【正文】 供配電設(shè)施河北省石家莊鋼廠連鑄工程大棒材生產(chǎn)線電氣設(shè)備總裝機容量約為28000kW，其中包括：車間軋機主傳動電機容量為11600kW；車間輔傳動及其它用電設(shè)備13454kW。水處理負荷2946kW（安裝容量為2946kW，工作容量為1714kW）。車間最大計算負荷約為S30=17977kVA,經(jīng)功率因數(shù)補償后，車間最大計算負荷約為S30=16032kVA，基波補償容量4150kVAR,。車間年耗電量約為32x106kWh。本車間高壓供電電壓為10kV，由廠區(qū)上級區(qū)域變電站二段不同母線分別各引一路電源，專線向本車間供電。當其中任何一路電源發(fā)生故障或檢修時，另外一路電源能保證車間的正常生產(chǎn)。10kV系統(tǒng)主接線采用單母線分段接線形式。大棒材車間10kV供配電系統(tǒng)圖見： 大棒材車間水處理10kV供配電系統(tǒng)圖見： (SVC)及功率因數(shù)補償 傳動采用交直交是否有必要采用SVC？？近年來，隨著大功率非線性負荷用戶（如軋機、電弧爐、硅鐵爐等）的不斷增多，對電網(wǎng)的沖擊和諧波污染呈不斷上升趨勢，缺乏無功調(diào)節(jié)手段造成了母線電壓隨運行方式的變動很大，導(dǎo)致電網(wǎng)線損增加，使得系統(tǒng)電壓合格率不高。電網(wǎng)的發(fā)展，系統(tǒng)穩(wěn)定性問題越發(fā)重要。 交流變頻驅(qū)動調(diào)速電機裝置產(chǎn)生的高次諧波電流將使電壓波形產(chǎn)生畸變，使電網(wǎng)質(zhì)量下降，為了減少其對電網(wǎng)的影響, 本方案將產(chǎn)生諧波的設(shè)備，集中在10kV系統(tǒng)的Ⅰ段母線，僅在該段母線設(shè)置TCR型動態(tài)無功補償裝置（SVC)。高壓TCR 型動態(tài)無功補償器(SVC)可根據(jù)變電站及用電負荷的具體情況和無功控制策略，改變與電抗器串聯(lián)的晶閘管的導(dǎo)通角，從而連續(xù)改變通過電抗的電流大小，以達到連續(xù)平滑調(diào)節(jié)感性無功功率的目的。將該裝置與FC （固定電容器、濾波器采用有觸點開關(guān)投切）配合使用,可以做到即時跟隨電網(wǎng)無功變化，自動迅速補償平衡無功功率、消除諧波、抑制電壓閃變、穩(wěn)定母線電壓.通過上述措施，并按照國家標準GB/T 145491993的規(guī)定,使各次諧波電壓及總電壓的波形畸變率極限值得到改變，同時也減少了可能的電網(wǎng)波動。濾波器室設(shè)置在主電室一層。主車間共設(shè)置變壓器12臺。其中1~3ZB為主傳動整流變壓器，LZB為勵磁變壓器；4ZB~6ZB為輔傳動整流變壓器， 1~4B為主車間動力變壓器。5B為照明變壓器。為提高供電可靠性，動力變壓器二次側(cè)通過母線或電纜聯(lián)絡(luò)起來，使之互為備用。車間低壓交流動力電源為380V，低壓配電系統(tǒng)采用以放射式為主，放射式與干線式相結(jié)合的方式。根據(jù)全廠總圖布置及用電(設(shè)備)負荷的分布情況，軋鋼車間共設(shè)置4個電氣室：爐區(qū)電氣室（ER1），粗軋區(qū)電氣室（ER3），主電室（ER2），冷床收集區(qū)電氣室（ER4）。水處理設(shè)電氣室一個（WER）。ER1爐區(qū)電氣室：用于安裝爐前區(qū)，爐區(qū)電氣傳動設(shè)備；ER3粗軋區(qū)電氣室：位于粗軋機主電機跨內(nèi)，用于安裝爐區(qū)及粗軋機區(qū)電氣傳動設(shè)備；ER2主電室：地上三層建筑。一層變壓器室、高低壓開關(guān)柜；二層為電纜夾層；三層安裝交流主輔傳動變頻裝置、MCC控制柜、基礎(chǔ)自動化裝置（PLC）等；ER4電氣室：即冷床收集區(qū)電氣室，內(nèi)設(shè)變壓器、輔傳動變頻裝置、MCC控制柜，以及基礎(chǔ)自動化裝置（PLC）。WER水處理電氣室: 用于安裝變壓器、高低壓開關(guān)柜、PLC柜等電氣設(shè)備。 主車間及水處理變壓器附表序號設(shè)備名稱型號及技術(shù)規(guī)格單位數(shù)量備注1主傳動整流變壓器10000kVA臺12主傳動勵磁變壓器200kVA臺13主傳動整流變壓器3600kVA臺24輔傳動整流變壓器2000kVA臺25輔傳動整流變壓器2000kVA 臺1干式6主車間動力變壓器2000kVA臺47主車間照明變壓器400kVA臺18水處理變壓器1600kVA臺2大棒車間的用電負荷為二類負荷，為了保證其軋機生產(chǎn)線生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，采取下列安全供電措施：供電電源大棒車間10kV二回路工作電源引自上級變電站兩條不同的母線，當其中任何一路發(fā)生停電時，通過母聯(lián)開關(guān)手動切換至另一路系統(tǒng)而保證供電。計算機及基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)計算機及基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)采用帶蓄電池的不間斷電源UPS供電，保證供電的可靠性，蓄電池持續(xù)放電時間為15分鐘。高壓供配電操作及控制系統(tǒng)本車間10kV開關(guān)柜操作及指示電源采用帶蓄電池及充電裝置直流電源。保安電源保安電源是指在工作電源事故停電時提供滿足安全停產(chǎn)所需要電力負荷的電源。本工程的保安負荷主要是加熱爐。根據(jù)本工程的供電電源情況，加熱爐由兩路電源供電，該兩路電源分別來自ER2電氣室10kV兩段不同母線。事故照明正常供電電源停電時，采用充電式照明燈進行事故照明，用于必要的廠房照明和疏散指示照明。石鋼大棒車間粗軋機傳動,精軋機傳動及其它需調(diào)速的輔傳動設(shè)備均采用交流變頻調(diào)速方案。（1）粗軋機主傳動擬采用同步電機驅(qū)動，電機國產(chǎn)化，粗軋主電機的主要技術(shù)參數(shù)見下表。 粗軋電機主要參數(shù)機架名稱粗軋機電機型號數(shù)量（臺）1定子型式整體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子型式凸極電機容量（kW）S11工作制6000轉(zhuǎn)速（r/min） 額定電壓（V）額定電流（A）功率因數(shù) (cosφ)極 數(shù) (2p)頻 率（Hz）相 數(shù)3定子接法Y定子出線根數(shù)（位于電機底部）3S1短時過載S11120% ，連續(xù)225% ，80s250% ，20s275% ，切斷額定勵磁電流（A）待定額定勵磁電壓（V）待定防護等級IP54 / IP23冷卻方式IC86W安裝型式待定絕緣等級（按B級考核）F表中所列電機數(shù)據(jù)為初步數(shù)據(jù)，最終準確數(shù)據(jù)待電動機招標后確定。傳動裝置采用交直交中壓傳動，具體在下一階段設(shè)計訂貨時，請供貨商提供詳細的電機制造要求。（2）連軋機主傳動電機根據(jù)初步的設(shè)備馬達表,連軋機變頻電機功率范圍為：1400KW。電機的基本設(shè)計數(shù)據(jù)如下：工作制：S1,過載能力：100%額定負荷,溫升為80K(B級絕緣)；115%額定負荷/2小時，溫升105K，允許150%額定過載60S，偶爾作用。電機結(jié)構(gòu)形式：IM1001軸承要求：傳動側(cè)采用絕緣軸承,非傳動側(cè)軸伸用于連接脈沖編碼器。電壓等級：AC690V冷卻形式：風(fēng)水背包冷卻器(ICW37A86)絕緣等級：F 級絕緣，按B級溫升考核保護等級： IP54電機附件：定子和軸承溫度檢測,空間加熱器,脈沖編碼器等。電機絕緣要求：電機定子側(cè)的峰值電壓U=3000 V，du/dt=6kV/μs，Uzk,max.=Un。 連軋機主傳動電機表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量裝機容量kw備注單臺合計1連軋機組1～4架414005600交流其它變頻電機采用AC380V變頻電機，隨機械設(shè)備成套供貨，電機的技術(shù)參數(shù)隨機械馬達表的要求。結(jié)合工藝要求和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，對整流變壓器、整流裝置進行分組和容量選擇，做到滿足工藝要求，且電氣設(shè)備投資最節(jié)省。綜合車間設(shè)備布置和電氣室布置及傳動裝置分組情況，共設(shè)6臺整流變壓器（1ZB~6ZB）為全線的變頻傳動系統(tǒng)供電。（1）開壞機變頻傳動粗軋機主傳動擬采用ABB或者SIEMENS交直交中壓三電平變頻傳動，粗軋機主電機需要根據(jù)機械商和業(yè)主的意見選擇感應(yīng)電機或者同步電機，基于目前國內(nèi)電機廠商沒有對粗軋機電機的供貨業(yè)績，采取傳動裝置成套引進的方式。三電平的中壓變頻傳動由于采用無熔絲設(shè)計，便于系統(tǒng)維護。主傳動裝置采用水冷形式，提高了設(shè)備運行效率，減小了運行噪音。全數(shù)字的中壓交直交變頻器采用三電平主動前端（AFE）的整流結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)功率因數(shù)為1的控制，同時極大程度減小了網(wǎng)側(cè)諧波，軋機速度和電流響應(yīng)快，可控性強，對電網(wǎng)污染小。除ABBACS6000和SIEMENS的SM150外TMEICTM70是備選方案。（2）西門子MASTERDRIVE 6SE70系列變頻器MASTERDRIVE變頻傳動核心模塊是交直交PWM型調(diào)速控制裝置，其逆變功率器件采用IGBT，由于IGBT功率器件具有良好的高頻特性，調(diào)制的載波頻率可以設(shè)計得很高。高的載波頻率既改善了低頻特性，又降低了裝置運行時的噪聲?？刂瓶ㄉ习惭b了微處理器及其外圍電路。這塊板上有標準配置的I/O口，主要技術(shù)指標：控制模式：V/F 控制、矢量控制控制性能：模塊化的硬件,軟件，單獨傳動或成組傳動；輸出頻率 V/F=常數(shù) 0200Hz短時過載能力 (周期時間300S 過載時間60S)標準功能：可編程設(shè)定的加減速率速度給定電動給定速度限幅電流限幅過電壓和欠電壓保護過載保護設(shè)定遞增、遞減功能反饋丟失保護故障顯示和存儲可編程的快速停車6SE70傳動裝置支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，安裝網(wǎng)卡(選件)的6SE70裝置成為網(wǎng)絡(luò)中的一個站。通信協(xié)議包括：ProfibusDPUSS協(xié)議SIMOLINKCAN協(xié)議西門子MASTERDRIVE 6SE70系列變頻器（3）西門子SINAMICS S120系列變頻器SINAMICS S120 系列傳動裝置是西門子最新產(chǎn)品，強大的功能及友好的調(diào)試界面能夠為用戶提供理想的解決方案。S120采用模塊化設(shè)計，且可配備多種控制單元，用于完成特定的傳動任務(wù)，幾乎可以用于所有的復(fù)雜的傳動應(yīng)用。1)電源模塊：S120系列變頻器的電源模塊有三種類型基本型電源模塊(BLM: Basic Line Modules)：整流單元（可控硅），但無回饋功能?？拷又苿訂卧椭苿与娮璨拍軐崿F(xiàn)快速制動。智能型電源模塊(SLM: Smart Line Modules，又稱非調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元（IGBT），但直流母線電壓不可調(diào)主動型電源模塊(ALM: Active Line Modules，又稱調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元(IGBT)，且直流母線電壓可調(diào)。ALM 雖然有很多技術(shù)優(yōu)勢（功率因數(shù)高，直流母線電壓可調(diào)）但由于價格較高本工程不予考慮；BLM 運行穩(wěn)定，價格便宜，需要制動單元及制動電阻來消耗回饋的能量，在設(shè)計上需考慮空間方置制動電阻,在回饋能量較大時不夠節(jié)能；SLM 是西門子推出的一種全新電源模塊，它可以沒有限制的將再生能量反饋回電網(wǎng)，并且不存在可控硅整流器的逆變顛覆問題，充分的利用IGBT模塊的特點，整流完全通過二極管橋，大大減少了整流時的開關(guān)損耗。 結(jié)合工藝要求和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，對整流變壓器、整流單元、逆變器進行分組和容量選擇，做到滿足工藝要求，且電氣設(shè)備投資最節(jié)省。綜合車間設(shè)備布置和電氣室設(shè)備布置及傳動裝置分組情況，車間內(nèi)的主傳動設(shè)備采用1段公共直流母線進行控制，整流器采用 SLM整流模塊，輔傳動采用一組交流母線。 2)電機模塊：S120逆變器核心模塊是交直交PWM型調(diào)速控制裝置，其逆變功率器件采用IGBT。 主要具有如下特點：模塊化設(shè)計，控制單元與功率單元分開，1個控制單元（CU320）可以控制多個功率單元功率模塊采用緊湊型結(jié)構(gòu)，整體體積更?。徊捎孟冗M的冷卻風(fēng)扇，噪聲更小裝機裝柜型模塊可以通過并行連接（最多4個模塊）達到更大的輸出功率圖形化的調(diào)試軟件極大的提高了調(diào)試及維護效率。 自動化儀表 河北省石家莊鋼廠連鑄工程擬在原轉(zhuǎn)爐車間旁邊新建大棒車間。大棒車間采用半連軋生產(chǎn)工藝，主要設(shè)備組成：設(shè)步進式加熱爐1座，高壓水除鱗，Φ1250兩輥可逆軋機1架，Φ850短應(yīng)力線連軋機4架，橫移編組臺架1套，定尺熱鋸2臺，冷床，緩冷坑、以及配套的輥道、軋輥間設(shè)備和液壓潤滑設(shè)備。大棒車間根據(jù)工藝需求設(shè)置紅外測溫點，檢測鋼材溫度；并對大棒車間內(nèi)煤氣、壓縮空氣、水等能源介質(zhì)進行檢測。為了達到高產(chǎn)量、高質(zhì)量、高效率和降低成本的目標，遵循技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、操作方便的原則，根據(jù)工藝裝置的生產(chǎn)規(guī)模、流程特點、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝操作要求，本設(shè)計對矩形坯連鑄機和大棒車間配備了實用、完善、高水平的檢測儀表和自動控制裝置，采用PLC控制系統(tǒng)。按照工藝要求，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可實現(xiàn)模型自動控制、PLC自動控制方式、HMI手動方式、現(xiàn)場手動等主要操作方式。 各主要機組完成的功能簡述如下：大棒車間主要設(shè)備組成：步進式加熱爐1座 、高壓水除鱗裝置、Φ1250兩輥可逆軋機1架、Φ850短應(yīng)力線連軋機4架、橫移編組臺架1套、定尺熱鋸2臺，冷床，緩冷坑、以及配套的輥道、軋輥間設(shè)備和液壓潤滑設(shè)備。其中儀控部分設(shè)計主要包括如下檢測項目：高壓水除鱗入口紅外測溫1點、粗軋機入口紅外測溫1點、熱剪入口紅外測溫1點、連軋機組入口紅外測溫1點、連軋機組出口紅外測溫1點、定尺熱鋸入口紅外測溫2點、冷床入口紅外測溫1點、冷床出口紅外測溫2點。大棒車間能源介質(zhì)檢測：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,大棒車間內(nèi)對煤氣、壓縮空氣、水等介質(zhì)設(shè)置壓力、溫度、流量檢測裝置。信號將送至軋線PLC，并送車間調(diào)度室顯示。 三電控制系統(tǒng)本章對整個控制系統(tǒng)進行了統(tǒng)一規(guī)劃，按照分區(qū)域、分級的方式進行組態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成一套完整的自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)工藝及設(shè)備的需要，本工程控制系統(tǒng)應(yīng)具有較高的控制水平，此外還要考慮到技術(shù)發(fā)展的需要?？v觀國內(nèi)外自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，三電一體化是發(fā)展的主流。三電（電氣、自動化儀表、過程控制計算機一體化控制系統(tǒng)）具有功能分配合理、系統(tǒng)構(gòu)成簡捷、綜合投資經(jīng)濟等優(yōu)點，得到了越來