Анализ существующей схемы МЭУ

ОАО «ММК» является крупной сетевой организацией, отвечающей за электроснабжение Магнитогорского энергетического узла. Через сети МЭУ осуществляется электроснабжение коммунального хозяйства, предприятий города и транзитных потребителей. ОАО «ММК», как крупный потребитель и сетевая компания представил проект программы «Схема развития Магнитогорского энергетического узла на период 2007-2012 гг», который разработан на основании долгосрочной инвестиционной программы развития ОАО «ММК» на период до 2015 г. «Генерального плана развития электроэнергетики г. Магнитогорска до 2013 г., заявок транзитных потребителей. В программе учтено увеличение электропотребления на 350 МВт, введение генерирующих мощностей 140 МВт и проведение комплекса необходимых мероприятий по обеспечению бесперебойного и качественного электроснабжения.

В проекте представлено состояние электроснабжения МЭУ, выполнен анализ и прогноз изменения электрических нагрузок, генерирующих источников, балансов мощности, связанных с вводом новых технологических цехов и агрегатов (комплекс толстолистового стана «5000» горячей прокатки, комплекс стана «2000» холодной прокатки, комплекс внепечной обработки стали ККЦ, ЭСПЦ и др. и увеличением выработки собственной электроэнергии.

На рис. 5.10 приведена структурная схема МЭУ с указанием всех узловых и главных понизительных подстанций, собственных электростанций и линий электропередачи напряжением 500 (красный цвет), 220 (розовый), 110 (синий) и 35 кВ (желтый цвет).

Необходимо отметить, что Магнитогорский энергоузел характеризуется значительной выработкой электрической мощности за счет местных электростанций, к которым относятся ТЭЦ, ЦЭС, ПВЭС‑1,2 (паровоздуходувная электростанция, блоки №1 и №2), газопоршневая электростанция ГПЭС, паротурбинные установки небольшой мощности паросилового цеха и на мини-ТЭЦ КХП ОАО «ММК». Суммарная установленная мощность на 01.01.2007 г. составляла 628 МВт.

Внешними питающими центрами узла являются ПС/220/110 Смеловская, ПС 500/220 Магнитогорская и ПС 220/110 кВ №90. Основными питающими ЛЭП являются ВЛ 500 кВ Троицкая ГРЭС – Магнитогорская (187 км), Ириклинская ГРЭС– Магнитогорская (221 км), Бекетово-Смеловская (272 км) и две ВЛ 220 кВ Троицкая ГРЭС – ПС № 90 (177 км).

ПС Смеловская и ПС №90 используются для передачи мощности в Башкирскую энергосистему по ВЛ 220 кВ Смеловская – Иремель, по ВЛ 110 и 220 кВ Смеловская – Белорецк, а также по линиям 110 кВ от ПС №90 в район Сибая.

Покрытие электрических нагрузок потребителей энергоузла осуществляется от шести подстанций 220 кВ: ПС 220/110 кВ№30 (2х250 МВ.А), ПС 220/110 кВ №60 (2х250 МВ.А), ПС 220/110кВ №77(2х200МВ.А), ПС 220./110 кВ №90 (2х250 МВ.А), ПС 220/35 кВ №4 (3х160/250 МВ.А),и ПС 220/10 кВ №86 (2х63 МВ.А, 2х100 МВ.А). Указанные подстанции 220 кВ по радиальным двухцепным линиям присоединяются к ПС Магнитогорская и Смеловская, за исключением ПС 220 кВ №4, которая присоединена к шинам 220 кВ ПС №77 по двухцепной линии 220 кВ.

Шины 110 кВ подстанций 220 кВ и шины ТЭЦ и ЦЭС объединены кольцевой сетью 110 кВ, которая в н.в. работает в разомкнутом режиме.

ТЭЦ – одна из трех крупных электрических станций ОАО «ММК», которая обеспечивает теплом южную часть города и часть цехов комбината. Электростанция выдает электроэнергию в замкнутые распределительные сети 110 кВ, обеспечивает электроэнергией часть городского хозяйства на напряжении, равном 35 кВ и потребителей комбината на напряжении 110 кВ и 10 кВ. Электростанция имеет неблочную тепловую схему и комбинированную главную электрическую схему.

Характер существующей схемы обусловлен последовательностью строительства электростанции в три очереди. ТЭЦ располагает шестью синхронными генераторами, суммарной мощностью 330 МВт, шестью трансформаторами и восемью энергетическими котлами. Связь с сетями 110 кВ осуществляется через 6 повысительных трансформаторов. В покрытии пиковых зимних нагрузок участвуют 2 водогрейных котла. ТЭЦ работает на природном газе и энергетическом угле.

ТЭЦ по 110 кВ входит в кольцевую сеть, образованную подстанциями № 77, 90, 63 и собственно ТЭЦ. От распределительного устройства 35 кВ в основном питаются потребители городского хозяйства: подстанция № 45- копровый цех №3 ЗАО «Профит», подстанции № 89, 44, 49- городское хозяйство и подстанция № 42- тяговая подстанция на ОАО «ММК». Нагрузкой 10,5 кВ являются собственные нужды, подстанция № 75 и частично городское хозяйство. Нагрузкой РУ 110 кВ является АПК электросталеплавильного цеха, стан «5000» и нагрузка МРК (ПС-81). В нормальном режиме осуществляется выдача электроэнергии с шин ТЭЦ в сторону подстанции № 77.

Оборудование турбинного участка предназначено для выработки и отпуска электрической и тепловой энергий внешним потребителям (жилые районы города и цеха комбината). Выработка электрической энергии осуществляется в турбогенераторах, которые относятся к основному энергетическому оборудованию. К вспомогательному оборудованию относятся: конденсатные, сливные, питательные, масляные и прочие насосы, бойлерные установки, масляное хозяйство, регенеративные подогреватели, деаэраторы и др.

Главная электрическая схема ЦЭС – комбинированная, содержит неблочную и блочную части. Блочная часть схемы включает два блока (генератор №3 – трансформатор №5 и генератор №8 – трансформатор №6), присоединенных к шинам 110 кВ. ОРУ 110 кВ собрано по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин, обе рабочие системы шин секционированы выключателями. Генераторное РУ напряжением 10 кВ состоит из четырех секций, связанных секционными реакторами, и трансфертной системы шин, нормально не находящейся под напряжением.

С шин ГРУ запитаны подстанции №№ 3, 20, 20а, 70, 27 (коксохимическое производство), 34, 93, 7, 2 (доменный цех), 11 (обжимной цех, в настоящее время – цех отделки литой заготовки), 71, 81, 43 (цех изложниц), 5а (новая береговая насосная №1а), 78 (насосная первого подъема №17), 79 (насосная №20), 50, (мартеновский цех, ныне - электросталеплавильный цех), 8 (мартен и фасоннолитейный цех), 10 (городское хозяйство левого берега), а также КРУ-10,5 кВ (ф.135, ф.111), с которого запитаны «диспетчерская» подстанция цеха улавливания №2, тепловая насосная ПСЦ, фекальная насосная; кроме того, от ГРУ по ф.123 питается IV секция п./ст. 26 (с.н. ПВЭС-2) и отходят резервные ввода на п./ст. 31р (ЛПЦ-10), 29 и 29б (ККЦ), 36 (огнеупорное производство).

ПВЭС схемно и технологически делится на два блока (ПВЭС-1 и ПВЭС-2), ПВЭС‑2, в свою очередь, подразделена по параметрам пара на блоки среднего и высокого давления. Функции генераторного РУ ПВЭС-2 выполняет подстанция №25, которая имеет секции напряжением 6 кВ и 10 кВ, связанные через трансформаторы №№ 8, 9 и 16. К I секции 6 кВ подключен ТГ-1, к I секции 10 кВ – ТГ-2. ТГ-3 и ТГ-4 выдают электроэнергию на шины 10 кВ п./ст. 87 (ф.87-25, ф.87-54). С шин 10 кВ п./ст. 25 питается КРУ 10,5 кВ, с которого отходят кабельные линии на подстанции №№ 4а ЭСПЦ, 70, 34, 93, 2. С ЦЭС п./ст. 25 связана кабельными линиями по ф.25-01, ф.25-06, ф.25-07. С РУ-6 кВ питается по двум рабочим и трем резервным вводам п./ст. 26 (собственные нужды), кроме того, с этого РУ запитаны сборки котлов №5 и №6 (блок среднего давления), п./ст. 78 и 79.

РУ подстанции №26 имеет четыре секции, первая и вторая нормально запитаны от п./ст. 25 (ф.25-17 и ф.25-21) и имеют резервный ввод с этой же подстанции по ф.25-13 через два выключателя на обе секции. III секция нормально питается через трансформатор №12, ф.26-66 от п./ст. 87, VII секция, ф.87-62, от этого же трансформатора через вилку из разъединителей питается сборка котла №5 в/д; резервный ввод предусмотрен от п./ст. 25, ф.26-60 (25-19). IV секция по нормальной схеме запитана от ЦЭС, ф.123 через трансформатор №10, от этого же трансформатора питается сборка котла №6 в/д; резервный ввод – ф.25-20 (26-59). Сборка котла №7 в/д питается по двум вводам от II и IV секций. С.н. блока среднего давления и часть питательных насосов в/д питаются непосредственно с шин п./ст. 26. Трансформаторы собственных нужд 6/0,4 кВ (№№ 1-7, 14) питаются с шин п./ст. 26. Помимо с.н., с шин п./ст. 26 питаются насосная №25 (ф.26-29 и ф.26-30), агрегаты насосной №2 второго подъема (п./ст. 6, без сборных шин) и насосной №6, РУ-6 кВ подстанции 93 доменного цеха. Секционные выключатели нормально отключены.

Подстанция № 87 выполняет функции повысительной подстанции ПВЭС-2 и связана на напряжении 110 кВ одной линией – с подстанцией № 30 и одной линией – с ЦЭС. ОРУ-110 кВ собрано по схеме мостика, выключатель в мостике нормально включен. РУ-10,5 кВ состоит из восьми секций, основные четыре из которых подключены непосредственно к трансформаторам №1 и №2 80000 кВ∙А, остальные четыре подключены к основным секциям через реакторы. ТГ-3 и ТГ-4 подключены ко II и III нереактированным секциям соответственно. С V (реактированной) секции отходит третий ввод на подстанцию № 5а. С остальных реактированных секций отходят линии на подстанции № 71, 79, 4а, 4г и на ДСП цеха изложниц.

Потребители ОАО «ММК» представлены преимущественно потребителями с резкопеременной нагрузкой, что определило схему их электроснабжения. Существующая распределительная сеть 110 кВ комбината является радиальной с присоединением подстанций 110 кВ по схеме «глубокого ввода» от ПС 220 кВ.

Основной проблемой МЭУ являются высокие уровни короткого замыкания при замкнутой сети 110 кВ, достигающие (для некоторых подстанций превышающие) допустимые значения токов отключения выключателей. Это обусловлено высокой концентрацией источников питания , объединенных сетью 110,220 кВ небольшой протяженности, а также высокой концентрацией синхронной нагрузки потребителей ОАО «ММК».