柳钢供电系统的发展回顾与展望_黄甫忠

成以钢材产品为主多元化经营的大型钢铁联合 企业。 经过无数的熔炼、 捶打沉积了大量的技 术和管理精华， 也在无数的争论、 纠结中获取 了巨大的技术进步。 柳钢供电系统也从小小的 “ 西部配电室” 发展成为具有 750 MW 供电能力 的庞大“ 蜘蛛网式” 供电系统。 本文总结柳钢 供电系统的发展与进步， 分析存在问题， 提出 改进建议。
在此期间， 分别建设了炼铁 1、 2、 3 号 35 kV 变 电站， 转炉 1、 2、 3 号 35 kV 变电站， 热轧 1、 2 号 35 kV 变电站， 冷轧 35 kV 变电站， 制氧 1、 2 号 35 kV 变电站， 至此， 柳钢供电系统共有 17 座 35 kV 变电站。 进入 21 世纪， 世界和中国的钢铁业发生了 深刻的变化， 节能减排、 环保、 成本的压力越 来越大， 高利润的钢铁业瞬时消失， 进入了微 利时代。 如何在竞争中求生存， 是规模产能建 设需同步思考的问题。 公司在扩大产能的同时， 加大节能减排、 环保的投入， 充 分利用 冶 炼生 产 过 程产生的高炉 煤气 、 转炉 煤气 、 焦 炉 煤气 进行了 余 能发电利用， 引 入了高炉 煤气 炉 顶 压 差 进行高炉 TRT 发电， 采用 焦 化 干熄焦技术 ， 实 现 了 干熄焦余 能发电， 回 收烧结烟气 进行 余 热 发 电 ， 回 收 转 炉 蒸 汽 进 行 余 热 发 电 。 2003 年 ～2013 年， 柳钢分别建设热电 1、 2、 3 号发 电站 （ 含 2 台干熄焦余能发电机组 ）， 新和刚 1、 2 号 CCPP 发电机组， 1、 2 号烧结烟气余热发电 机组 ， 1 台转炉 饱 和 蒸汽 发电 机组 ， 7 台高炉 TRT 发电， 累计发电装机容量达 675 MW。 发电 技术 的 广泛应 用和 推广 ， 使得 柳钢发电能力 得 到了 质 的 飞跃 ， 大大减 轻 了节能减排和环保的 压力， 降低 了生产成本， 有 效应对外购 电的供 电压力， 完 善 供电系统 结 构， 使 发电、 供电的 调节能力更为灵活。 至此， 柳钢供电系统已形成能力满足、 技 术先进、 网环供电的全新电网结构 （ 见表 1 ）。 2.2 经验与教训 （ 1 ） 1980 年代初期， 6 回路交叉短路事故。 原 1 号 110 kV 变电站 6 kV 供电线路大多采用共 杆 架空线路供电方式， 制氧、 焦 化、 中轧 等 6 个回路就采用共杆架空从 1 号 110 kV 变电站向 东 延续 架设。 1972 年投产的 （ 原 ） 1 号 110 kV 变电站， 6 kV 开 关为少油断 路 器 ， 没 有 直 流 蓄 电 池 系统， 继 电保 护 供电 及 开 关合闸 由 硅 整流 直接供电。 当时， 制氧供电线路首先发生短路， 在短路电 动 力的 作 用 下 ， 架空线发生 摆动 ， 引
坏， 1 号 110 kV 变电站、 1 号 35 kV 变电站、 水 泵房全部停电， 全柳钢停水， 大部分单位停产。 （ 3 ） 变压器火灾事故。 ①2004-04-10T19： 20， 由 谐波引 起的 过 电压， 造成 中板 厂 精轧 主 轧机整流变发生内部短路， 主变 35 kV 侧开关拒 动， 由上级 35 kV 线路越级跳闸。 整流变发生爆 炸起火， 大火由一 楼 的变压器室 蔓延 到二 楼 的 电缆 夹层 。 在柳州 市 消防 队 的 努 力 下 ， 直至 晚 上 21： 00， 火势才全面 扑 灭， 中板 厂停产 10 天。 ②2012-03-21T3： 18， （ 原 ） 1 号 35 kV 变 电站 2 号主变长期 重负荷运行 ， 环境金属粉尘 多 ， 天气潮湿 ， 造成 2 号主变接地短路， 6 kV 瓷瓶 套 管 爆 裂多处 喷油。 虽然 主变 差 动、 重瓦 斯 保护 启 动跳闸， 但变压器 仍 发生火灾并 迅 速 扩 大， 火势无法 控制 。 为防 止 事故 扩 大 和 保障 灭火安全， 采用全站停电灭火。 直至 5： 30， 成 功 灭火。 对 炼铁 、 焦化 、 烧结、 热 电生产造成 短时间影响。 2.3 新技术应用 （ 1 ） 断路器采用无油 化 、 集 成 化技术 、 提 高设备可 靠 性 。 早 期断路器 多 采用 多 油 或 少油 作为灭 弧介质进行 开 关 分断灭 弧 ， 采用电 磁 式 （ 甚至是人力合闸， 电动分闸的机械式 ） 操作机 构， 其最大的缺点是分 / 合闸速度低、 灭弧能力 不 强 ， 开断短路电流能力 差 ， 一 旦 发生较大电 气 短路， 在开断 过 程 中可 能产生喷油并 引 发火 灾。 1990 年代初期 6～35 kV 国内推行断路器无 油 化技术 ， 110 kV 以 上采用 SF6 断路器 和 GIS 组合 电器， 操 作机构 也逐 步 推行弹簧储 能、 液 压操作机构。 1994 年的 1 号 110 kV 变电站建设 中 ， 我们 开 始 采用 110 kVSF6 断路器； 2000 年 后， 6～35 kV 全面 推进 采用 真 空断路器； 2001
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黄甫忠： 柳钢供电系统的发展回顾与展望 表 1 1958 年～2013 年柳钢供电系统
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时期 1958 年～1972 年 1972 年～1997 年 997 年～2003 年 2003 年～2008 年 2008 年～至今
对应柳钢发展阶段 建厂初期 复产及配套阶段 产能稳步增长阶段 第一次跨越式发展阶段 调结构第二次跨越式发展阶段
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柳 钢 科 技
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柳钢供电系统的发展回顾与展望
黄甫忠 （ 动力厂 ） 摘 要： 介绍柳钢供电系统 55 年的技术发展， 尤其是在“ 十五” 期间的技术改造和技术应用情
况， 对现阶段存在的风险进行分析， 对过电压的抑制与保护、 谐波治理、 区域防火、 网架结构、 信 息化等提出了改进的建议。 关键词： 回顾与展望； 供电系统； 过电压； 谐波； 防火； 网架； 信息化
作 者： 黄甫忠， 大专学历， 高级工程师， 现主要 从事电气技术和企业管理工作。
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柳 钢 科 技
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产， 填补了柳钢自发电的空白。 1994 年柳钢开 始构建百万吨产能框架， 供电系统采用移地扩 建 1 号 110 kV 变电站， 1997-07 投产运行， 采 用野岭、 杨柳双回路 110 kV 架空线路供电， 设 置 3 台 110/35/6 kV 31.5 MVA 主变， 110 kV 采 用单母线带旁路、 6 kV 双母线、 35 kV 单母线分 段的主接线方式， 设计供电能力 75 MW。 2000 年， 柳钢完成钢 100 万吨的生产任务， 最高运 行负荷已达到 85 MW， 1 号 110 kV 变电站已不 堪重负， 期间同步建设了 1 号、 2 号 35 kV 变电 站。 2001 年， 柳钢提出年产 300 万吨钢的产能 建设框架， 伴随着“ 长流程” 和“ 短流程” 的 工序讨论， 第一座 220 kV 变电站 （ 220 kV 钢厂 站 ） 开始设计建设， 2003-10 投产运行， 采用柳 北、 沙塘双回路 220 kV 架空线路供电， 设置 3 台 220/110/35 kV 120 MVA 主变， 220 kV、 110 kV 采用双母线， 35 kV 单母线分段的主接线方 式， 设计供电能力 230 MW， 期间同步建设了 3 号 35 kV 变电站。 2007 年柳钢开始进行年产 1 000 万吨钢的 产能建设， 第二座 220 kV 变电站 （ 220 kV 盘龙 站 ） 开始设计。 按柳钢工艺总体规划要求， 柳 钢供电系统整体设计供电能力 750 MW， 采用柳 北、 沙塘、 柳东 π 接 4 回 220 kV 线路供电， 其 中设计取用电网最大负荷 500 MW。 220 kV 盘龙 站设计供电能力 400 MW， 设置 3 台 220/35 kV 180 MVA 主变， 220 kV 采用双母线、 35kV 采用 单母线环形分段的主接线方式 （ 由于柳钢实际 情况， 目前柳东线 π 接 2 回 220 kV 线路建设暂 缓 ）。 期间同步建设了 4 号、 5 号 35 kV 变电站、 扩建 220 kV 钢厂站 4 号主变和新建热轧 11kV 变电站 （ 即 2 号 11kV 变电站 ） 随着单套生产流 程产能的增加， 单体设备的用电负荷越来越大， 生产线的负荷也越来越重， 以单一的 6 kV 配电 模式， 供电能力不足， 供电能耗高， 已不能满 足生产的需求， 2003 年 以 后 ， 供 电 系 统 确 立 “ 以 35 kV 输电， 10 kV 配电” 的基本原则， 新 建 生 产 线 全 部 采 用 10 kV 配 电 ， 负 荷 大 于 25 MW 以上的生产线全部独立建设 35 kV 变电站。
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前 言
柳钢 1958 年建厂， 经过 55 年的发展已形
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发展与进步
2.1 发展历程 “ 西部配电室” 是 1958 年建厂至 1972 年柳 钢最重要的 6 kV 中心配电室。 当时， 柳州电厂 采用双回路 6 kV 架空线路向柳钢供电 （ 后来增 加至 4 回路）， 经“ 西部配电室” 向炼铁、 转 炉、 烧结等单位配电， 最高负荷 12 MW。 1970 年柳钢进入复产配套建设期， 配套扩建产能建 设了第一座 110 kV 变电站， 采用电厂、 野岭、 屯秋、 三岔 4 回 110 kV 架空线向柳钢供电， 设 立 3 台 110 kV/6 kV 主变 （ 16 MVA+20 MVA+31. 5 MVA ）， 设计供电能力 50 MW， 至 1997 年退 出运行时实际最大运行负荷 45 MW。 1987 年柳 钢第一座燃煤 3 000 kW 背压汽轮机发电机组投
主要变电站 6 kV 西部配电室 （ 原 ） 1 号 110 kV 变电站 1 号 110 kV 变电站 220 kV 钢厂变 220 kV 钢厂变 +220 kV 盘龙变
供电能力 /MW 12 45 85 260 750
发电装机容量 /MW 0 12 18 250 675
起共杆的其它 6 回路架空线相互碰接， 造成不 同母线段、 不同相在 6 回路架空线上交叉短路。 1 号 110 kV 变电站 6 kV 母线瞬时低电压， 硅整 流的直流供电电压降低， 部分供电线路继电保 护拒动， 部分线路保护动作后因少油断路器开 断能力不足发生断路器喷油、 爆炸； 1 号 110 kV 变电站 6 kV 母线再次发生短路， 主变跳闸， 造 成 1 号 110 kV 变电站全站失压， 6 kV 配电室内 一片火海， 室外的 6 kV 线路烧断跌落一地， 柳 钢全面停产。 （ 2 ） 电缆隧道火灾事故。 ①2002-11-28T1： 54， 1 号 110 kV 变电站 319 号线路在原转炉保 建站 96 电缆隧道内发生单相接地故障， 调度员 正采用“ 轮流拉闸” 排查故障线路时， 接地故 障由 35 kVⅢ、 Ⅳ段接地发展为全站接地， 并伴 有不同供电线路“ 速断跳闸”。 4： 50 时， 接到 人员报告原转炉保建站 96 电缆隧道内发现电缆 着火； 动力救援队及柳州消防队立即赶到现场 灭火， 但由于火势较大， 人员无法靠近， 只能 采取全部停电后， 打水灭火的办法。 8:30 时， 灭火工作才全部结束。 大火足足燃烧了 4 h， 电 缆隧道内一片狼藉， 水泵房全站失压， 全柳钢 停水、 停产。 ②2006-02-24T23： 40， 1 号 110 kV 变电站 301 号电缆在 96-1 号与 96-2 号电缆 隧道通风井之间发生单相接地故障， 调度员按 规程查找线路接地点。 23： 45 时， 301 号线路 三相短路“ 速断保护” 动作跳闸， 同时发生电 缆起火并燃烧到周 边 正 常带 电 运行 的电缆， 火 势在整 个 电缆隧道内 扩散 。 隧道内一 边 燃烧， 一 边 发生电缆短路爆炸， 消防 队 员无法靠近只 能通 过向 隧道打水灭火， 直到 6： 10 灭火工作 才全面结束。 该 段隧道内的 52 根 电缆全部烧
Development Review and Prospect of Power Supply System of Liuzhou Steel
HUANG Puzhong （ Power Plant ） Abstract： The technical development of power supply system of Liuzhou Steel for 55 years, especially the technical innovation and technical application during the period of the " Tenth Five-year Plan" were introduced. The current risks were analyzed, and the suggestion for improvement was put forward in respects of over-voltage suppression and protection, harmonic control, regional fire protection, network structure and informatization. Key Words： Review and Prospect； Power Supply System； Over-voltage； Harmonic； Fire Protec－ tion； Network Structure； Informatization