浅谈钢铁企业变电站的运维与管理

倪洪磊，曹 玥

（天津中发机电技术有限公司，天津 300384）

0 引言

钢铁企业是高能耗生产企业，生产工序多且繁琐，生产过程中上、下道工序关联紧密，各工序的供电系统相对复杂。目前，钢铁企业产能规模不断扩大、生产工艺及环保设施升级改造带来的用电设备增加、为回收可利用能源而建设的发电系统、为降低电站运行费用采取的无人值守等，这些因素都在增加或改变着钢铁企业变电站的供电负荷、系统配置和运行管理模式。由于钢铁企业生产流程长、工序多，因此变电站数量多，且高压用电设备多、负荷波动大、线路环境复杂，这些特点导致了钢铁企业在供配电系统的设备运行、操作、维护等方面存在着较大的事故和安全隐患。如何做好钢铁企业供配电的运维，及时处理供配电系统的故障和问题是本文讨论重点。

本文结合钢铁企业供配电系统运行的现状，系统分析了钢铁企业供配电的特点以及普遍存在的问题，从系统运维及管理方面提出了供配电系统故障应对措施，以期提高钢铁企业供配电系统的安全运行及故障快速处理的能力。

1 钢铁企业供配电的特点及存在的问题

1.1 钢铁企业供配电特点

钢铁企业供配电的特点是企业建有自发电系统、独立组网、负荷波动大以及供电可靠性要求高等。

（1）钢铁企业在生产过程中会产生大量的可利用能源，企业可以充分地利用生产过程中产生的富裕蒸汽、压差、温差、可燃气体等进行自发电。企业自发电：一是充分进行能源回收，降低生产成本；二是提高企业的供电可靠性，企业通过建有自发电设备，与外部电网进行连接，形成企业电网，保障企业生产用电。

（2）钢铁企业供配电系统内部是相对独立的。一般外电网电源进入厂区，经各级供配电系统调压后分别接入厂内35kV或10kV电站，厂内各级电站数量大、分布广。由于钢铁企业高压用电设备多，对供电设备、用电设备的稳定性要求较高，设备一旦出现故障，对供电系统影响较大。

（3）钢铁企业的工艺设备有的单机容量较大，启动频繁，用电负荷波动大，如：电炉、热轧机等。这些设备在生产过程中负荷具有周期性的变化，频繁地启动形成对电网的冲击。

1.2 钢铁企业供配电系统存在的问题

钢铁企业由于供配电系统故障造成的生产事故不断发生。小的事故可造成单台设备停机，形成生产过程中断；如果形成区域性的停电，将造成生产线的停机，不仅造成重大经济损失，还会威胁到设备与人身安全。因此保证供电安全，及时发现和快速处理故障是保证企业连续生产的基础。

1.2.1 供电设备原因引起的故障

在变电站，其一次设备主要有变压器、母线、高压断路器、隔离开关、电容器、避雷器、电抗器等。二次设备主要有继电保护、测控、自动、计量、自动化系统以及为保证设备正常动作而配备的直流电源装置等。一次设备在变电站长期的运行中，任何一个环节出现问题，都将造成停电事故，如：变压器绝缘性能的下降及保护动作、高压断路器与隔离开关的操作机构失灵等。二次设备的可靠性更是直接影响供电安全，如：二次设备的保护不正确造成动作、保护定值不匹配造成的越级跳闸、保护装置的链接状态故障、抗电磁干扰性差、保护误动与拒动等。这些供电设备隐患使得钢铁企业供配电系统发生故障的几率大幅增加。

1.2.2 供电系统外网线路故障

钢铁企业由于装机容量大，占地面积大，所以供电外部线路的特点是：线路长、电缆容量大、线路走向复杂、线路所处的环境差等，电缆敷设一般采用地下（管、沟、直埋）或电缆通廊等方式。如果某一线路发生接地、短路、断路等故障，较大的短路电流将导致电缆温度迅速升高，极易发生火灾事故。同时会对一同敷设的其他电缆造成损坏，而使事故扩大，导致停产，从而造成经济损失并产生安全隐患。

1.2.3 大型用电设备冲击负荷引起的故障

钢铁企业有许多大型用电设备，在生产运行中这些大型用电设备会产生较大的谐波，并产生无功冲击负荷。这些谐波的产生使得供电系统的运行状态、供电质量下降，同时也易造成供电设备故障。

1.2.4 巡检不到位与操作不当引起的故障

变电站值守人员在对设备巡检中，不能按要求进行巡视，往往流行于形式，对运行设备潜在的故障风险掌握不够，从而造成供电设备带着隐患运行，极易发生供电事故。另外在员工的日常操作中，存在着习惯性违章、麻痹大意的行为，对安全法规、操作规定、技术要求等各项管理制度不能严格执行。随着科技的进步和供电设施装备水平的提高，员工对电站的一些高科技设备不熟悉，不能熟练运用和操作，特别是随着电站综合自动化系统的应用，对供电系统的运行监视、报警处理等掌握不够。

1.2.5 无人值守电站管理模式问题

一个中型钢铁企业，35kV和10kV变配电站多达几十座，企业对这些电站的管理一般是采取无人值守、定期巡检、统一调度的运行模式。这种运行模式的优点是能够实现专业化集中管理，但也存在弊端。由于钢铁企业的高压电机数量多、容量大，一般高压设备的启停都由生产厂负责，很多设备都是连锁远程启动，联系确认环节较多。在设备检修时，停电、确认、挂牌等，需多部门专业人员联系确认，如果出现故障跳闸，处理时需多部门专业人员联合查找、处理，因处理故障中各环节的交叉，使得处理时间被动延长。

2 钢铁企业供配电系统故障应对措施

2.1 加强变电站设备的管理

2.1.1 严格变电站设备操作

变电站的设备一般有四种状态：一是运行状态，这些设备处于带电状态或通过操作即可带电；二是热备状态，正常时断路器断开，隔离开关处于合闸位置，需要时即可操作通电，进入运行状态；三是冷备用状态，是指设备在断开位置；四是检修状态，设备断电并处于接地状态，一般保护退出，并有明显的检修标志。

根据这些设备的状态，当某台设备需要转换状态时，就需要进行操作（我们称为倒闸操作），这些操作包括一次设备的分合操作、保护装置与安全自动装置状态的改变、保护定值的调整等。这些操作必须遵守操作基本原则，如：被操作设备的书面确认、操作过程顺序、安全装置是否正常等。同时对操作人员的操作过程也有较高的要求，如：操作制度的执行、严格执行操作与监护的职责、操作设备的确认、事故状态下的稳准操作与防止事故的扩大等。总之，设备操作是电站安全运行的基本保证，也体现了操作人员的技术水平。

2.1.2 加强变电站设备的巡视检查

变电站的巡视检查是保证变电站安全运行的基础工作。通过设备定期巡视检查，值班人员就掌握了设备的运行状态，一旦发现异常，就可及时采取相应措施处理故障隐患，减少供电事故发生、缩小事故范围、降低经济损失。巡视的种类一般分为正常巡视、全面巡视、特殊巡视等。

设备巡视检查一般通过目测法、耳听法、鼻嗅法、手触法等发现设备存在的缺陷与隐患。值班人员通过定期巡视、检查，观察设备的外观有无异状，如：设备颜色有无变化，设备的表针指示、声音、气味是否正常，设备周边有无杂物，设备本身或连接导电体温度是否正常，设备运行状态的参数变化是否在正常的范围之内等，来判断设备的运行是否正常。

为确保设备正常安全运行，巡视检查制度应明确规定检查的项目及内容，巡视周期和检查的路线，并做好明显的标志。巡视检查的路线应根据设备区域以及电气设备的检查项目和内容制定。巡视检查要做好记录，防止漏查，要穿戴好劳保用品，检查工器具要保证完好，巡视过程中严禁做与巡视无关的工作。

2.2 加强外部供电线路检查和维护管理

2.2.1 加强外部供电线路检查

对外部供电线路，首先要有明显的标识，维护人员要对线路的敷设走向位置明了，对线路环境清楚。在线路巡视中，要检查线路周边是否有开挖、积水、高温、异味、碾压、盖板缺失或变形等异常情况，并做好检查记录，确保线路的运行环境。其次，做好线路的运行监控，掌握线路的电流、温度、绝缘等情况。再次，严格按要求进行绝保试验、直流电压试验等。通过巡查、监控、试验保障外部供电线路的稳定运行。

2.2.2 加强外部供电线路的维护管理

首先要防范线路的外力破坏，特别是施工挖掘对线路的破坏，对需要在线路上或周边施工作业的，要制定严格的管理办法。其次加强线路清扫防腐，对电缆沟、电缆头等位置处的积水、易燃物等要清理干净。再次，严格按要求做好电缆线路的防火涂料、防火墙等措施，特别是进出变电室、地下隧道、电缆通廊等场所的部位；对处于高温环境下的电缆要有隔热措施。

2.3 优化钢铁企业电站运行与管理模式

对钢铁企业高压电站的安全运行，需解决两个问题：一是保证电站的安全运行，二是供电管理与生产部门的协调问题。

2.3.1 完善电站的软硬件设施

钢铁企业的变电站虽然数量大，但位置相对比较集中。目前，随着互联网和大数据技术的发展，对供配电系统的运行状态实现了全方位的监控，对供配电系统的运行数据、异常预警、报警记录、质量分析、运行环境、分析报表等进行全面的监测，并实现了对配电设备实施“四遥”操作（遥控、遥调、遥信、遥测）等。这些功能为供配电系统电站无人值守的可靠性提供了保证，在完善硬件的基础上，通过软件的强大功能，实现电站无人值守运行模式是完全可行的。

2.3.2 加强供电管理与生产部门的协调

在无人值守电站集中于电力调度的管理模式下，为保证设备的正常运行，首先，电力调度人员要对生产工艺用电设备有充分的了解，要能够通过运行数据分析设备的运行状态。第二，严格按相关要求定期对供电设备进行巡检，并做好记录。第三，严格执行生产联系制度，无论是故障状态还是检修状态，都要严格按照停、送电制度进行，特别是故障停车时，即要检查供电系统设备，更要检查用电设备状态。第四，加强供电管理与生产部门的联系，调度人员要严密监视设备启、停操作过程和设备启动后的运行状态，特别是对关键大型设备运行的监视。第五，重视报警信号，特别是一些轻故障报警，要及时处理，防止事故扩大。

3 结语

变电站的运行、维护和管理是钢铁企业供电管理部门的一项重点工作，也是整个钢铁企业生产运行的重要保障环节。因此需要强化变电站运行、维护管理人员专业和安全知识的培训，严格规范变电设施的技术操作规程，建立、健全变电站运行的有关管理制度，加强供电管理部门与生产部门的沟通联系，促进供配电系统的良好运行。

本文根据钢铁企业供配电系统现状和特点，梳理了钢铁企业供电系统故障类别和故障引发的后果，重点分析了故障产生的原因。为提高钢铁企业供配电系统的安全运行及故障的快速处理能力，本文提出了加强变电站设备的管理、加强外部供电线路检查和维护管理、优化钢铁企业变电站运行与管理模式等应对措施，以期为钢铁企业供电管理部门与生产部门提供参考和借鉴。