程寶芳

（首鋼京唐公司能源與環(huán)境部， 河北 唐山 063210）

冶金企業(yè)電氣事故時(shí)有發(fā)生，且具有影響范圍廣、恢復(fù)難度大、事故損失嚴(yán)重等特點(diǎn)。2018 年國家安全監(jiān)管總局關(guān)于開展鋼鐵企業(yè)重大生產(chǎn)安全事故隱患排查治理專項(xiàng)行動(dòng)的通知中指出：由于全國鋼鐵行業(yè)超負(fù)荷生產(chǎn)、正常生產(chǎn)與維修作業(yè)交叉、對標(biāo)準(zhǔn)理解不夠、對風(fēng)險(xiǎn)分析不到位等原因，鋼鐵行業(yè)仍存在重大生產(chǎn)安全事故隱患。因此實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)本質(zhì)化安全是保證企業(yè)生產(chǎn)順穩(wěn)的重大舉措，也供電系統(tǒng)健康持續(xù)發(fā)展的必備條件。以下就鋼鐵廠供電系統(tǒng)本質(zhì)化安全具體做法加以分析探討。

1 實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全的基礎(chǔ)

鋼鐵廠電力系統(tǒng)的建設(shè)從方案、設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇開始，全面貫徹科學(xué)發(fā)展觀，貫徹落實(shí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原則要求，確保將供電系統(tǒng)建成為科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的現(xiàn)代化鋼鐵電力系統(tǒng)。

1.1 主構(gòu)架設(shè)計(jì)合理

電力系統(tǒng)主網(wǎng)架構(gòu)的接線方式要滿足“N-1”方式供電可靠性要求，同時(shí)保證操作安全、運(yùn)行靈活，兼顧擴(kuò)展需求，設(shè)計(jì)建設(shè)了2 臺(tái)220 kV 變電站，將首鋼京唐公司（以下簡稱就唐公司）供電系統(tǒng)分為兩個(gè)獨(dú)立的供電系統(tǒng)，保證廠內(nèi)一、二負(fù)荷獨(dú)立電源的要求，同時(shí)接線簡單，便于發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)。

變電站內(nèi)220 kV 電壓等級(jí)采用雙母線接線，110 kV 母線采用雙母線雙分段接線方式，2 座220 kV變電站的220 kV 母線及110 kV 母線均有聯(lián)絡(luò)線。正常運(yùn)行時(shí)，變電站內(nèi)220 kV 兩組母線通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器長期并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，2 座變電站220 kV 母線之間的架空線聯(lián)絡(luò)線長期合環(huán)運(yùn)行，形成圖1 中的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。

圖1 220 kV 變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

220 kV 變電站的110 kV 母線采用了雙母雙分段的結(jié)構(gòu)（見圖2），雙母線雙分段的可靠性和靈活性進(jìn)一步提高，可以在一段母線故障時(shí)，維持其他3/4 部分的正常運(yùn)行，而且每條出線可以在兩段母線之間切換，檢修更加方便。同時(shí)，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)，各級(jí)110 kV 變電站的110 kV 側(cè)采用雙母線接線；這樣便于系統(tǒng)中的功率分配，母線事故后停電范圍小，恢復(fù)供電快，同時(shí)便于母線及母線設(shè)備進(jìn)行檢修試驗(yàn)，對供電影響小。即使發(fā)生小概率事件，例如某1 座220 kV 變電站全停電，也能夠同通過2 座220 kV 變電站的110 kV 聯(lián)絡(luò)線保證生產(chǎn)所需的基本負(fù)荷要求。最終形成了鋼鐵廠電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，220 kV 電壓等級(jí)是一個(gè)完整的系統(tǒng)，而110 kV 電壓等級(jí)又是相對獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)。

圖2 110 kV 母線的雙母雙分段結(jié)構(gòu)

通過近幾年的運(yùn)行，鋼鐵廠發(fā)生其他N-1 事故時(shí)，均能夠通過調(diào)整運(yùn)行方式、采取應(yīng)急措施等方法保證鋼鐵廠電力系統(tǒng)完全滿足第一級(jí)要求，不會(huì)出現(xiàn)第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)事件，這對于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)有非常重大的意義。與此同時(shí)，為了電網(wǎng)的更加堅(jiān)強(qiáng)可靠，鋼鐵廠對于部分重要的用戶供電設(shè)施，能夠達(dá)到N-2 甚至更高級(jí)的要求，在這種情況下，即使發(fā)生兩個(gè)重要電力設(shè)備故障時(shí)，同樣能夠保證正常生產(chǎn)的負(fù)荷需求。

1.2 中壓系統(tǒng)采用小電阻接地

京唐公司中壓系統(tǒng)采取了小電阻接地方式，對于中壓電網(wǎng)來說，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，可以限制電弧接地過電壓，避免不接地方式中弧光接地過電壓的產(chǎn)生，同時(shí)由于增大了故障線路的接地電流，使得故障選線可以很方便地實(shí)施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速跳閘，使非故障線路不需要長時(shí)間承受過電壓，降低了絕緣水平要求。對于中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，在線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，有一定故障電流。保護(hù)裝置可以根據(jù)檢測到的故障電流，快速切除配電系統(tǒng)中的接地線路，從而不易使故障點(diǎn)發(fā)展為兩點(diǎn)接地故障，有利于縮短故障線路修復(fù)時(shí)間。在接地故障期間，非故障相的電壓也不高于線電壓。系統(tǒng)的事故率可大大降低，有利于整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。自鋼鐵廠第一條10 kV 線路送電以來變電站投運(yùn)開始，共計(jì)發(fā)生80余次10 kV 系統(tǒng)短路故障，每次事故100%能在定值時(shí)間內(nèi)將故障點(diǎn)切除。根據(jù)事故錄波的統(tǒng)計(jì)，沒有發(fā)生一次由于過電壓損壞設(shè)備現(xiàn)象，觸電事故，杜絕了事故不易查找、事故范圍擴(kuò)大的情況。

1.3 一體化電網(wǎng)智能運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用

一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)包括了對全廠全部220 kV、110 kV、10 kV 變電站（除鐵前系統(tǒng)主電室外）、高爐TRT 發(fā)電、干熄焦余熱發(fā)電、25 MW 背壓機(jī)組發(fā)電和重要用電設(shè)備的集中監(jiān)控，并可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、事件、歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行報(bào)表及高級(jí)分析報(bào)表來對供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及高級(jí)分析，最終提高系統(tǒng)供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性，為實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供決策指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)變電站少人值守，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。充分滿足用戶對電力供應(yīng)的需求和優(yōu)化資源配置，確保發(fā)電、變電、用電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。

2 實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全的必備條件

作為電網(wǎng)“安全衛(wèi)士”的繼電保護(hù)，擔(dān)負(fù)著保障電網(wǎng)整體運(yùn)行、設(shè)備安全穩(wěn)定的重要職責(zé)，繼電保護(hù)的配置、整定計(jì)算都應(yīng)充分考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的不利情況，避免在復(fù)雜、多重故障的情況下繼電保護(hù)不正確動(dòng)作，同時(shí)也應(yīng)考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化對繼電保護(hù)帶來的不利影響。

鋼鐵廠220 kV 系統(tǒng)保護(hù)配置原則是主保護(hù)雙重化：設(shè)置了2 套完善、獨(dú)立的的全線速動(dòng)的主保護(hù)并且2 套主保護(hù)的交流電流、電壓、直流控制回路彼此獨(dú)立。并且具有獨(dú)立的選相功能，可以實(shí)現(xiàn)分相跳閘和三相跳閘。后備保護(hù)采用三段式距離保護(hù)作為相間短路后備，采用接地距離保護(hù)、階段式零序保護(hù)作為接地短路的后備保護(hù)。2 座220 kV 變電站線路為架空、電纜混合方式，每回線路配置RCS-931 光纖縱差保護(hù)裝置及CSC-103B 光纖縱差保護(hù)裝置，含完善的后備保護(hù)。2 座220 kV 變電站間配備雙回220 kV 聯(lián)絡(luò)線，線路為架空方式，每回線路配置RCS-931 光纖縱差保護(hù)裝置及CSC-103B 光纖縱差保護(hù)裝置，含完善的后備保護(hù)。220 kV 母線配置兩套微機(jī)母差保護(hù)：RCS-915AB 母線保護(hù)裝置和BP-2B 微機(jī)型母線保護(hù)裝置。220 kV 主變配置RCS-978H 型變壓器保護(hù)裝置及PST-1202B 變壓器保護(hù)裝置及完善的后備保護(hù)。220 kV 變電站至自備電站采用雙回110 kV 并網(wǎng)線，每回并網(wǎng)線配置RCS-943光纖縱差保護(hù)裝置和CSC-163A 光纖縱差保護(hù)裝置各一套。220 kV 變電站間采用110 kV 雙回聯(lián)絡(luò)線，每回聯(lián)絡(luò)線兩端各配置一套R(shí)CS-943 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)。其余110 kV 出線各配置一套R(shí)CS-943 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)。220 kV 變電站110 kV 每段母線配置RCS-915AS 母線保護(hù)裝置和BP-2B 母線保護(hù)裝置各一套。

110 kV 系統(tǒng)重要線路配置雙套保護(hù)，其余線路配置一套R(shí)CS-943 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)，電纜線路不配置重合閘。

10 kV 系統(tǒng)各出線主要配置帶時(shí)限電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)，部分出線設(shè)置了差動(dòng)保護(hù)、低周減載保護(hù)。主要采用CSC-211 數(shù)字式線路保護(hù)裝置，配置差動(dòng)保護(hù)線路采用CSC-213 光纖縱差保護(hù)裝置。

3 實(shí)現(xiàn)本質(zhì)化安全的有力保障

1）供電管理智能化，提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。一是“少人則安、無人則安”。充分發(fā)揮電力網(wǎng)優(yōu)勢，實(shí)施集中監(jiān)控，大力推進(jìn)區(qū)域化管理，打造無人化站所。優(yōu)化區(qū)域管理，通過集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程調(diào)控實(shí)現(xiàn)站所無人值守，大幅度提高前端系統(tǒng)的有效性，實(shí)現(xiàn)人員本質(zhì)安全。二是強(qiáng)化日班點(diǎn)檢能力，減少夜班不穩(wěn)定因素。運(yùn)用精密點(diǎn)檢，提升對關(guān)鍵設(shè)備的分析判斷能力，做到預(yù)知先修，降低惡性事故發(fā)生概率。此外，中夜班人員向白班流動(dòng)，消除夜班點(diǎn)巡檢人員安全隱患，強(qiáng)化“8”小時(shí)工作內(nèi)容保設(shè)備全天候穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2）規(guī)范標(biāo)注化操作，保證系統(tǒng)操作穩(wěn)定性。供電系統(tǒng)制定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，用來指導(dǎo)和規(guī)范日常的工作。同時(shí)將關(guān)鍵部位的重要操作制作成標(biāo)準(zhǔn)化操作視頻，用于相關(guān)專業(yè)、操作人員學(xué)習(xí)。涉及機(jī)組啟、停機(jī)或關(guān)鍵設(shè)備操作前，按照“先預(yù)演，后實(shí)戰(zhàn)”的原則，專業(yè)人員必須到現(xiàn)場指導(dǎo)演練，不斷提高實(shí)際操作的準(zhǔn)確率、安全性。

3）為提高發(fā)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在日常工作中不僅加強(qiáng)對職工安全運(yùn)行知識(shí)、專業(yè)安全技術(shù)、兩票的填寫、事故處理及借鑒的培訓(xùn)，而且執(zhí)行過程中嚴(yán)格按照兩票四制和四不放過原則執(zhí)行。現(xiàn)場重要操作時(shí)，操作票、工作票首先由班組內(nèi)對進(jìn)行安全確認(rèn)，再由專業(yè)技術(shù)員或作業(yè)長實(shí)行三級(jí)確認(rèn)。實(shí)際操作中提前進(jìn)行預(yù)演預(yù)練，提高操作人員對工作內(nèi)容的熟悉程度，進(jìn)一步保證操作的準(zhǔn)確性與安全性[2]。

4 結(jié)語

鋼鐵廠電網(wǎng)具有供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、電網(wǎng)穩(wěn)定性問題突出、運(yùn)行控制系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)等特點(diǎn)。此外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對完整，包括發(fā)電、變電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)，且用電負(fù)荷大，在一定程度上構(gòu)成了自成體系的微網(wǎng)。因此我們必須從源頭、控制、過程各個(gè)方面根除供電系統(tǒng)存在的各種隱患，根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的安全管理措施，以保證鋼鐵廠生產(chǎn)順穩(wěn)。