某轧钢厂低压供配电系统设计方案

吴方达

摘要：随着国外钢铁行业工程设计项目的日益增多，市场竞争日趋激烈，建设成本不断提高，对供电质量和可靠性的要求越加严格的形势下，设计更加安全可靠的低压供配电系统就显得尤为重要，本文根据作者近期实际参与设计并已投产运行的一个工程项目实例提出一种低压供配电系统解决方案，可供今后相似的工程项目借鉴参考。

关键词：低压供配电系统；事故电源供配电系统；设计

前言

我国钢铁行业经过几十年的飞速发展，为我国的工业和现代化发展起到了非常重要的作用，但现如今却面临产能过剩、资金紧缺、环保压力增大等诸多问题和挑战，作为钢铁行业工程技术公司也受其影响，随着“一带一路”战略的推出，给钢铁行业未来发展提供了难得的机遇，近几年较以往参与了更多的国外钢铁厂建设项目，同时也对工程设计人员设计和服务水平提出了更高的要求。其中，作为钢铁厂重要动力能源电能提供者的工厂高低压供配电系统以及作为为其保驾护航的事故电源供配电系统的可靠性和稳定性就成为钢铁厂正常生产的重要环节，也是业主重点关注的重点之一，以下是国外某轧钢厂项目低压供配电系统及事故电源供电系统特点的简要介绍和说明。

该项目为钢铁厂轧钢车间一条年产120万吨的棒材生产线，生产线主要由上料台架、加热炉、粗中精轧轧机及飞剪、冷床、收集台架及各区域运输辊道等生产线机械设备，与生产线设备配套的液压润滑站，生产线水处理泵房设备等公辅设备以及车间内用于吊装及检修用的吊车等生产作业设备组成。其中主传动电机采用高压交流10kV高压供配电系统供电，其余设备采用低压交流400V低压供配电系统供电。

根据我国《供配电系统设计规范》（GB50052-95）中相关要求，新建工程的供配电系统设计要求做到保障人身安全、供电可靠，技术先进和经济合理，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案，应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主的原则，同时按照规范负荷分级以及供电要求，结合当地供电条件较差，经常发生停电影响生产情况及业主要求特别是事故电源供电系统要求，综合建设投资成本，制定了以下生产线供配电方案。

根据生产线负荷计算结果，综合考虑系统运行方式和建设成本，按照变压器设置尽量深入负荷中心的原则，在车间负荷中心区域设置一座主变电站用于安装车间高压配电柜及部分低压配电和自动控制柜，并根据工艺布置，区域功能划分以及用电负荷分布情况在车间各子区域设置相应变电所用于给各区域用电设备提供电源，把车间低压供配电系统分为加热炉区低压供电系统、车间低压供电系统、收集区低压供电系统和水处理低压供电系统。考虑到车间大功率用电设备对车间内照明设备的影响，车间及电气室照明设备及灯具单独设置车间照明低压供电系统，各低压供电系统均配置各自的动力变压器，电源引自车间主变电站高压供配电系统。由于各低压供配电系统供电负荷中例如加热炉设备及供水水泵等部分负荷属于一类、二类重要负荷，因此在车间主变电所配置了一台柴油发电机和车间事故电源低压供电系统，通过低压柜母联开关或经低压柜馈出回路由电缆与其他低压供配电系统实现联络，并通过设置一套事故电源专用PLC系统，通过监控各区域低压供电系统进线、联络及馈出等断路器开关的开断运行状态、各部分低压供系统低压母线运行状态等信号根据实际供电负荷分配情况实现相关各区域低压供电系统正式电源之间以及各区域低压供电系统正式电源与事故电源之间的手/自动切换，车间低压供配电及事故电源供配电系统示意图如下：

1、加热炉低压供电系统主要为加热炉本体及该区域低压用电负荷供电，加热炉区域距车间主变电所距离较远，因此在加热炉区域单独设置1个变电所及1台动力变压器，因加热炉负荷属于一类负荷，为保证加热炉系统供电的可靠性，供电方式采用两路电源供电，一段母线运行，正常运行时由加热炉区动力变压器提供电源，同时从主变电所车间事故电源低压供电系统采用电缆供电方式引一路事故电源，在正式电源中断时可由事故电源为加热炉悬臂辊、加热炉跨天车及加热炉事故电源等事故负荷供电以保证停电时维持生产及事故处理。

2、车间低压供电系统设置在车间主变电所内，根据供电区域内负荷性质及负荷容量分配到低压供电系统2段母线上，车间低压供电系统共设置2台动力变压器，采用两路母线进线，正常供电运行方式为两段母线分段运行，中间设置联络开关，两段母线可以通过母联开关联络，两台变压器可互为备用电源，同时进线柜与联络柜间配有电气连锁，以防止出现两段进线及母联开关同时合闸。

3、车间照明低压供电系统设置在车间主变电所内，为保证车间内照明质量并保护照明设备，单独设置1台照明变压器，同时因车间照明属于二类负荷，保证停电时还能保证照明设备供电，照明供电系统供电方式采用两路电源供电，一段母线运行，正常运行时由车间照明变压器为车间照明系统提供电源，另一路备用电源经母联开关引自车间事故电源低压供电系统作为备用及事故电源。两路电源进线开关配有电气连锁，两路进线开关不允许同时合闸以防止两路电源并列运行。

4、车间事故电源低压供电系统设置在车间主变电所内，为保证车间低压供电系统的可靠性，在变电所内设置1台柴油发电机，安装在主变电所柴油发电机室内，车间事故电源低压供电系统采用电缆进出线与柴油发电机、加热炉区低压供电系统、水系统低压供电系统接线，通过低压配电柜并柜安装柜内母线之间设置母联开关与车间低压供电系统以及车间照明供电系统接线从而可以根据实际需要灵活地为各区域低压供电系统提供事故电源，同时由上图可见，车间整个低压供配电系统按照此供电接线方案，事故电源低压供电系统很好得将车间各部分低压供电系统连接在一起，并通过设置在车间主操作室内事故电源PLC控制系统可以实时监控各供电系统运行状态，根据需要灵活地控制各系统相关断路器投切，调配各区域供电电源。当车间内任意一台变压器出现故障乃至柴油发电机出现故障无法正常供电时其他区域内变压器在其所带负荷容量裕量允许范围内均可以作为事故电源为故障变压器所带部分负荷提供事故电源，大大提高了整个低压供电系统运行的灵活性和可靠性。

5、因为各区域供电系统变电所较为分散，并且除主变电所外均无人值守，因此为保证各电源之间安全可靠的切换，供电系统还采取了以下措施和方案。

（1）各低压供电系统相关各进出线断路器、母联开关、馈出断路器配有电气和PLC控制系统连锁以防止误操作及误动作。

（2）事故电源PLC系统采集以上各断路器合闸信号、准备合闸（脱口指示）信号、故障脱口信号、手/自动转换开关信号、各段低压母线带电指示信号以及柴油发电机运行状态信号并设置低压供电系统监控系统，在监控画面上显示内容包括以上各相关断路器合分闸状态、故障脱口信号、手自动状态、各段母线带电状态以及柴油发电机运行状态等相关内容，可直观的了解系统运行状态。同时该PLC系统还配置了一套UPS电源从而进一步提高了该监控系统运行的可靠性。

（3）要求低压供配电电源无论是在手动还是自动切换时，只有当正常供电断路器断开状态，并且所供母线正式电源没电条件下，为相应母线提供事故电源断路器才允许合闸。同理，当相应母线段由事故电源供电时，正式电源进线断路器也只有当应为其供电事故电源联络或供电断路器分闸后，确认母线失电后才允许合闸。

结语

通过现场设备安装接线、送电调试以及正常生产后运行测试，该套低压供电系统现已正常运行近一年时间，完全可以满足生产需要，运行状况良好，很好得保证了该车间的低压供电系统的稳定可靠，得到了业主以及各方的肯定，经实践检验，该系统值得在其他及今后的项目中推广应用。

参考文献：

[1中华人民共和国机械工业部《低压配电设计规范》，1996

[2]任元会等《工业与民用配电设计手册》中国电力出版社2005