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钢铁热电厂热力罗茨风机鼓风站电气系统的完善

钢铁热电厂热力罗茨风机鼓风站电气系统的完善

山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨鼓风机、罗茨真空泵、回转风机等机械设备公司,位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇,近年来,锦工致力于新产品的研发,新产品双油箱罗茨风机、水冷罗茨风机、油驱罗茨风机、低噪音罗茨风机,赢得了市场好评和认可。

在大部分钢铁电厂中,其罗茨风机鼓风站采用的电气系统运行年代已久,伴随热力罗茨风机鼓风站原来的设备被停止使用甚至被拆除,现今其6 KV负荷的设备大多数己经停止运行,而且由于原有设备数量较多、系统设计较复杂,所以在运行方面和操作方面都存在很大风险。为了对其电气系统进行简化,使系统更加安全的运行并减低值班员的劳动强度,有必要对目前热力罗茨鼓风机鼓风站采用的电气系统做进一步优化。
1 热力罗茨风机鼓风站电气系统简介
1.1 热力站在负荷方面的分级
没有相关规范对热力站的负荷分级有明确说明,只能从其具有的重要性方面进行考虑,一旦发生停电,热力站便不能正常运行,那么在一定条件下,可以二级负荷进行计算。二级负荷,采取两回线路进行供电比较合适;如果供电条件匮乏,可采用负荷较小的架空线路或者两根电缆进行供电,那么就可以承担所有的二级负荷;第二回路既可以是本地区所属电力网或者附近单位,也可以来自柴油发电机组。在进行设计时务必找到第二回路的相关电源,以确保热力站可以更安全、更有效的运行。在对明湖热力站和汇景热力站进行设计时,就对两回线路进行供电做出了考虑。在进行直接供电改间接供电的相关项目中,因为原来热力站缺乏条件,无法采取两回线路进行供电,所以只能采取旧的单电源进行供电的形式。进行设计时希望甲方附近的热力站可以预备一个柴油发电机组,万一其中一个钢铁热电厂的热力站发生无法供电现象,可以及时进行弥补。
1.2 罗茨风机鼓风站的电气设备现状
罗茨风机鼓风电气一次系统示意图如图1所示。热力罗茨风机鼓风站分为罗茨风机鼓风高配配电室、电厂高配配电室、罗茨风机鼓风低配配电室、电厂低配配电室和脱湿低配配电室,有6 KV电压和400 V电压两种等级。而电厂所用电6KV电压系统的母线分为Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段,这些母线分别和东变电所中的东20、西变电所中的西16以及电7西24进行联络,400V电压系统分为01段、02段、Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段。由于钢铁热电厂在生产工艺方面进行调整,加之设备老化现象比较严重,5、6两号等余热发电机设备早已被废除,仅留下1号和4号两组设备,而4号设备也因年代久远面临拆除。如今负荷6KV电压系统的厂用变压器主要包括新罗茨风机鼓风3号变压器以及两台脱湿变压器,而新风机3号变压器的电源经过转换以后,成为钢铁热电厂其他风机的备用电源;罗茨风机鼓风机低配400 V 电压01段、02段主要负责7号和8号这两个风机的辅机电源以及1号余热发电机里的低压电源;热电厂中的低配Ⅰ段至Ⅳ段是4号至6号余热发电机中的辅机电源及热力厂其他用途电源的主要负荷;脱湿低配是7号以及8号两个风机所用电源的主要负荷,脱湿低配400 V电压有两段母线进行分列运行,由于其接线较为简单,在此不作陈述了。
2 罗茨风机鼓风站电气系统正常情况下的运行方式
2.1 正常情况下罗茨风机鼓风高配运行方式
东20的进线给6 KV 电压Ⅰ段母线进行供电,西16的进线给6 KV 电压Ⅱ段母线进行供电,6 KV 电压的Ⅰ/Ⅱ分段开关为备用,可自动停用。
2.2 正常情况下电厂高配运行方式
由于5号余热发电机已经被废除,6 KV 电压的Ⅴ段母线也被停役,6 KV电压的 Ⅳ/Ⅴ分段及电10罗茨风机鼓风的开关都处于分开位置。4号余热发电机在运行过程中,4号发电机通过电7西24到达西变电所;当其停止运行的时候,电7西24给6 KV电压 Ⅳ母线以及3号厂变进行供电。
2.3 正常情况下400 V电压运行方式
1号厂变给400 V电压 01段进行供电,通过311馈电给1号余热发电机中的400 V电压母线进行供电;通过312馈电给400 V电压Ⅱ段进行供电再转给400 V电压Ⅰ段母线进行供电。
2号厂变给400 V电压 02段进行供电,通过313馈电给1号余热发电机中的400 V电压母线供电作为备用电源;通过314馈电给400 V 电压Ⅳ进行供电在转给400 V 电压Ⅲ段进行供电。
3号厂变在正常情况下为充电状态,给303以及304进行供电,以此作为01段自切、02段自切这两段的备用电源,通常300、303、304、322、324均可随时投入运行。301、303自动切换投入运行;302、304自动切换投入运行。
3 罗茨风机鼓风电气系统优化方案
3.1 优化遵循的原则及总体思路
(1)以风机安全供电为前提,合理简化罗茨风机鼓风电气6 KV电压系统以及400 V电压系统,将罗茨风机鼓风高配进行废除,并废除其相关设备。
(2)对于4号余热发电机需对其进行保留或者被废除分别进行考虑。因目前处于保留状态,所以与之相关的母线以及厂变开关都将暂时被保留下来,等此发电机被废除的时候,其钢铁热电厂的高压配电室、低压配电室以及相关设备都将被彻底废除。
(3)对于新风机3号以及脱湿1号、2号这三个变压器在电源引接方面的问题需要重点进行考虑。由于新风机3号变压器的电源是作为钢铁热电厂中新1号至3号风机的后备电源,所以在对电源进行选取的时候要确保其安全可靠。
3.2 优化方案一:罗茨风机鼓风系统中6 KV电压的两路电源从东20进线供电和西16进线供电
3.2.1 将4号余热发电机暂时保留时对系统进行优化的方案
在对4号余热发电机进行保留的前提下,只有将罗茨风机鼓风高压配电室以及相关设备进行废除,具体方案:将6 KV电压的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母线,脱湿1号变压器、2号变压器、新罗茨风机鼓风3号的变馈线进行废除,但将东20的进线和西16的进线进行保留,将罗茨风机鼓风高压配电室的这两路进线的电缆抽出,然后直接连接到1号厂变压器和2号厂变压器的高压侧,而在罗茨风机鼓风站不设置高压开关,将其安装在两个厂变高压侧上,以此作为检修时候的断开点。400 V电压系统中罗茨风机鼓风低压配电室的01段、02段进线电源在运行方式上不做改变,将3号厂变压器作为这两段的备用电源。钢铁热电厂抵押配电室Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅳ段的进线电源由原来的两路减为一路,并将这4段母线采取并列运行方式,其负荷也暂不改变;把312电缆抽出接到脱湿低压配电室400 V电压 Ⅰ段,脱湿低压配电室的2段母线采取并列运行方式,其负荷也暂不改变。将新罗茨风机鼓风3号的变馈线进行废除以后,将其电源改为由钢铁热电厂中的主厂房6 KV电压 Ⅲ段进行供电。   3.2.2 将4号余热发电机进行废除后对系统进行优化的方案
将4号余热发电机进行废除以后,可将罗茨风机鼓风高压配电室和钢铁热电厂高压、低压配电室及其有关设备全都进行废除。因此,将6 KV电压 Ⅳ段母线进行废除,将电7西24的进线电缆转移到3号厂变压器高压侧,并在此安装负荷开关,作为进行检修时候的断开点。将400 V电压低配进行废除,其进行检修、进行照明等负荷就转移到最近的脱湿低压配电室;将314的电缆抽出后接至脱湿低压配电室的400 V电压 Ⅱ段,使其可以继续Ⅰ段、Ⅱ段进行分列运行。
3.3 优化方案二:罗茨风机鼓风6 KV电压的两路电源从钢铁热电厂的主厂房中的脱硫1号、2号变压器供电
由于将钢铁热电厂中的脱硫设备进行拆除,如今1号、2号脱硫设备的变压器不再工作,因此需考虑通过脱硫变压器供电。但据统计,目前所有辅机以及检修设备一共的功率约在1110 KW左右 , 如果1号、4号两台余热发电机、7号、8号两台风机全部运行并且这四组的辅机用电全部由单台脱硫变压器提供时,变压器会进行满负荷工作,甚至可能过负荷。
3.3.1 将4号余热发电机进行保留时对系统采取的优化方案
将6 KV电压 Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅴ段的母线,1号和2号的厂变压器、脱湿1号和2号变压器、新罗茨风机鼓风3号的变馈线进行废除,罗茨风机鼓风站没有高压设备,将其进行废除。400 V电压系统中罗茨风机鼓风低压配电室01段、02段的进线电源分别由脱硫1号和2号变压器低压侧供电,3号厂变压器为01段和02段的后备电源。电厂低压配电室Ⅰ至Ⅳ段进线电源由原来312路、314路减少为314一路,将其4段母线进行并列运行,其负荷不变;把312电源转移到脱湿低压配电室(此电缆或许不够长)400 V 电压Ⅰ段,将其2段母线进行并列运行,其负荷也不变。将新罗茨风机鼓风3号的变馈线进行废除后,把其电源转移到主厂房6 KV 电压Ⅲ段(炼钢变成备用电源)。
3.3.2 将4号余热发电机进行废除后系统进行优化的方案
将6 KV 电压Ⅳ段母线进行废除,将电7西24的进线留下,把其电缆转移到3号厂变压器的高压侧,钢铁热电厂的罗茨风机鼓风站不再设置高压开关,在高压侧设置闸刀,并以此作为进行检修时候的断开点,控制厂变压器停电以及送电操作由能环部进行。将其400 V电压电厂低压配电室进行废除,那么该厂低压配电室进行检修、进行照明、进行TRT备用电源等的相关负荷转移到附近的脱湿低压配电室;将314电源转移到脱湿低压配电室的400 V电压 Ⅱ段,使其和 Ⅰ段进行分列运行。
由于其脱硫1号和2号变压器和热力罗茨风机鼓风站的1号以及2号相距大约200 m,采取方案二时,通过测算,每一台变压器的电缆至少需选择240mm2规格的耐双拼(带中性线),线路压降计算公式如下:
(1)
公式(1)中:P指线路负荷,KW;;L指线路长度,m;C指材质系数(取决于电压以及材质,这里为83) ;S指电缆截面,mm2。通过计算,此电缆的线路压降符合要求。
3.4 对热力站有关通风问题进行完善
对于地面以上的热力站而言,进行自然通风就可以了,然而对于地面下的热力站而言通风问题就相当重要。由于配电柜和PLC控制柜以及它们柜内相关元件是暴露在空气中的,而电缆的桥架和热工阀门亦是如此,因为空气中有潮气,如果不把潮气及时排出,就会对其造成腐蚀,进而给供电带来危害,也会对仪表数据的准确测量和及时传输造成影响。地面下的热力站大多处于地下车库的某个角落,潮气很大。虽然地下室配有排风设施,但是针对全部地下室的。因此,进行设计时需增加排风设施,特别是在配电间内部。
4 优化方案之间的对比
就罗茨风机鼓风站而言比较以上两组优化方案:
方案一具有的优点:(1)电源比较分散,造成全厂性停电的概率比较低,风险比较分散:(2)改造费用低,方便进行施工。
存在的缺点:(1)缺乏可控性,操作复杂,对运行方式进行调整较复杂:(2)需要能环部配合改造:(3)4号余热发电机被废除后,仍有3台发电共同运行。
方案二具有的优点:电源来自本厂,操作便利,对运行方式可灵活调整。
存在的缺点:(1)需增加电缆,该电缆费较高,成本过高。(2)由于电源取自钢铁热电厂本厂,故万一主厂房发生故障,影响面积较大。(3)单台变压器在运行过程中可能发生超负荷。(4)据理论验算,电源在传输过程中存在电压下降现象。
在钢铁热电厂中热力罗茨风机鼓风站尤为重要,因此应优先优化其系统,方案一中发生全厂停电的现象概率比较低,风险也较分散,系统比较可靠,且能够利用旧电缆,比较经济,所以推荐方案一。
5 结束语
对电气进行合理的主接线可以确保电气系统运行的安全性以及稳定性。在钢铁热电厂施行对电气系统进行优化的方案,废除现有罗茨风机鼓风站中的2个高压配电室,3个低压配电室只保留其中两个,大大减少了系统发生故障的机率,不仅使运行更加可靠,也提高了劳动效率。

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