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100t电炉电力系统


第 22 卷第 6 期 2000 年 1 2 月

电气传动自动化 Electrical Drive Automation

Vol. 22, No. 6 Dec. , 2000

文章编号: 1005 7277( 2000) 06 0021 03

100 t 电炉电力系统
苗雁华, 赵守


( 安阳钢铁集团有限责任公司, 河南 安阳 455004)

摘要: 介绍并阐述了三炼钢厂的电力供应情况、 供电系统的特点和供电方式, 为现代化大型工厂供电提供 了可靠经验。 关键词: 动态无功补偿; 主变压器; 谐波 中图分类号: TM732 文献标识码: B

100 t electric_arc furnace power system
MIAO Yan_ hua, ZHAO Shou_ g tin ( Anyang Iron and Steel Group Co . Ltd, Anyang 455004, China ) Abstract: The power supply situation for Third Steelmaking Plant is introduced and the specific features , methods of power supply system are also described, the realiable experience for power supplying of the modern plants then is provided. Key words: static reactive compensation; main transformer; harmonic wave

1

概述
安钢集团公司于 1999 年 11 月新建了一座第

有 72 MVA 主变压器 1 台、 MVA 主变压器 1 台、 18 车间变电所 1 座、 连铸配电室 1 座、 循环水泵站变 电所 1 座及其它辅助系统配电室、动态无功补偿 装置等。三炼钢厂总投资 12 亿多元, 年产钢水 68 万吨, 板坯 67 万吨, 总装机容量 115. 597 MW, 年耗 电量为 2. 76 108 kW, 其中电炉、 精炼炉、 板坯连铸

三炼钢厂, 全厂主体设备包括 100 t 电炉 1 座、 精炼 炉 1 座、 单流板坯连铸机 1 套, 以及与之相配套的 循环水泵站、 空压站、 煤气加压站、 除尘和废钢加 工系统等辅助设施。与之相配套的电气设备主要

图 1 安钢 100 t 电炉电力系统示意图

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电气传动自动化

第 22 卷第 6 期

机全套电气设备采用国外进口, 自动化程度属目前 世界先进水平, 供电系统突破了以前工厂供电的老 模式, 在 33 kV 母线侧采用国外的动态无功补偿及 滤波装置, 由于设备复杂且量大, 供电系统按电压等 级分成若干等级系统, 使每个系统都独立运行, 互不 影响。
全厂电源均取自于安钢 220 kV 总降, 分 4 个等 级( 即 33 kV、 kV、 V/ 220 V 等) , 3 个系统( 即冶 6 380 炼系统、 动力系统、 照明系统) , 全厂供电系统示意图 如图 1 所示。冶炼系统和动力系统分别取自 220 kV 总降的 2 台主变, 这就避免了冶炼负荷不稳, 会影响 动力系统正常工作。

力部门对 SVC 的技术要求及保证值为: ! 电压波 动: 在电炉及精炼炉引起的在 220 kV PCC 点上的 电压波动 Vt < 1. 6% ; ? 电压闪变: 电炉及精炼炉 引起的在 220 kV PCC 点的电压闪变 V10< 0. 4% ; # 功率因数: 在 220 kV 侧母线上的 功率因数为 COS ?0. 95; % 对谐波值的要求: 由电网公共连 接点 ( 220 kV PCC 点) 的实际最小短路容量修正 后, 允许注入电网的谐波电流值, 在扣除可能出现 的背景谐波后, 允许电炉和精炼炉注入电网 220 kV PCC 点的谐波电流值如表 1 所示, 总的电压正 弦波形畸变率极限值为 1. 2% ; & 接于公共连接点 的电炉和精炼炉负荷, 引起该点( 220kV PCC 点) 正 常电压不平衡度允许值为 ? 1. 3% ; (要求 SVC 平 均反应时间值为< 10 ms。 2. 2. 2 SVC 基本参数
容量 50 MVAR, 功率因数补偿到 0. 95, 整套装 置由 2 台 SF6 开关控制, 共分 4 个支路, 第 1 支路为 50 MVAR 的 TCR, 第 2 支路为 10 MVAR 的 2 次滤波 回路, 第 3 支路为 20 MVAR 的 3 次滤波回路, 第 4 支路为 20MVAR 的 4 次滤波回路。设备由可控硅装 置控制的电抗器和滤波电容器组构成, 计算机管理 全生产过程。无人值班, 其滤波器装置能吸收电炉 精炼炉产生的大量谐波电流, 使注入到电网的各次 谐波电流和谐波电压均限制在规定标准内。

2 冶炼系统( 33 kV)
考虑到电炉负荷为不稳定负荷, 冲击较大, 三 相电流不平衡情况较多, 在 220 kV 总降单独设置 1 台 100000 kVA 主变, 作为电炉和精炼炉的冶炼 电源, 建立 33 kV 母线, 并在母线上装设 1 台接地 变压器, 以满足系统中性点经小电阻接地的要求, 安装 1 套动态无功补偿及滤波装置( SVC 装置) , 以 满足电网 系统对无功 补偿及抑 制高次谐 波的要 求。 2. 1 电炉和精炼炉系统 本系统自 33 kV 母线经手车式开关柜引出后 采用单芯高压绞链电缆, 经隧道送往电炉和精炼 炉变压器室开关柜, 由炉前操作人员控制操作开 关柜, 达到向主变压器送电炼钢的目的。其中电炉 主变、精炼炉主变及炉用开关柜均采用国外进口, 符合 IEC 标准。 2. 2 SVC 和接地变压器系统 2. 2. 1 SVC 动态无功补偿及滤波装置 全套设备由瑞典 ABB 公司引进。由于电炉精 炼炉在生产冶炼过程中都产生频繁的冲击负荷并 伴随产生大量的谐波电流注入到电网系统中, 严 重影响了上一级电网 ( 220 kV 级) 的供电质量, 引 起电网电压的波动和闪变, 使电流和电压波形发 生畸变, 给电网和用电设备带来危害, 甚至造成电 网颠覆。为此, 必须采取措施加以限制, 达到电力 部门对电压波动、 闪变及高次谐波的要求标准。电
表 1 PCC 点谐波电流值
n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2. 2. 3 接地变压器
接地变压器的主要作用是满足 33 kV 中性点经 小电阻接地的系统要求所设置的, 为了充分发挥设 备的作用, 提高设备利用率, 此接地变作为 22 kV 总 降的备用操作电源, 达到了一机多用的目的。

3 动力系统( 6 kV 系统)
根据工艺要求, 6 kV 系统分别设置炼钢连铸 区变电所和循环水变电所, 2 个变电所均由 220 kV 总降 6 kV 母线上的不同母线段引 2 路电源, 每个 回路负荷按 100% 考虑。系统为不接地系统, 在连 铸车间内设一个二次变电所, 由炼钢连铸区变电 所供给 6 kV 电源, 除尘系统高压电机由炼钢连铸 区变电所 6 kV 母线直接供电。废钢加工车间设置 一个二次变电所, 由循环水变电所 6 kV 母线供给 电源, 空压站高压电机直接由循环水变 电所 6 kV 母线馈电。 全厂在 6 kV 母线上
13 14

的动力及照明变压 器共 12 台, 容量为 630 kVA~ 1600 kVA, 分设吊车变压器、 动

In ( A) 13. 68 6. 98 6. 84 7. 58 4. 56 6. 12 3. 42 3. 65 2. 74 4. 61 2. 28 4. 10 1. 94

2000 年 12 月

苗雁华, 赵守庭

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力变压器、 照明变压器等。 3. 1 6 kV 系统主体设备 ( 1) 6 kV 高压柜采用金属铠装移开式开关柜,

电屏, 变压器容量为 630 kA, 均向所有照明设备供 电, 配电屏采用单母线分段运行方式, 每段母线由 1 台变压器供电, 母线间设联络开关, 两段母线互 为备用, 照明系统特点为: ! 车间内照明采用交叉 式配电, 当一个回路故障时, 仍可维持车间照明; ? 厂房照明采用节能型混光照明灯具, 亮度高, 节 约电能; # 电气室、 仪表室、 计算机室、 操作室等采 用荧光灯照明; %在主要操作岗位, 如配电室、 操 作室等设应急灯, 以便事故状态下照明; & 自成系 统, 独立供电, 避免了其它系统电压波动对照明系 统的影响及对照明灯具的破坏。

内装真空开关, 单母线分段系统户内成套装置, 它 具有安全可靠、 维修方便、 手车互换性强等优点。 ( 2) 变压器采用 S9 节能型铜芯油浸式和干式 节能变压器 2 种。 ( 3) 操作电源采用新型镉镍直流电源屏, 工作 可靠, 无污染。 ( 4) 6 kV 电缆均采用 YJV- 6 kV 新型绞链电 缆, 此电缆工作可靠且故障率低。

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4. 1

低压系统及接地
低压系统 低压 380 V/ 220 V 系统由各变电所供给, 电源

6 主要供电设备及技术指标
( 1) 供电设备 全厂供电网络主要有高压开关柜、 变压器、 低 压开关柜、高低压电缆及其它辅助设备构成, 其 中: ! 6KV 高压开关柜: 65 台; ? 变压器: 12 台; # 低压开关柜: 85 台; % 电容屏: 16 面; & 直流屏: 2 套; ( 继电器屏: 2 面; ) 计量屏: 2 面。 ( 2) 主要技术指标 ! 电动机安装容量: 25597 kW; ? 电炉变压器: 72 MVA; # 精炼炉变压器: 18 MVA; % kV 动态 33 无功补偿: 50 MVAR, 33 kV 母线滤波 装置: 50 MVAR; & 最大计算机负荷 ( 全厂) : P30= 74927 kW, Q30( 补前) = 70319 kVAR, Q30( 补后) = 24302 kVAR, COS ( 补后) = 0. 95。

母线分段设置, 部分主要低压设备及供电区分别 由两 段母线供给双 回路电源 ( 如计算 机系统电 源) , 负荷考虑为 100% , 两路互为备用。除炼钢连 铸区和循环水变电所设置低压总母线外, 在各用 电区一般设置低压分母线。低压开关柜采用抽屉 式新型户内开关柜, 柜内大容量开关采用 DWN6 型 系列, 小容量开关采用 CM1 系列, 抽屉可互换, 运 行可靠安全。 4. 2 接地系统 全厂接地系统包括工作接地、 保护接地、 防静 电接地、 防雷接地、 计算机系统接地等。 ( 1) 工作接地: 低压系统采用三相四线制, PE 线和中性线在变压器中性点处相连接。 ( 2) 保护接地: 在炼钢车间均设置网格式接地 网, 接地网用镀锌扁钢构成, 并与厂房基础相连 接。 ( 3) 防静电接地: 对于易燃气体及流体的金属 管道, 每隔一定距离设置接地。 ( 4) 防雷接地: 厂房防雷利用其金属屋面, 引 下线接到就近的接地网上, 其它较高建筑物如事 故水 塔采用简易避 雷针引下 接于就近 的接地网 上。 ( 5) 计算机系统接地: 每个计算机系统设置一 个独立接地网, 接地体采用铜板 ( = 20) , 介质采 用木碳、 盐深埋地下 2m。

7 结束语
三炼钢供电系统属于装机容量大、电压等级 多、 供电面积大 ( 占地面积 98 万 M ) 、 现代化程度 高的一种供电方式, 由于其生产设备自动化程度 高, 故对供电的质量和可靠性要求也高。尤其是在 系统中利用接地变作为 220 kV 总降备用操作电源 及安装动态无功补偿和滤波装置, 在安钢尚属首 次。SVC 安装不仅改善功率因数, 保证供电质量, 还提高了 220 kV 电网的安全性。
作者简介: 苗雁华 ( 1959 ) , 男, 冶金自动化专业, 工 程 师, 现从事冶金工 业技术改造 及革新工 作。
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照明系统
照明系统共设 2 台专用照明变压器及一组配
收稿日期: 2000- 01- 28


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