电力专栏
２￣２５ ００ｍ３高炉１ ０ｋＶ供电系统的设计
陶 波，曾贵荣，刘 勇，桂小娟，刘 学
（江西新余钢铁集团第一炼铁厂，江西新余３３８００１）
摘要：介绍２座特大型高炉供电设计中的负荷计算、系统接线、设备选型、消防、直流电源、计算机后台管理系统的
配置、电缆敷设方式，以及ＴＲＴ发电机的控制与保护。
关键词：２ｘ２５００ｍ 高炉；负荷计算；供电系统；设备选型；ＴＲＴ发电机；故障
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ １ ＯｋＶ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ２ｘ２５ ｍ３ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ
ＴＡＯ Ｂｏ，ＺＥＮＧ Ｇｕｉ—ｒｏｎｇ，ＬＩＵ Ｙｏｎｇ，ＧＵＩ Ｘｉａｏ－ｊｕａｎ，ＬＩＵ Ｘｕｅ （Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｉｒｏｎｗｏｒｋｓ ｏｆＸｉｎｙｕ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｘｉｎｙｕ ３３８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆｔｗｏ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｂｉｇ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｆｒｏｍ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆｌｏａｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｎｎｇ， ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｆｉｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍ，ｃａｂｌｅ
ｌａｙｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＴＲＴ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２ｘ２５００ｍ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ；ｌｏａｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；ＴＲＴ；ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｆａｉｌｕｒｅ
０引昌
新钢三期技改中的２￣２５００ｍ３高炉是２座特大型
高炉的组合体．２座高炉年产铁４４０万ｔ 大型炼铁工
厂耗电量巨大．要求供电系统具有高可靠性 介绍整
个炼铁厂１０ｋＶ供电系统的设计
ｌ ２ｘ２５００ｍ 高炉供电负荷
新钢三期技改２ｘ２５００ｍ３高炉供电系统分为５
个子系统：高炉鼓风机系统、原料系统、高炉本体设备
系统、循环水系统、ＴＲＴ系统。两座高炉１０ｋＶ及以下
电压等级电气设备总装机容量分别为１０１２００ｋＷ（含１
台３５ＭＷ电动鼓风机负荷）、６６２００ ｋＷ（不含１台电动
鼓风机负荷）。系统供电负荷如表１所示。
２供电电源及１０ｋＶ供电系统
２．１供电电压及电源
新钢２￣２５００ｍ３高炉整个系统３５ｋＶ侧的３０ｍｉｎ 计算负荷为３４９１０ｋＷ（无功补偿后）．由于用电负荷较
大，确定供电电压为３５ｋＶ，配电电压为１０ｋＶ，独立设
３５ｋＶ主变电站。由于高炉负荷为一级负荷，为了保证
供电的安全可靠性．３５ ｋＶ电源为２路．取自２个独立
的电源点．来自新钢１１０ ｋＶ变电站
作者简介：陶波（１９６２．），电气工程师，从事高炉供配电及
自动化应用研究。 收稿日期：２０１３．０６．１２ 表１系统供电负荷
２．２主变电站的主接线
主变电站３５ ｋＶ接线采用线路一变压器形式
１０ｋＶ系统采用单母线分段接线方式．正常状态
时。母线联络断路器断开，母线分段运行，两段母线
各自承担相应的负荷 当一路进线电源失电或主变 压器故障时．母线联络断路器合闸．由另一台变压器
供电，承担全部负荷。变电站１０ｋＶ系统分别由不同
的母线段向下设炉前１０ｋＶ开关站、原料１０ｋＶ开关
站、循环水ｌＯｋＶ开关站、１０ｋＶ开关站、鼓风机ｌＯｋＶ
开关站．送出２个回路ｌＯｋＶ电源供电 每座高炉配
置有１台１８ＭＷ ＴＲＴ发电机．向主变电站１０ｋＶ母线
直接供电
２ｘ２５００ ｍ 高炉３５ ｋＶ／１０ｋＶ主变电站系统如图１
所示
自动化应用 ２０１３ ｌ
１１期 ８５ 电力专栏 １１１１／１１１ｔ／／￣￣
ｌ ｌ Ｊ ｌ
Ｉ｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛Ｉ｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛
女 ｛｛｛； 工｛｛¨ 『｛｛｛｛｛｛｛ 工Ｊ『 ｛Ｉ Ｉ Ｉ∞㈣Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ＿一＿Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ｅ３ｊ Ｉ
４０ＭＶ电循备备ｒｖ＃１＃ｌ循炉原母 电原炉循＃２备备ｒｖ 广 蠡鬟 暑要算 装曩羿算鬟巷 慧 嚣嚣蠢蠢凳 蠢蠢釜嚣 柏 一 站＃２ 电１６００ ６＂２电电源ｋｖａｒ 电源源 源 图１ ２ｘ２５００ ｍ３高炉３５ｋＷ１０．５ｋＶ主变电站接线图
２．３主要供电设备选型
２ｘ２５００ ｍ３高炉主变电站１０ｋＶ侧计算负荷为有
功功率３４９１０ ｋＷ．视在功率３７４４０ｋＶＡ．ｃｏｓ０＝０．９３．区
域外供电３ＭＶＡ。基于１００％备用容量，选型２台３５
ｋＶ／１０ｋＶ．４０ＭＶＡ三相双卷油冷式变压器 考虑到变
压器二次侧电压的稳定性．变压器调压方式选择有载
调压，调压范围为＋３ｘ２．５％，共７级。具体型号为
ＳＦＧＺ１１—４００００／３５，Ｙ１，／Ａ接线，阻抗电压 ％＝１０．５，
额定容量４００００ｋＶＡ 变压器中性点绝缘
３５ ｋＶ高压柜选用ＫＹＮ６１—４０．５型铠装手车式开
关柜：１０ｋＶ高压柜选用ＫＹＮ２８Ａ一１２型铠装手车式开
关柜 手车式开关柜最大优点是维护抢修方便．但有
一个致命的弱点．即手车与本体电气连接航空插头易
出现接触不好．造成断路器合不了闸。新钢２ｘ２５００ ｍ３
高炉原料１０ｋＶ开关站投入使用４年．更换下断路器
手车６台．故障原因都是航空插头接触不好 所以．
１０ｋＶ高压柜选型应尽量选质量稳定的名优非手车式
开关柜
３主变电站与１０ｋＶ开关站的监控与保护
主变电站与１０ｋＶ开关站综合自动化由中心主计
算机（或称后台系统）、微机监控装置单元和通信网络
组成。主变电站值班人员通过配置的ＣＲＴ、键盘、鼠标
和打印机等人机交互设备．对站内的电气设备进行控
制操作和运行状态的监视．实现电气设备各种运行状
态的显示、事故报警．以及工作报表打印 主变电站内
电气设备由分散式微机监控保护单元组成．分别对３５
ｋＶ主变及１０ｋＶ主配电室的电气设备进行测量、控
制、保护，并将各电气设备采集到的信号进行处理，上
传至控制中心．以确定电气设备的操作要求。综合自
动化系统还留有远程通信及控制接口．以实现远方调
度和控制
站内采用分层式结构。通信网络采用总线型以太
网络．信息通过光纤传输．以保证安全可靠地实现站
８６ ｉ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｃａａａ．ｃｏｍ 自动化应用 内电气设备的测量、控制、保护等功能。
４所用电、直流系统和接地系统
在主变电站及下属１０ｋＶ开关站Ｉ、Ⅱ母线段各
配置一台所变，安装于手车式高压柜内．互为备用。主
变电站所变容量为１００ｋＶＡ．１０ｋＶ开关站所变容量为
５０ ｋＶＡ。 主变电站所供电负荷：主变压器冷却风机、空调
设备、排烟风机、站内照明负荷、直流电源屏、火灾报
警系统、变电所综合自动化系统、高压柜内照明、柜内
电加热等。
主变电站及１０ｋＶ开关站直流系统采用带微机检 测保护的高频开关电源屏．双电源进线自动切换 采
用封闭免维护铅酸蓄电池作为变电站的直流电源．蓄
电池组电压为２２０ＶＤＣ．容量为１００Ａｈ
该系统炉前与原料１０ｋＶ开关站直流电源屏的高
频稳压电源烧毁６台．因此．直流电源选型也非常重
要．应优先选择名优产品
由于主变中性点接地电流偏大．因此将主变压器
中性点运行于不接地方式．设置微机消弧消谐接地选
线装置
５ １０ｋＶ开关站配电系统
５．１开关站接线模式
汽动鼓风机、原料、炉前、循环水１０ｋＶ开关站，
１０ｋＶ系统都采用单母线分段．２回路１０ｋＶ电源从主
变电站不同的１０ｋＶ母线段引来 正常工作时．母线分
段运行。当一回电源供电时，母线分段断路器合闸供
整个１０ｋＶ负荷。１０ｋＶ引出线采用放射式供电 汽动
鼓风机站有４２台断路器柜：原料站有４４台断路器
柜：炉前站有３４台断路器柜；循环水站有６４台断路
器柜。
５．２电动鼓风机站
高炉生产一般由汽动鼓风机供风．如果汽动鼓风 机系统出现故障．则由电动鼓风机供风．以保证高炉
安全生产 电动鼓风机的电机为同步电机．容量为
３５ＭＷ．采用变频装置启动。电压１０．５ｋＶ
电动鼓风机采用变压器一电动机组接线方式．变
压器的３５ｋＶ电源来自２２０ｋＶ／３５ｋＶ总降变电站 变压
器与电动机之间设有１０ｋＶ断路器．用于接入变频起
动装置 ３５ ＭＷ同步电机配４５ＭＶＡ三相双卷油浸式
变压器供电（３５ｋＶ／１０ｋＶ），变压器有载调压。３５ｋＶ侧 进线采用３５ ｋＶ交联聚乙烯电缆配电：ｌＯｋＶ侧采用
封闭式母线配电 ６ ＴＲＴ发电机配电及控制保护
发电机参数：电压１０．５ｋＶ，频率５０Ｈｚ，功率
１８ＭＷ．ｃｏｓ０＝～０．８（超前）。转速３０００ｒ／ｒａｉｎ。 发电机励磁采用无刷励磁．为了适应高炉煤气顶
压发电的特点，励磁调节有两种模式：电压自动调节
和恒励磁调节 在发电机启动并网过程中，按电压自
动调节方式启动；并网后，自动切换到恒励磁调节。
２套ＴＲＴ发电机组分别将ｌ０．５ ｋＶ电压送到高炉
主变电站主配电室的Ｉ、Ⅱ段母线上与系统并网。
发电机的运行和操作分为自动和手动两种方式。
自动控制：当发电机的转速上升到２９４０ ｒ／ｍｉｎ时，自
动投入励磁调节装置（按电压自动调节）：当发电机升
压到８５％额定电压时．自动投入准同期装置．发出合
闸并网信号，断路器自动合闸并网。手动控制：手动操
作投励和调压
在继电保护方面，ＴＲＴ发电机装设有：纵联差动、
复合电压起动过保护，以及过负荷、失磁、零序过电
流、励磁回路一点接地、低频率及电动运行过功率保
护。
７电缆线路
１１０ｋＶ／３５ｋＶ总降变电所到高炉３５ｋＶ／１０ ｋＶ主变
电站的电缆沿公用电缆隧道敷设 高炉３５ｋＶ／１０ ｋＶ
主变电站到下属的汽动鼓风机、循环水、炉前、原料 电力专栏 鞭曛臻
１０ｋＶ、ＴＲＴ发电机．均沿电缆隧道敷设电缆。从１０ｋＶ
开关站到１０ｋＶ电动机和电力变压器的电缆．均沿工
艺管道支架安装的电缆桥架敷设，局部采用埋地或穿
管敷设。电力电缆采用阻燃型交联聚乙烯电缆。
２００９年３月．由于９号高炉干渣池口通风井电缆
出线预留孔未封堵．大量的高炉火渣顺着干渣池门口
流到旁边的电缆隧道通风井，再通过预留孔流进电缆
隧道，隧道中的电缆全部烧光。并且大火沿着电缆烧
到了主控楼的电缆井．把主控楼的电缆、２套大型
ＰＬＣ、工控机和服务器及二次仪表全部烧毁。抢修５
天．９号炉停产５天．经济损失达几千万。直接原因是
通风井电缆预留孔未封堵．工程施工结束后验收不到
位 从设计方面考虑．通风井最好设计在离火源较远
的地方
８火灾报警及防火措施
３５ｋＶ／１０ｋＶ主变电站和各１０ｋＶ开关站配电室、
电容器室、控制室、电缆室等，设置火灾报警装置。电 缆隧道设缆式火灾报警装置 区域火灾报警装置设在
总降变电所的主控室内 电缆隧道内每隔６０ｍ左右设置阻燃轻型封闭式
槽盒．槽盒长４ｍ 在电缆隧道出入口以及分支处设置
防火隔墙．分段刷防火涂料．并用防火堵料封堵电缆
贯穿扎
（上接第８４页）
（３ｍｉｎ以内）测量样品的压痕，以防止样品变形，影响
结果准确性。同时，为保证数据的可靠性．尽量减少人 为因素的不确定性。建议多人多次测量．取平均值为
最后的结果值
（８）测量时。较理想的设备是具备合适光度条件
（如发光强度、入射角度）辅助照明的读数显微镜，如
测量仪器应具有１０ ２０的放大倍数、装有被测量的标
线或正交位移线的测量平台．且有一个灯装置用来照 亮测量的压痕表面
４试验比对技巧
（１）为保证数据的可靠性和降低试验过程的不确
定性．在满足标准规定试品尺寸前提下，建议把试品
切割一分为四，可以反复、多次、重复试验，最终去掉 极值，取其剩余数据的平均值。
（２）读取样品测试结果的设备必须为符合标准规
定的１０～２０倍的光学读数显微镜．不建议采用精密
数字投影仪或其他高端昂贵设备。即使借助于精密昂
贵设备读取球压试验的真实值（接近绝对真实值）．但
由于比对试验为实验室间能力的比对和验证．大多数
实验室的结果即为“合理数据”．少数实验室的数据即
为“离群数据”．此时．可能会出现“绝对真实值”为“离
群数据”的现象
（３）在读取压痕数据时，建议从认证认可角度，采
取最严酷的办法：取其最大压痕，作为最终结果（在目
前的国际比对试验中。基本采用这种方法），实际的压
痕必然在这个最大值内
（４）测试结果的读数按照标准规定保留一位小数
即可．无需保留多位
自动化应用 ２０１３
１１期：８７