高炉水渣系统供配电系统设计及应用

【摘 要】详细介绍了高炉的渣处理工艺。对负荷计算的需要系数法做了详细描述，并应用该法对水渣系统的供电负荷进行负荷计算。对供电系统采用的双回路“冗余”供电方案和放射式接线形式做了详细叙述。

【关键词】水渣系统；冗余供电

1、水渣处理工艺

国外某高炉采用因巴法（INBA）系统，其工艺流程为：高炉炉渣由熔渣沟流入冲制箱，被冲制箱的压力水冲成水渣进入水渣沟，然后流入水渣方管、分配器、缓冲槽落入滚筒过滤器，随着滚筒过滤器的上部，脱水后的水渣落到筒内皮带机上运出，然后由外部皮带机运至水渣槽【1】。具体见图1。

2、供配电系统

根据设计需要，在水渣旁建一水渣变电所。水渣系统属于工业一类负荷，需要提供两路独立电源。正常时由工作电源供电，工作电源故障跳闸后切换至备用电源供电。据此电所内设2台变压器，变压器的型号为：S11―1600/6.3 6.3±5%/0.42/0.24kV，D,yn11。2台变压器的6.3kV电源分别引自高配室6.3kV不同段母线，在受电端（即水渣系统的进线柜）采用双电源自投开关。当工作电源失电后，自投开关会自动切换至备用电源。

低压侧采用单母线分段方式运行，从变电所的I段、II段母线各取一路低压馈电给水渣系统，为了操作泵电机、转鼓驱动装置、皮带运输机、风机等，需安装相应的MCC柜。

此高炉有两套冷水INBA炉渣粒化和脱水系统，两套系统功能大体一致,现就一个水渣系统进行分析说明，水渣系统的负荷分两部分,即水循环与渣处理。水循环主要负荷有：冲渣给水泵、上塔泵、再循环给水泵、回收泵、转鼓滤网冲洗泵、冷却塔风机、排污泵等。渣处理负荷有：转鼓、转鼓辅助电机，电动蝶阀、胶带机等。具体的用电负荷设备见表1。

从上表中我们可以看出，用电负载的额定电压为AC400V，固水渣变电所的低压供电母线的额定电压为AC420V。

3、低压负荷计算方法

国内冶金企业电气设计大多采用需要系数法。即用设备功率乘需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。需要系数法公式简单，计算方便，适用于各类变、配电所和供配电干线以及长期运行的用电设备和生产车间的负荷计算。下列关于需要系数法的计算过程引自钢铁企业电力设计手册【2】。

对于同类设备组的计算负荷，按下式计算：

视在功率

有功功率

无功功率

对于车间变电所（或配电干线）的计算负荷，按下式计算：

有功功率

无功功率

按照上式可求得相应计算电流

式中Ps：用电设备组的设备功率，kW；

Kx：用电设备组的设备功率，查表；

：功率因数角的正切值；

有功、无功功率的同时系数，分别取0.85-0.95和0.93-0.97;

Ue：额定线电压，kV。

的单位分别为kW、kVar、kVA、A。

查钢铁企业电力设计手册【2】第92页，找出各负荷的需要系数、功率因数及其正切值。

根据计算，得出具体数值如下：

。

根据可推算出尖峰电流。设系统中最大电机的额定电流为Imax，则：

(电机如果是直接启动,则K的值一般取6,如果是软启动,则K的一般取2)

表1中最大电机为185kW,其额定电流约为333.7A，此电机采用软启动器启动，由此可得。

4、水渣系统供配电方案

根据上节中计算结果，计算电流=1599.3A，尖峰电流=2266.7A。在水渣变电所I段和II 段分别设置一个智能型框架式断路器MT25-2500。其壳架电流为2500A，按照负荷对智能型脱扣器进行如下配置，过载长延时定值=2000A，延时=480S；短路短延时定值4In=8000A，延时=0.2S。

通过交联电力电缆将两路电源引至配电屏102AA（在水渣变电所内）。在进线柜配电屏102AA内设双电源自投开关ATS MT20，2000A。

ATS MT20，2000A正常工作时对两路电源的三相电压进行检测，任一相发生过压、欠压（缺相）、断电，即自动从故障电源延时切换至正常电源。装置的二台断路器之间有可靠的电气和机械连锁机构，确保运行的可靠性。该装置由本体（断路器部分）和自动控制器两大部分组成。

自动控制器对两路电源的电压进行检测，对高于额定值110%的电源即判断为过电压，低于额定值85%的则按欠电压处理，逻辑电路对上述检测结果进行判断，处理通过延时后驱动相应的指令继电器向电动操作机构发出分闸或合闸命令，上述检测结果分别用发光二极管在面板上显示。

对于ATS MT20，2000A选择自投自复的工作方式，即任一项电源出现异常（过压、欠压、缺相），经已设定的延时自动切换到另一正常电源，但异常电源恢复正常后，不能自动回复。因为高炉变电所提供的两路电源完全独立，性质、来源基本相同，无需严格确定某路为工作电源、另一路为备用电源。故发生故障切换后，无需回复。系统配电网的接线形式采用放射式。放射式配电方案可靠性高，便于管理，回路之间故障、检修互不影响。

5、运行效果

该高炉水渣系统投产运行1年有余，系统运行可靠。在2台变压器全部投运的情况下，使用负荷占总变压器容量的35%左右。计算方法正确，系数估算合理，供电方案可靠。

参考文献

[1] 朱苗勇，现代冶金学[M]，冶金工业出版社.

[2] 钢铁企业电力设计手册[M]，冶金工业出版社.

作者简介

朱春浩（1977--），男，中冶华天工程技术有限公司自动化所工程师。