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     作者：張野

    1 概述　

    1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

    a）公司提供的基礎(chǔ)資料；

    b）《年產(chǎn)15萬(wàn)噸高精寬幅鋁板帶生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》；

    1.2 設(shè)計(jì)范圍

    a）廠區(qū)110kV變電所；

    b）廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備的供電設(shè)施，包括四座10kV配電站，分別是鑄軋車間10kV配電站、退火爐區(qū)10kV配電站、1850mm冷軋機(jī)10kV配電站和精整10kV配電站一期工程；

    c）各生產(chǎn)車間建筑物防雷、接地；

    d）高壓電力管網(wǎng)及車間周圍道路照明。

    廠外兩回110kV供電線路由商丘陽(yáng)光鋁材有限公司另行委托設(shè)計(jì)。

    2 供電電源

    2.1 外部電源

    本項(xiàng)目一期工程供電電源引自公司下屬電廠，該電廠有富裕容量，可以提供兩回110kV架空線路以滿足項(xiàng)目所需電力，供電線路長(zhǎng)度約為2.5km。本項(xiàng)目一期引一回110kV架空線路為工程提供所需電力，另引接一回10kV電纜線路，作為該項(xiàng)目一期工程保安電源。最終規(guī)模按兩回110kV架空線路設(shè)計(jì)。

    .3 負(fù)荷與供配電系統(tǒng)

    本項(xiàng)目一期工程使用的主要生產(chǎn)設(shè)備為目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，在生產(chǎn)秩序上引起混亂。據(jù)此確定鑄軋車間和板帶車間用電設(shè)備主要為二級(jí)重要負(fù)荷。生產(chǎn)系統(tǒng)及其他公用輔助設(shè)施均為三班制工作。

    本項(xiàng)目一期工程用電設(shè)備安裝總?cè)萘繛?1910kW，其中整流用電設(shè)備為6830kW，380V用電設(shè)備為24480kW，照明用電設(shè)備為600kW。按需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)同類鋁加工廠供電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)取全廠需要系數(shù)為0.52，則計(jì)算有功功率為16600kW，視在功率為18450kVA。按年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為3360h計(jì)算，則全年總耗電量為5580×104kW.h。

    本項(xiàng)目一期工程負(fù)荷計(jì)算見表

    3.2 全廠供配電系統(tǒng)

    為滿足本項(xiàng)目一期工程的用電需求及考慮到二期工程的建設(shè)規(guī)模，擬在廠區(qū)東北側(cè)圍墻鄰近處建110kV變電所一座，該變電所土建站房設(shè)計(jì)一次建成，電氣設(shè)備分期投入實(shí)施。新建110kV變電所最終規(guī)模安裝兩臺(tái)主變壓器，主變?nèi)萘烤鶠?5000kVA，變比均為110±8×1.25/10.5kV，兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行；當(dāng)一臺(tái)主變退出運(yùn)行，另一臺(tái)主變能承擔(dān)總負(fù)荷的64%。本項(xiàng)目一期工程中僅上一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷率約為73.8%。110kV變電所110kV側(cè)電氣主接線采用內(nèi)橋結(jié)線方式，10kV側(cè)電氣主接線采用單母線分段結(jié)線方式。

    110kV配電裝置選用ZF12-126（L）型SF6全封閉組合電器，SF6斷路器配用彈簧操作機(jī)構(gòu)，屋內(nèi)配置。10kV配電裝置選用帶有"五防"功能的中置式開關(guān)柜, 柜內(nèi)配用真空開關(guān)，彈簧操作機(jī)構(gòu)。操作控制電源為直流220V，選用220V 、200AH免維護(hù)鉛酸蓄電池直流屏。

考慮到110kV變電所10kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，為提高供電系統(tǒng)可靠性，擬在10kV兩段母線段分別連接一套消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償系統(tǒng)，并由接地變壓器    提供兩路交流所用電源。

    110kV變電所一、二層平面及電纜夾層布置詳見附圖J993CS1-08、J993CS1-09和J993CS1-10。

    110kV配電裝置平面布置詳見附圖J993CS1-11。

    全廠供電系統(tǒng)圖詳見附圖J993CS1-12。

    110kV變電所10kV配電系統(tǒng)詳見附圖J993CS1-13。

    110kV變電所斷面詳見附圖J993CS1-14、J993CS1-15和J993CS1-16。

    廠區(qū)配電電壓為10kV。為深入負(fù)荷中心供電，一期工程擬設(shè)10kV配電站共計(jì)四座，其中鑄軋車間配電站（1PS）、退火爐配電站（2PS）和精整配電站（4PS）均采用雙電源電纜進(jìn)線，單母線分段結(jié)線方式；1850mm冷軋機(jī)配電站（3PS）采用雙電源電纜進(jìn)線，單母線結(jié)線方式。上述配電站分別承擔(dān)負(fù)荷情況如下：

    a）鑄軋車間10kV配電站（1PS），擔(dān)負(fù)鑄軋車間主體生產(chǎn)設(shè)備及輔助設(shè)施的供電。

    b）退火爐區(qū)10kV配電站（2PS），擔(dān)負(fù)板帶車間退火爐組的供電。

    c）1850mm冷軋機(jī)10kV配電站（3PS），擔(dān)負(fù)板帶車間1850mm冷軋機(jī)主機(jī)、開卷/卷取動(dòng)力和軋機(jī)跨輔助設(shè)施的供電。

    d）精整10kV配電站（4PS），擔(dān)負(fù)板帶車間精整設(shè)備的供電。

    上述四座10kV配電站均為二期建設(shè)預(yù)留有發(fā)展空間。

    各10kV配電站兩路電源進(jìn)線分別引自110kV變電所不同的10kV母線段。10kV配電裝置采用KYN28-12型金屬鎧裝移開式開關(guān)設(shè)備，電纜進(jìn)出線，內(nèi)裝真空斷路器，彈簧操作機(jī)構(gòu)。所用電源取自配電站鄰近的傳動(dòng)變壓器。操作控制電源為直流220V，選用220V 、100AH免維護(hù)鉛酸蓄電池直流屏。

    鑄軋車間10kV配電站（1PS）平面布置及系統(tǒng)接線詳見附圖J993CS1-17和J993CS1-21。

    退火爐區(qū)10kV配電站（2PS）平面布置及系統(tǒng)接線詳見附圖J993CS1-18和J993CS1-22。

    1850mm冷軋機(jī)10kV配電站（3PS）平面布置及系統(tǒng)接線詳見附圖J993CS1-19和J993CS1-23。

    精整10kV配電站（4PS）平面布置及系統(tǒng)接線詳見附圖J993CS1-20和J993CS1-24。

    .4 補(bǔ)償與保護(hù)

    4.1 功率因數(shù)補(bǔ)償

    廠區(qū)配電變壓器在0.4kV側(cè)采取低壓補(bǔ)償后全廠功率因數(shù)約為0.80，為使全廠功率因數(shù)達(dá)到0.90以上，本次設(shè)計(jì)在110kV變電所10kV母線側(cè)采用高壓電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，110kV變電所一期工程補(bǔ)償容量為3600kVar，補(bǔ)償后，全廠功率因數(shù)約為0.90。為解決負(fù)荷變化容易引起的欠補(bǔ)償與過(guò)補(bǔ)償問(wèn)題，采用電壓無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電容器組分級(jí)投切。

    本項(xiàng)目非線性整流負(fù)荷預(yù)計(jì)總安裝容量20130kW，一期工程為6830kW，產(chǎn)生的高次諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)阻抗時(shí)，形成各種諧波電壓疊加在基波上，從而使電壓波形畸變，對(duì)系統(tǒng)上的其他電氣設(shè)備和通訊設(shè)備造成不良影響，為將10kV電壓總諧波畸變率限制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)（詳見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-93—《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》的有關(guān)規(guī)定），宜采取抑制高次諧波的措施，如增加整流變壓器整流相數(shù)，采取移相措施，減少高次諧波電流，必要時(shí)設(shè)置高次諧波濾波器吸收主要的高次諧波電流。本次設(shè)計(jì)中，在110kV變電所預(yù)留有諧波濾波裝置的位置，屆時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果再?zèng)Q定對(duì)諧波進(jìn)行治理的措施。

    .4.2 繼電保護(hù)

    a）110kV變電所采用微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)組成的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。110kV線路保護(hù)和主變保護(hù)裝置集中組屏，安裝在主控室內(nèi)， 10kV配電保護(hù)單元分散安裝在開關(guān)柜上。

    110kV進(jìn)線設(shè)限時(shí)速斷保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)。

    110kV變壓器設(shè)比率差動(dòng)保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)、零序電壓電流保護(hù)、中性點(diǎn)擊穿保護(hù)，重瓦斯保護(hù)和輕瓦斯信號(hào)、過(guò)負(fù)荷信號(hào)及溫度信號(hào)。

    10kV饋出線斷路器裝設(shè)定時(shí)限電流速斷和過(guò)電流保護(hù)，給10kV變壓器供電的斷路器還應(yīng)根據(jù)變壓器的工作性質(zhì)和容量設(shè)瓦斯保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)及溫度報(bào)警信    號(hào)。

    10kV電容器組裝設(shè)短時(shí)限電流速斷、過(guò)電流、過(guò)電壓、低電壓和不平衡電壓保護(hù)。

    為迅速查找10kV電纜接地故障，設(shè)微機(jī)型小電流接地選線裝置。

    b）10kV配電站采用微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)組成的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，除前置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在配電站主控制室外，各10kV配電保護(hù)單元分散安裝在開關(guān)柜上，保護(hù)單元通過(guò)RS485或RS232接口，采用屏蔽雙絞線與前置監(jiān)控系統(tǒng)通訊，并通過(guò)CAN網(wǎng)，采用光纜或屏蔽雙絞線與110kV變電所監(jiān)控系統(tǒng)通訊。

    10kV配電站電源進(jìn)線斷路器不設(shè)保護(hù)。

    10kV饋出線斷路器裝設(shè)電流速斷和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。

    10kV車間變壓器裝設(shè)電流速斷、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、瓦斯保護(hù)及溫度報(bào)警信號(hào)。

    為迅速查找10kV電纜接地故障，設(shè)微機(jī)型小電流接地選線裝置。

    c）測(cè)量?jī)x表

    110kV變電所110kV進(jìn)線裝設(shè)專用有功無(wú)功計(jì)量表，精確度為0.2級(jí)，安裝在主控室計(jì)量屏上。

    110kV變電所主變壓器10kV出線及10kV饋出線裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)電力儀表，測(cè)量并顯示電壓、電流、無(wú)功功率、有功功率、有功電度、無(wú)功電度等電氣參數(shù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)監(jiān)控裝置。

    10kV車間配電站進(jìn)線及出線根據(jù)需要裝設(shè)網(wǎng)絡(luò)電力儀表，測(cè)量并顯示電壓、電流、無(wú)功功率、有功功率、有功電度、無(wú)功電度等電氣參數(shù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)監(jiān)控裝置。

    4.3 過(guò)電壓與接地保護(hù)

    廠區(qū)變電所110kV電氣設(shè)備為戶內(nèi)配電裝置，本次設(shè)計(jì)中110kV變電所建筑物采用避雷帶保護(hù)方式，利用建筑物柱內(nèi)主筋作為引下線，與接地網(wǎng)連通；為進(jìn)線線路架設(shè)專用線路避雷線，保護(hù)線路免受直擊雷過(guò)電壓；采用HY1.5WZ1-51/134型氧化鋅避雷器保護(hù)110kV主變壓器中性點(diǎn)絕緣；采用過(guò)電壓保護(hù)裝置限制10kV真空斷路器的操作過(guò)電壓。

    110kV系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)，接地設(shè)計(jì)中利用建筑物的柱、梁、板內(nèi)的鋼筋連接成網(wǎng)，通過(guò)專門敷設(shè)的接地連接線做可靠接地，接地電阻值不大于0.5歐，經(jīng)實(shí)測(cè)，如電阻值不能滿足要求時(shí)，可采用深井接地極。

    商丘市年雷暴日數(shù)為26.9 天，屬中雷區(qū)。

    主要生產(chǎn)車間廠房利用金屬屋面作接閃器，利用柱內(nèi)主筋作引下線；利用鋼筋混凝土基礎(chǔ)鋼筋作垂直接地體，并埋設(shè)水平接地干線將各柱基連在一起，構(gòu)成環(huán)型接地網(wǎng)。工作接地、保護(hù)接地、防雷接地共用一組接地裝置，接地電阻要求小于1Ω。

    .5 供電線路和廠區(qū)照明

    5.1 供電線路

    廠區(qū)高低壓線路均采用電纜，在線路集中走向處設(shè)電纜隧道或電纜溝，在線路分散地段采用直埋敷設(shè)。

    5.2 廠區(qū)照明

    廠區(qū)照明電纜采用直埋方式敷設(shè)，照明燈具選用高壓鈉燈，燈泡功率250W。照明電源引自門衛(wèi)值班室。全廠設(shè)NE10型智能照明調(diào)控裝置一臺(tái)（安裝在廠區(qū)大門門衛(wèi)處）用于保證照明電壓的穩(wěn)定、自動(dòng)時(shí)控及光控和后半夜節(jié)能控制。

    6 全廠供電主要指標(biāo)

    本項(xiàng)目一期工程供電主要指標(biāo)見表

    一期工程供電主要指標(biāo)表

    7 供電設(shè)備表

    110kV變電所一期工程主要供電設(shè)備見表

    鑄軋10kV配電站（1PS）一期工程主要供電設(shè)備見表

    退火爐10kV配電站（2PS）一期工程主要供電設(shè)備見表

    1850mm冷軋機(jī)10kV配電站（3PS）一期工程主要供電設(shè)備見表

    精整10kV配電站（4PS）一期工程主要供電設(shè)備見表

     110kV變電所一期工程主要設(shè)備表