王樹樑

【摘 要】本文通過對(duì)鋼鐵企業(yè)電網(wǎng)安全可靠性的研究，提出了針對(duì)性優(yōu)化方案，并在實(shí)施中較好地解決了技術(shù)難題，有效提高了電網(wǎng)的安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)；安全可靠性；優(yōu)化

1 項(xiàng)目背景

重鋼2007年啟動(dòng)自主城環(huán)保搬遷至重慶市長壽區(qū)江南鎮(zhèn)工程，按生產(chǎn)規(guī)模，需設(shè)計(jì)、建設(shè)重鋼220kV電網(wǎng)。

重鋼220kV電網(wǎng)建成后，由220kV電站一座，110kV電站五座，若干35kV、10kV電站及380V低壓系統(tǒng)構(gòu)成。兩回220kV電源來自附近的一座500kV電站。

2012年后，重鋼220kV電站發(fā)生了5次停電事故。其中兩次是GIS設(shè)備本體的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)缺陷所致，甚至導(dǎo)致雙母線失效，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)公司的生產(chǎn)經(jīng)營構(gòu)成極大的安全威脅。

2 對(duì)電網(wǎng)安全可靠性問題的研究和分析

通過對(duì)幾次事故原因進(jìn)行了深入的研究分析，我們總結(jié)出問題主要集中在電網(wǎng)前期建成固化下來缺陷的結(jié)論。包括規(guī)劃與實(shí)施差異、對(duì)GIS產(chǎn)品可靠性預(yù)期過高和電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷問題，下面分別簡述。

2.1 電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃與實(shí)施結(jié)果的差異及問題

2.1.1 220kV電站

原規(guī)劃建設(shè)兩座220kV電站。但因投資巨大和場地規(guī)劃，實(shí)際只建成了一座電站。

2.1.2 220kV電源

原規(guī)劃三回電源，至少兩個(gè)不同的電源點(diǎn)。但當(dāng)時(shí)地理位置偏僻，外部條件不具備，實(shí)際結(jié)果只建成了兩回同一電源點(diǎn)的線路。

上述兩點(diǎn)與其他鋼鐵企業(yè)的差距較大。

2.1.3 220kV母線

原規(guī)劃為雙母線雙分段結(jié)構(gòu)。因無第三回電源，電站設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮了雙母線結(jié)構(gòu)。

2.1.4 110kV保安電源

原規(guī)劃建設(shè)一條110kV保安電源。但當(dāng)時(shí)的外部條件不具備，實(shí)際結(jié)果未建。

可見，220kV電站建設(shè)時(shí)，因外部條件較差，規(guī)劃與實(shí)際結(jié)果相差較大。使得220kV電站電源單一，無保安電源，負(fù)荷調(diào)度困難，安全可靠性不高，事故應(yīng)急處置手段極差。

2.2 對(duì)GIS設(shè)備高可靠性的要求與現(xiàn)狀的巨大差距

GIS產(chǎn)品是國內(nèi)110kV及以上供電系統(tǒng)普遍采用的技術(shù)和設(shè)備，覆蓋率超過93%，是支撐電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行的基本保障。為其高可靠性和免維護(hù)的特點(diǎn)，重鋼220kV、110kV電站全部采用了GIS設(shè)備。

但是，2012年底至2013年初約4個(gè)月時(shí)間，重鋼220kV電站的GIS設(shè)備發(fā)生了兩次因設(shè)備本體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)缺陷所致的重大事故并事故擴(kuò)大，造成的影響和經(jīng)濟(jì)損失巨大。GIS設(shè)備的安全可靠性預(yù)期與現(xiàn)實(shí)存在巨大的差距。

2.3 電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題

重鋼220kV電站，成放射狀結(jié)構(gòu)向下級(jí)各電站供電。各110kV電站之間、35kV電站之間，甚至10kV電站之間，沒有檢修保安、保產(chǎn)的聯(lián)絡(luò)線。這使得網(wǎng)絡(luò)上的任一個(gè)電站發(fā)生較大以上的事故，無法采取應(yīng)急保安、保產(chǎn)措施。

綜上，我們歸納電網(wǎng)存在的突出缺陷和問題是：

（1）一座220kV電站，單一電源點(diǎn)，雙母線結(jié)構(gòu)，形成220kV系統(tǒng)“獨(dú)木橋”架構(gòu)。一旦發(fā)生重大事故，必將對(duì)生產(chǎn)造成巨大的影響和損失。

（2）無110kV保安電源。在極端的全停電事故時(shí)，無基本的保安電源。

（3）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)放射狀，110kV、35kV和10kV系統(tǒng)未形成環(huán)形聯(lián)絡(luò)互保架構(gòu)，在極端事故狀態(tài)下，無法對(duì)重要設(shè)備實(shí)現(xiàn)基本保安或保產(chǎn)。

（4）GIS設(shè)備本體的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)缺陷，不僅不能實(shí)現(xiàn)高可靠性的要求，而且顛覆了雙母線的功能和作用，造成事故擴(kuò)大和巨大的損失，GIS設(shè)備的可靠性問題異常嚴(yán)峻。

3 制定整改方案

在對(duì)電網(wǎng)安全可靠性進(jìn)行了研究和分析后，結(jié)合現(xiàn)有的條件和冶金企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)，針對(duì)性制定了整改優(yōu)化方案。

（1）由于外圍電力部門已建有一座大片區(qū)220kV電站，建設(shè)一條110kV保安電源接入重要負(fù)荷中心成為整改方案的核心，保證在極端事故狀態(tài)下能快速啟動(dòng)保安電源對(duì)生產(chǎn)重要設(shè)備和系統(tǒng)保安。

（2）建設(shè)以冶煉為中心的110kV及以下的電壓等級(jí)各變電站環(huán)狀聯(lián)絡(luò)線，形成和提高各變電站之間的有效互保、支撐能力。

（3）對(duì)220kV電站GIS設(shè)備進(jìn)行檢修和局部改造，提高設(shè)備本體的可靠性。

該方案具體擬出了20個(gè)措施項(xiàng)目。

4 方案實(shí)施及技術(shù)難點(diǎn)

重鋼舉全公司之力，成立了領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)，快速實(shí)施整改方案。

整個(gè)方案，經(jīng)過約10個(gè)月時(shí)間的艱苦努力，全部建成投入運(yùn)行。

在實(shí)施過程中，遇到很多技術(shù)難題，主要有：

（1）110kV保安電源接入的預(yù)留點(diǎn)，在軋鋼區(qū)域電站。通過技術(shù)分析，該接入點(diǎn)存在不在重要負(fù)荷中心、路徑較遠(yuǎn)、建立內(nèi)部聯(lián)絡(luò)線復(fù)雜、綜合建設(shè)費(fèi)用高的缺陷。

通過優(yōu)化，修改的方案是圍繞高爐等冶煉一類負(fù)荷為核心，以110kV保安電源線路為紐帶，用最低的成本，建成各區(qū)域性電站之間的110kV、35kV、10kV環(huán)狀聯(lián)絡(luò)線路，建構(gòu)電網(wǎng)類似“蛛網(wǎng)狀”結(jié)構(gòu)，靈活方便實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)整、檢修保產(chǎn)，以及緊急情況下重要生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)急處置和保安。

（2）在高爐風(fēng)機(jī)電站GIS設(shè)備安裝時(shí)的現(xiàn)實(shí)保產(chǎn)難題。

為了保證高爐風(fēng)機(jī)電站GIS設(shè)備安裝時(shí)的現(xiàn)實(shí)安全生產(chǎn)，我們制定了專門的施工方案和技術(shù)措施：

①施工期間，保證高爐風(fēng)機(jī)有雙電源分別供一座高爐的風(fēng)機(jī)為準(zhǔn)則。

②施工時(shí)間我們選擇在一座高爐檢修，另兩座高爐生產(chǎn)的時(shí)間段。這樣最大限度地降低可能的事故風(fēng)險(xiǎn)。

③采取特殊的技術(shù)措施。即，利用先敷設(shè)的110kV聯(lián)絡(luò)線電纜，臨時(shí)連接到風(fēng)機(jī)電站3#主變，將3#主變由電站變壓器方式改接為線路變壓器單元供電方式的技術(shù)措施。施工時(shí)，風(fēng)機(jī)電站母線分別停電安裝對(duì)接設(shè)備，2臺(tái)風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)由另一段母線和3#主變的線路變壓器單元提供保障。

該措施方案具有創(chuàng)新、巧妙、靈活、成本低、效果好的特點(diǎn)，使得風(fēng)機(jī)電站的GIS設(shè)備安裝工作按計(jì)劃順利完成，做到了設(shè)備安裝、調(diào)試和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)兩不誤。

（3）通過事故深入的分析，我們認(rèn)識(shí)到220kV電站GIS設(shè)備原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在三個(gè)間隔的母線氣室相通的缺陷，這也是造成事故擴(kuò)大的直接原因。為此，對(duì)GIS設(shè)備全部進(jìn)行了加氣隔的整改。

（4）110kV保安電源投用后，我們就不能與現(xiàn)有220kV系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行問題專題攻關(guān)。經(jīng)多次與當(dāng)?shù)仉娏Ψ止炯夹g(shù)咨詢和交流，得到大力支持，完成了系統(tǒng)參數(shù)和保護(hù)定值重新核算、調(diào)整工作，滿足了合環(huán)技術(shù)要求，并確定了雙方認(rèn)同的合環(huán)方案，實(shí)現(xiàn)了保安電源與正式電源之間不停電切換功能。為公司電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)整、檢修、事故應(yīng)急等，包括220kV電站GIS設(shè)備隱患整改和局部改造的實(shí)施，創(chuàng)造了非常好的條件。

5 方案實(shí)施后的效果

公司電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，特別是冶煉負(fù)荷中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，GIS設(shè)備本體的主要隱患得到消除，系統(tǒng)安全可靠性大為提高，事故風(fēng)險(xiǎn)降低，在電網(wǎng)設(shè)備檢修及事故下的調(diào)度、負(fù)荷平衡、應(yīng)急處置、保安保產(chǎn)能力極大增強(qiáng)。特別是在極端事故下，保安電源能保證全公司的基本保安用電和一座高爐的基本生產(chǎn)。

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