柜提供， 水处理1# 出线由4# 两万制氧机本体Ⅰ段提供。

4.2.3 保安用电：自3# 两万低压室Ⅱ段提供一路电源供1# 两万液体蒸发泵作为备用，改造控制回路、主回路。 自1# 两万低压室Ⅰ段提供一路电源供3# 两万液体蒸发泵作为备用，改造控制回路、主回路。

5 运行安全可靠性比较

线路优化前：正常运行方式负载的高压供电与二次控制回路交叉供电，因一条线路故障跳闸，而造成负载被迫全面停机。主辅线路的相互独立，互相影响大，二者安全可靠性均大大降低。

线路优化后：主辅线路的单元化，大大提高了负载运行的安全可靠性。正常运行方式环形供电，主辅一条线，使变电所高压出线的平均负载率提高并消除了重载线路；变电所之间、变电所内主变之间的负荷分配合理均衡； 通过优化规划可有效地提高济钢配电网供电能力，负载停机事故率几乎降为0，供电可靠性大大提高。

6 结论

1）此次故障的发生说明任何技术细节上的疏忽都可能酿成较大故障。 需要在技术改造的时候，多考虑安全因素。

2）济钢供电电网线路以模块化、单元化为发展方向,通过配电网架接线方式的调整以及线路自动化、单元化的布局,降低了事故发生的概率；并可消除变配电站出线的并仓情况；使变电所高压出线的平均负载率提高并消除了重载线路；变电所之间、变电所内主变之间的负荷分配合理均衡；通过优化规划可有效地提高济钢配电网供电能力,减少故障停电时间,从而提高了配电网的供电可靠性。

［1］杨以函.电力系统基础[M].北京：水利电力出版社，1986.

［2］钢铁企业电力设计编委会.钢铁企业电力设计手册（下）[M].北京：冶金工业出版社，1996.