中小型钢铁企业供配电系统存在的问题及分析

蔡晓光

（中冶南方工程技术有限公司，湖北 武汉 430072）

在目前民营钢铁企业中，许多的规模都是在400万t以下的中小型钢铁企业，这些中小型钢铁企业建设周期短，生产灵活，成本低廉，获得了不少的市场占有率。但是一些中小型的钢铁企业在规划之初其全厂的供配电系统都存在或多或少的问题。本文就以某特钢为例，介绍其供配电系统的架构及其存在的问题，以及后期的整改思路。

1 电力系统基本状况

某特钢属于一家典型的中小型钢铁企业，根据现场调查及业主资料，该厂建有220kV变电站一座，于2012年投运，其220kV电源进线为两回，分别是电力系统的220kV澄子变和220kV秦邮变电站。两回电源进线均为架空线路方式，导线均为钢芯铝绞线，其规格为2×300。220kV变电站的220kV采用双母线接线。其配电装置为GIS全封闭组合电气电器。站内设置了2台变比为220/37/10.5kV，容量80MVA有载调压电力变压器（1#主变 2#主变）。预留了第三台主变压器的位置（3#主变）。对于第三台主变压器而言，其所需要的GIS配电装置在一期时已配置完成，第三台主变压器的保护装置已配套完成，二期仅增加一台主变压器即可。35kV系统主接线采用单母线分段接线，目前没有外供负荷。10kV系统主接线采用单母线分四段接线，放射式向特钢各生产车间的各10kV开关站供电。

2 供配电系统存在问题及初步分析

该企业的供配电系统的骨干网络就是10kV，这就决定了其供电可靠性的缺失，根据钢铁行业设计手册的要求，10kV电压等级能够传输的电能为不超过15000kW，但是该特钢下面的各个分子开关站很多负荷都超过了这个限制。另外一个情况就是厂内很多发电机组直接在10kV电压等级并网，直接提高了整个系统的短路容量，使得设备的动热稳定不满足要求。图1为短路电流计算结果。

（1）计算方法：采用ETAP软件模型计算。

（2）计算结果如表 1、2、3。

通过上述计算以及该企业的全厂供配电方案可知存在如下问题。

①10kV断路器能力问题。根据计算结果：

图1 最大短路电流计算图

t=0s，1#主变压器10kV侧，短路电流46.3kA，冲击电流119.53kA；

t=0s，2#主变压器10kV侧，短路电流50kA，冲击电流129.4kA。

其全厂10kV设备的动稳定还是不能满足要求。

②各分厂的交互影响问题。通过计算分析，该企业10kV系统供电时各车间故障情况下，会造成220kV变电站的10kV母线电压大幅度降低（大多降低了80%），而220kV变电站的10kV母线电压大幅度降低又造成下面各车间的供电大面积停电，最终形成全厂性的故障。

表1 短路点4短路时各支路提供的短路电流

表2 短路点4短路时短路电流随时间变化值

表3 短路点5短路时各支路提供的短路电流

③发电机接入问题。由于该企业存在实际的困难，其厂内发电机均在10kV系统并网，对10kV系统的影响如下：发电机在系统短路时将提供约10kA的短路电流，并提供大量的直流分量，对10kV系统断路器的开断是不利的。

3 结论及基本措施

该企业年产钢320万t，其配电电压为10kV，远低于规定的要求。该钢厂运行时的最大负荷约为140MW，如此大的负荷通过10kV电压等级的供电构架进行流动，从其经济性也是非常不利的，由于负荷大，所以运行的稳定性自然就不高。另外其电网结构单一，各分厂的供电就只能简单的接在变电站的10kV系统，从而造成各分厂的供电独立性差，各分厂的单一事故就变成整个企业的事故，其经济损失是显而易见的。通过上述各章节的分析，该公司供电系统电压极其不合理，电网结构过于单一，运行时电力开断设备处于危险状态，大型电机启动困难，各分厂的运行故障存在交叉影响现象，故应对整个系统进行改造。改造的基本思路就是彻底摈弃10kV的骨干供电网络，采用35kV电压等级进行全厂电能的输送，各个分厂设置独立的35kV/10kV变电站，不仅利于整体的调度，对整个供电网络的安全性和稳定性有着极好的意义。