厂区供电系统方案设计及研究

谭伟

摘 要：集团公司新厂区占地面积为老厂区的2倍，用电设备容量大，电压等级多。试验台增加10 kV、30000 kW大型同步电动机拖动产品试车台位，其他试验台位容量范围为800～6300 kW；同时，增加5座试车用高配室，车间变电所31个；试车电压等级分为10 kV、6 kV、3 kV。新厂区供电系统方案既要满足年产值的生产和试车要求，又要保证系统高可靠性、高稳定性及经济运行。本文对新厂区供电系统方案进行全面介绍，并对方案进行优化和完善，保证30000 kW电机正常运行，系统安全、可靠、经济运行。

关键词：供电系统方案 供电质量 经济运行 可靠性

中图分类号：TM727.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0007-01

对于每个公司新厂区的供电系统的设计都是一个极为复杂而且涉及面非常广的课题，如何使供电系统利用率最大、改造成本最低，并且安全可靠是供电系统方案设计初期需要考虑的关键问题。

企业用电负荷分为三级：一级负荷指中断供电造成人身伤亡在政治、经济上造成重大损失时、对有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作有影响、发生中毒、爆炸和火灾等情况；二级负荷中断供电在政治上、经济上有较大损失、对重要用电单位的正常工作有影响；三级负荷不属于上述一级、二级负荷的。按照负荷分级，我公司应为二类负荷，为保证安全可靠用电，供电系统采用双回路供电。

1 供电系统设计方案

1.1 中央变电所设计方案

一个厂区的中央变电所是整个供电系统的源头和核心，厂区内所有电力的分配和输送都是从这里发起，本文中所设计的中央变电所包含三台主变压器。三台主变增加互锁，同时只允许两台变压器运行，契约容量40000 kVA。此运行方案的优点如下：

（1）节约1#主变的基本电费。（2）生产、试验同时计量，提高试验变压器的功率因数。（3）6300 kW及以下试验电机可直接启动。

1.2 厂区供电系统电能稳定性

中央变电所三台主变稳压、重点车间变电所低压稳压和关键设备局部稳压相结合，保证低压用电设备电压再额定电压±7%范围内变化。中央变电站10 kV侧进行电容器无功补偿，高压电容器采用中性点不接地三角形接法；车间电容器分散补偿和大负荷用电设备局部补偿相结合，补偿功率因数达到0.9以上。重要车间采用密集型封闭母线供电，降低了车间供电系统压降。经实际测量，定子车间在用电高峰期间，车间首末端电压降只有3 V左右。我公司高次谐波负载较多，采用电容器串联电抗器可提供一定量的高次谐波，将高次谐波电流抑制在局部范围内，防止高次谐波放大，减少了高次谐波污染。主要车间（转子、定子、热处理、办公楼）12个变电所采用低压联络。两个变电所相邻安装，低压联络投资小，两个变电所作为互备用。

2 供电系统可靠性研究

高供电可靠性是提高供电质量很重要的条件，为了做到高供电可靠性在设计供电系统方案时采取如下措施和方法。

2.1 双回路供电及母线互联系统

从供电公司上一级变电所到沈鼓中央变电所采用66 kV甲、乙线双回路供电，甲、乙线互为备用，保证了生产正常用电。厂内安保设备及重点关键设备（如消防系统、采暖系统）采用双电源供电。中央变电所及车间变电所同电压等级设置联络，线路故障时可快速切换回路，保证正常用电。

2.2 继电保护设备安全稳定，系统考虑到冗余保护控制，实现安全可靠运行

中央变电所各种继电保护齐全，运行稳定可靠，保证高压供电系统安全运行。主变采用主保护及后备保护相结合的保护方式，馈线采用线路保护。

我公司试车频繁，而且经常会将大功率设备用小功率试车台位试车，这样对供电系统威胁最大，易造成对应供电系统损坏。采用合理的速断保护和过负荷保护，避免大电机启动期间大电流冲击导致供电系统越级跳闸，保证了供电系统安全运行。

2.3 试车台位安全供电系统

试验台位较多，采用电气控制保证安全试车，避免错开台位的现象发生。采用请求合闸、允许合闸、远程/本地合闸控制。当中控室发出请求合闸信号后，配电室对应的高压开关柜的请求合闸指示灯亮，工作人员按要求完成操作后，在中控室才能合闸。

2.4 工艺安保系统

试车工艺约束起车、停车，工艺性跳闸消除了工艺性缺陷造成产品损坏情况的发生。（1）试车条件停机，试车时因油温、油压、水压等工艺条件不满足调试车条件，电机不能起动。（2）试车工艺停机，试车期间因工艺条件缺陷（冷却水中断），电机会自动停机。（3）试车安全停机，在试车台位、中控室、高配室安装紧急停车按钮，紧急情况按下按钮可立即停机。

3 供电系统电能质量研究

供电质量的技术指标为：电压、频率和谐波畸变率。在工厂供电主要是电压和波形。

3.1 电压质量

系统电压根据负荷情况白天和夜间会有较大波动，同时，厂区内供电线路长，低压供电线路压降大。为使高压供电系统电压波动范围在±5%内，低压供电系统电压波动范围在±7%内，需采取有效的措施进行稳压，其稳压措施如下：

（1）中央变电所主变采用三绕组有载自动调压变压器，有载自动调压器分16档。每档电压调整是1.25%Ue，可以将偏离额定电压±10%的电压调整到额定电压。（2）重点车间变电所设置低压自动稳压器，在转子、定子、齿轮车间设置五台感应式调压器。稳压精度±5%，稳压范围±15%。（3）转子、定子车间低压干线采用密集型封闭母线供电，降低供电线路阻抗值。（4）关键进口设备采用但台设备稳压。

4 结语

经过几年的运行，供电系统运行正常，满足公司生产及大电机试验要求，运行费用低，系统运行安全可靠。经过多次30000 kW电机拖动产品试验，供电系统满足电机启动及全功率运行要求，大电机启动期间对66 kV电压降为7%，10 kV电压降为13%，对系统冲击较小；同时，产品在厂内通过此系统起动运行成功，为用户在设计产品拖动供电系统及拖动方式提供了重要的设计依据。本方案设计备用回路满足新增车间回路及容量要求，方案扩展性较强。随着厂区不断新增供电回路，备用回路数量满足要求；供电系统运行稳定，灵活性强，每年节约基本电费456万元，力率电费12万元；供电系统继电保护灵活可靠，动作准确，未出现越级跳闸现象及误动现象发生。

参考文献

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[2] 林莘.现代高压电器技术[M].2版.北京：机械工业出版社，2011：353-364.

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