3.1 负荷分级与供电电源
3.1.1 有色金属冶炼厂电力负荷应结合企业规模及在国民经济中的地位,根据其对供电可靠性的要求、中断供电所造成的损失或影响程度,分为以下三级:
1 一级负荷:中断供电将造成人身伤亡,或引起重大设备损坏、重要产品大量报废、企业的连续生产流程被打乱,需要长时间才能恢复的用电或造成重大环境污染应为一级负荷。一级负荷中,中断供电将发生中毒、爆炸和火灾危险等情况的用电,大型关键设备的保安用电以及重要的计算机控制系统的用电,属于一级负荷中特别重要的负荷。一级负荷的用电设备应符合本规范附录A的有关规定。
2 二级负荷:大中型冶炼厂中,影响主流程正常运转的生产用电和停电后将造成环境污染的用电,除属于一级负荷者外,应为二级负荷。检修用电及停电后将造成生活用水困难的水泵、严寒地区采暖锅炉房的用电宜列为二级负荷。
3 三级负荷:不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。三级负荷的用电设备应符合本规范附录B的规定。
3.1.2 不同级别负荷的供电应符合下列规定:
1 一级负荷应由两个电源供电。当一个电源故障时,另一电源应能连续供电或在不超过负荷允许的中断供电时间内恢复供电。一级负荷中特别重要的负荷,除上述两个电源外,尚应增设独立于电力网的应急电源。并应根据一级负荷允许中断供电的时间,确定备用电源手动或自动方式投入。
2 当地区供电条件允许且投资不高时,二级负荷宜由两个电源或两回线路供电。条件不具备时,也可由一回专用架空线路供电。
3 三级负荷宜由一个电源供电。
3.1.3 冶炼厂供电电源应由地区电力系统供给。符合下列情况之一时,可设置自备发电厂:
1 偏僻地区的小型冶炼厂,由地区电力系统供电技术经济不合理时。
2 具有一级负荷的冶炼厂,从地区电力系统取得第二电源不能满足要求或技术经济不合理时。
3.1.4 有并网条件并满足供电可靠性要求时,自备电厂应与地区电力网并网运行。当外部电力系统发生故障时,自备电厂应在预定的解列点同地区电力网解列,通过自动低频减载,维持电厂运行并对部分重要负荷供电。
3.1.5 冶炼厂的外部供电电压及供电方式,应根据其规模、用电负荷的性质及容量、送电距离及地区电力网的状况,在综合考虑企业经济效益和电网规划的条件下,与供电部门共同协商,并按下列原则确定:
1 外部供电电压应符合下列规定:
1)新建企业应采用10kV、35kV、66kV或110kV,大型冶炼厂也可采用220kV或330kV。当两种电压方案经技术经济比较相差不大或企业规模有发展前景时,应采用较高电压供电;
2)由两路电源供电时,宜采用同级电压,也可根据内部各电压等级负荷的不同需要及地区电网条件采用不同等级的电压供电。
2 供电方式应符合下列规定:
1)大型冶炼厂应由两个电源供电,任一电源应能满足全部用电负荷的需要;
2)中型冶炼厂宜由两个电源供电,主供电源应满足全部用电负荷的需要,备用电源宜满足一、二级用电负荷的需要,当地区电力网不具备双电源供电条件或技术经济论证采用双电源供电不合理时,也可采用单电源供电;
3)小型冶炼厂宜采用单电源供电;
4)以单电源供电或暂以单电源供电的冶炼厂,应妥善解决一级负荷用电,并合理解决重要生活设施与设备检修的用电,必要时可设置备用柴油发电机组或从邻近用户取得备用电源。
3.1.1 本条规定了负荷分级的主要原则,结合有色金属冶炼厂的实际情况,对电力负荷等级作了具体的划分。
区分电力负荷对可靠性的要求,在于因停电带来的安全问题和经济上对企业及社会造成损失或影响的程度。损失越大,对供电可靠性的要求越高;损失越小,对供电可靠性的要求越低。
1 不同的用电设备从事故突然停电到形成不良后果,都有一段滞后时间,且长短不一。条文中对一级负荷,并不强调电气事故后不间断供电,仅要求停电不超过允许的中断供电时间。设计中为提高供电连续性所采取的技术措施,应与实际要求相适应,避免盲目追求高标准而造成设备和投资的大量浪费。
条文中把某些大型关键设备的保安用电列入一级负荷中特别重要的负荷。因为有的大型冶炼厂全靠某些关键设备维持生产,其保安用电一旦得不到保证,主体设备就可能损坏或报废,造成巨大损失。如大型铜冶炼闪速炉的冷却水套供水系统和事故保温供油系统。为保证闪速炉的炉体安全,在炉龄的全过程中,不论生产或停产,都必须保证炉温的相对恒定。停电时间过长,仅靠水塔不能满足其冷却用水,为确保水泵和油泵的供电,除从系统取得双电源外,必须另设应急电源。
当一级负荷中特别重要负荷采用计算机控制,计算机控制系统停电后,不能维持设备的正常工作,此时计算机控制系统应为一级负荷中特别重要负荷。
2 关于二级负荷,设计中有人误认为大、中型企业中凡生产用电都属于二级负荷,界线不明确,范围也太宽。本款规定,只有影响主流程正常运转的生产用电才列为二级负荷。因为对不在主流程上的生产车间或并列多流程中的部分流程短期停电所造成的产量下降,在恢复供电后,往往可通过加强生产予以弥补。适当控制二级负荷的数量,对于减少供、配电系统的投资和运行费用,是十分有利的。
条文中将停电后会造成环境污染的用电、部分重要的生活用电和检修用电也列入了二级负荷,虽然这些负荷不属于生产用电,但直接关系到环境保护和职工生活及检修工作,设计中应对这些负荷的供电电源和供电线路作相应的考虑。
3.1.2 本条规定了不同级别负荷对供电电源的原则性要求。这些原则不仅适用于企业对外部电源的要求,也适用于一切用电点和单个用电设备对供电电源的要求:
1 条文“当一个电源故障时,另一电源应能连续供电”,是指两个电源之间无联系,任一电源故障,完全不影响另一个电源的连续供电。“在不超过负荷允许的中断供电时间内恢复供电”,是指两个电源之间有联系,其中一电源故障虽会导致另一电源停止供电,但可以通过继电保护、自动装置或人工倒闸,保证后者及时恢复供电。至于采用何种方式来保证一级负荷的供电,完全决定于负荷本身的特点和重要程度。
现代的大电网中,各发电厂、变电所都是并网运行的,完善的继电保护和自动装置可以维持其安全运行,但是也不可完全避免因局部故障扩大引起的大面积停电。一般的一级负荷与其中的特别重要负荷对电源可靠性要求不同,其区别在于是否需要考虑这种电网事故。要保证供电的绝对可靠,仅靠电网是达不到的,例如2008年1月南方部分省市,由于数十年一遇的冰雪灾害,部分电网垮塌,造成大面积停电,在这种情况下,只能依靠独立于电网的电源,规范中称之为“应急电源”。
2 对于二级负荷,国家标准只规定宜由两回线路供电。由于冶炼厂多为连续性流水作业,调查结果表明,事故停电不仅影响产量,而且会引起连续生产过程中的物料、中间产品及能源的大量浪费和设备寿命的严重降低,恢复正常生产的调整过程也较长。对于电气连锁生产流程,甚至个别设备的停电也会造成类似的后果。所以本条文增加了“宜由两个电源”供电的规定。
二级负荷的供电是采用双电源还是单电源双回路或单电源单回路,影响因素较多,也受制于电力网的供电条件,但最终仍取决于企业的生产规模、产品市场需求、企业本身的承受能力以及增加投入对企业和社会产生的实际效益,设计中应根据工程的具体情况确定。
3.1.3 电力系统所属的大型电厂单位功率投资少,发电成本低,而用电单位的小型自备电厂正好相反。根据国家能源政策,以及对环保的严格要求,已不再批准建设单一发电的小型电厂,所以只有在符合本条规定的情况下,才考虑设置自备发电厂。
3.1.5 外部供电电压和供电方式,关系到企业的供电安全,也在很大程度上影响到企业的建设投资和运行费用,必须慎重对待。条文中“在综合考虑企业经济效益和电网规划的条件下,与供电部门共同商定”即指明了制定供电方案的前提条件。方案比较中,除基建投资外,一切供电费用和电价的差异都应得到全面而真实地反映。
1 当企业附近的电力网存在多种电压可选择时,应力争多方案比较。确定电压等级时,应考虑电源电压的经济输送容量,负荷越大,选用的电压应该越高。当负荷容量接近所选电压的经济输送容量时,宜将电源电压加高一级;两种电压比较相差不大时,宜选用较高的电压,以利于节能和企业的发展。当企业前后期负荷相差较大时,线路可考虑按高一级电压架设,前期降压运行,为后期提高运行电压创造条件。条文要求两回电源线路尽量采用相同电压是为了有利于相互备用、简化接线和方便运行。仅当企业只要求电源保证一级负荷用电或电网只能从不同电压等级保证企业的双电源时,才考虑采用不同电压供电。
2 本款所涉及的电源要求,是以冶炼厂综合用电为对象,与条文第3.1.2条仅以不同级别的负荷为对象相比,侧重点有所不同。
大型冶炼厂的两个电源,可以从一个具有双电源的地区变电所两段母线上取得,对可靠性有更高要求时,应争取从两个不同电源的地区变电所取得。
中、小型冶炼厂的两个电源,可以从一个地区变电所的两段母线上取得,无条件时,也可以从单电源地区变电所的一段母线上取得。
条文中对中型冶炼厂的电源作了比较灵活的规定,当地区电力网不具备双电源供电条件或为取得双电源需花费太多的建设费用,显得不合理,甚至超过了企业的承受能力时,只要能妥善处理好一级负荷的用电,也允许采用单电源供电。
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