【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(jī)容量約為28000kW，其中包括：車間軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)容量為11600kW；車間輔傳動(dòng)及其它用電設(shè)備13454kW。水處理負(fù)荷2946kW（安裝容量為2946kW，工作容量為1714kW）。車間最大計(jì)算負(fù)荷約為S30=17977kVA,經(jīng)功率因數(shù)補(bǔ)償后，車間最大計(jì)算負(fù)荷約為S30=16032kVA，基波補(bǔ)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(jí)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(dāng)其中任何一路電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，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(bǔ)償 傳動(dòng)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(fù)荷用戶（如軋機(jī)、電弧爐、硅鐵爐等）的不斷增多，對(duì)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(yùn)行方式的變動(dòng)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(dòng)調(diào)速電機(jī)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(duì)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC)。高壓TCR 型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器(SVC)可根據(jù)變電站及用電負(fù)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(dá)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(diǎn)開關(guān)投切）配合使用,可以做到即時(shí)跟隨電網(wǎng)無功變化，自動(dòng)迅速補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)也減少了可能的電網(wǎng)波動(dòng)。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(tái)。其中1~3ZB為主傳動(dòng)整流變壓器，LZB為勵(lì)磁變壓器；4ZB~6ZB為輔傳動(dòng)整流變壓器， 1~4B為主車間動(dòng)力變壓器。5B為照明變壓器。為提高供電可靠性，動(dòng)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(dòng)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(fù)荷的分布情況，軋鋼車間共設(shè)置4個(gè)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(gè)（WER）。ER1爐區(qū)電氣室：用于安裝爐前區(qū)，爐區(qū)電氣傳動(dòng)設(shè)備；ER3粗軋區(qū)電氣室：位于粗軋機(jī)主電機(jī)跨內(nèi)，用于安裝爐區(qū)及粗軋機(jī)區(qū)電氣傳動(dòng)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(dòng)變頻裝置、MCC控制柜、基礎(chǔ)自動(dòng)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(dòng)變頻裝置、MCC控制柜，以及基礎(chǔ)自動(dòng)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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)及技術(shù)規(guī)格單位數(shù)量備注1主傳動(dòng)整流變壓器10000kVA臺(tái)12主傳動(dòng)勵(lì)磁變壓器200kVA臺(tái)13主傳動(dòng)整流變壓器3600kVA臺(tái)24輔傳動(dòng)整流變壓器2000kVA臺(tái)25輔傳動(dòng)整流變壓器2000kVA 臺(tái)1干式6主車間動(dòng)力變壓器2000kVA臺(tái)47主車間照明變壓器400kVA臺(tái)18水處理變壓器1600kVA臺(tái)2大棒車間的用電負(fù)荷為二類負(fù)荷，為了保證其軋機(jī)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(jí)變電站兩條不同的母線，當(dāng)其中任何一路發(fā)生停電時(shí)，通過母聯(lián)開關(guān)手動(dòng)切換至另一路系統(tǒng)而保證供電。計(jì)算機(jī)及基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)及基礎(chǔ)自動(dòng)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(shí)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(shí)提供滿足安全停產(chǎn)所需要電力負(fù)荷的電源。本工程的保安負(fù)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(shí)，采用充電式照明燈進(jìn)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(jī)傳動(dòng),精軋機(jī)傳動(dòng)及其它需調(diào)速的輔傳動(dòng)設(shè)備均采用交流變頻調(diào)速方案。（1）粗軋機(jī)主傳動(dòng)擬采用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)國產(chǎn)化，粗軋主電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見下表。 粗軋電機(jī)主要參數(shù)機(jī)架名稱粗軋機(jī)電機(jī)型號(hào)數(shù)量（臺(tái)）1定子型式整體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子型式凸極電機(jī)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(jī)底部）3S1短時(shí)過載S11120% ，連續(xù)225% ，80s250% ，20s275% ，切斷額定勵(lì)磁電流（A）待定額定勵(lì)磁電壓（V）待定防護(hù)等級(jí)IP54 / IP23冷卻方式IC86W安裝型式待定絕緣等級(jí)（按B級(jí)考核）F表中所列電機(jī)數(shù)據(jù)為初步數(shù)據(jù)，最終準(zhǔn)確數(shù)據(jù)待電動(dòng)機(jī)招標(biāo)后確定。傳動(dòng)裝置采用交直交中壓傳動(dòng)，具體在下一階段設(shè)計(jì)訂貨時(shí)，請(qǐng)供貨商提供詳細(xì)的電機(jī)制造要求。（2）連軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)根據(jù)初步的設(shè)備馬達(dá)表,連軋機(jī)變頻電機(jī)功率范圍為：1400KW。電機(jī)的基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：工作制：S1,過載能力：100%額定負(fù)荷,溫升為80K(B級(jí)絕緣)；115%額定負(fù)荷/2小時(shí)，溫升105K，允許150%額定過載60S，偶爾作用。電機(jī)結(jié)構(gòu)形式：IM1001軸承要求：傳動(dòng)側(cè)采用絕緣軸承,非傳動(dòng)側(cè)軸伸用于連接脈沖編碼器。電壓等級(jí)：AC690V冷卻形式：風(fēng)水背包冷卻器(ICW37A86)絕緣等級(jí)：F 級(jí)絕緣，按B級(jí)溫升考核保護(hù)等級(jí)： IP54電機(jī)附件：定子和軸承溫度檢測,空間加熱器,脈沖編碼器等。電機(jī)絕緣要求：電機(jī)定子側(cè)的峰值電壓U=3000 V，du/dt=6kV/μs，Uzk,max.=Un。 連軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)表序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量裝機(jī)容量kw備注單臺(tái)合計(jì)1連軋機(jī)組1～4架414005600交流其它變頻電機(jī)采用AC380V變頻電機(jī)，隨機(jī)械設(shè)備成套供貨，電機(jī)的技術(shù)參數(shù)隨機(jī)械馬達(dá)表的要求。結(jié)合工藝要求和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)整流變壓器、整流裝置進(jìn)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(dòng)裝置分組情況，共設(shè)6臺(tái)整流變壓器（1ZB~6ZB）為全線的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)供電。（1）開壞機(jī)變頻傳動(dòng)粗軋機(jī)主傳動(dòng)擬采用ABB或者SIEMENS交直交中壓三電平變頻傳動(dòng)，粗軋機(jī)主電機(jī)需要根據(jù)機(jī)械商和業(yè)主的意見選擇感應(yīng)電機(jī)或者同步電機(jī)，基于目前國內(nèi)電機(jī)廠商沒有對(duì)粗軋機(jī)電機(jī)的供貨業(yè)績，采取傳動(dòng)裝置成套引進(jìn)的方式。三電平的中壓變頻傳動(dòng)由于采用無熔絲設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)維護(hù)。主傳動(dòng)裝置采用水冷形式，提高了設(shè)備運(yùn)行效率，減小了運(yùn)行噪音。全數(shù)字的中壓交直交變頻器采用三電平主動(dòng)前端（AFE）的整流結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1的控制，同時(shí)極大程度減小了網(wǎng)側(cè)諧波，軋機(jī)速度和電流響應(yīng)快，可控性強(qiáng)，對(duì)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(dòng)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(jì)得很高。高的載波頻率既改善了低頻特性，又降低了裝置運(yùn)行時(shí)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(biāo)準(zhǔn)配置的I/O口，主要技術(shù)指標(biāo)：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(dú)傳動(dòng)或成組傳動(dòng)；輸出頻率 V/F=常數(shù) 0200Hz短時(shí)過載能力 (周期時(shí)間300S 過載時(shí)間60S)標(biāo)準(zhǔn)功能：可編程設(shè)定的加減速率速度給定電動(dòng)給定速度限幅電流限幅過電壓和欠電壓保護(hù)過載保護(hù)設(shè)定遞增、遞減功能反饋丟失保護(hù)故障顯示和存儲(chǔ)可編程的快速停車6SE70傳動(dòng)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(gè)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(dòng)裝置是西門子最新產(chǎn)品，強(qiáng)大的功能及友好的調(diào)試界面能夠?yàn)橛脩籼峁├硐氲慕鉀Q方案。S120采用模塊化設(shè)計(jì)，且可配備多種控制單元，用于完成特定的傳動(dòng)任務(wù)，幾乎可以用于所有的復(fù)雜的傳動(dòng)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。靠接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻才能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。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(dòng)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(jià)格較高本工程不予考慮；BLM 運(yùn)行穩(wěn)定，價(jià)格便宜，需要制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻來消耗回饋的能量，在設(shè)計(jì)上需考慮空間方置制動(dòng)電阻,在回饋能量較大時(shí)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(diǎn)，整流完全通過二極管橋，大大減少了整流時(shí)的開關(guān)損耗。 結(jié)合工藝要求和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)整流變壓器、整流單元、逆變器進(jìn)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(dòng)裝置分組情況，車間內(nèi)的主傳動(dòng)設(shè)備采用1段公共直流母線進(jìn)行控制，整流器采用 SLM整流模塊，輔傳動(dòng)采用一組交流母線。 2)電機(jī)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(diǎn)：模塊化設(shè)計(jì)，控制單元與功率單元分開，1個(gè)控制單元（CU320）可以控制多個(gè)功率單元功率模塊采用緊湊型結(jié)構(gòu)，整體體積更??；采用先進(jìn)的冷卻風(fēng)扇，噪聲更小裝機(jī)裝柜型模塊可以通過并行連接（最多4個(gè)模塊）達(dá)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(hù)效率。 自動(dòng)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(jìn)式加熱爐1座，高壓水除鱗，Φ1250兩輥可逆軋機(jī)1架，Φ850短應(yīng)力線連軋機(jī)4架，橫移編組臺(tái)架1套，定尺熱鋸2臺(tái)，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(diǎn)，檢測鋼材溫度；并對(duì)大棒車間內(nèi)煤氣、壓縮空氣、水等能源介質(zhì)進(jìn)行檢測。為了達(dá)到高產(chǎn)量、高質(zhì)量、高效率和降低成本的目標(biāo)，遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)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(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、工藝操作要求，本設(shè)計(jì)對(duì)矩形坯連鑄機(jī)和大棒車間配備了實(shí)用、完善、高水平的檢測儀表和自動(dòng)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(shí)現(xiàn)模型自動(dòng)控制、PLC自動(dòng)控制方式、HMI手動(dòng)方式、現(xiàn)場手動(dòng)等主要操作方式。 各主要機(jī)組完成的功能簡述如下：大棒車間主要設(shè)備組成：步進(jìn)式加熱爐1座 、高壓水除鱗裝置、Φ1250兩輥可逆軋機(jī)1架、Φ850短應(yīng)力線連軋機(jī)4架、橫移編組臺(tái)架1套、定尺熱鋸2臺(tái)，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(jì)主要包括如下檢測項(xiàng)目：高壓水除鱗入口紅外測溫1點(diǎn)、粗軋機(jī)入口紅外測溫1點(diǎn)、熱剪入口紅外測溫1點(diǎn)、連軋機(jī)組入口紅外測溫1點(diǎn)、連軋機(jī)組出口紅外測溫1點(diǎn)、定尺熱鋸入口紅外測溫2點(diǎn)、冷床入口紅外測溫1點(diǎn)、冷床出口紅外測溫2點(diǎn)。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(duì)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(hào)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(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃，按照分區(qū)域、分級(jí)的方式進(jìn)行組態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成一套完整的自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化儀表、過程控制計(jì)算機(jī)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(jì)等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來