電解鋁廠10KV配電一次設(shè)備選型設(shè)計(jì)

任方輝 張付占 李 育

（河南東大泰隆冶金科技有限公司，河南 鄭州450008）

中壓配電系統(tǒng)在整個(gè)供電系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，要使整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件都必須選擇得當(dāng)。電解鋁廠的中壓系統(tǒng)選用10KV戶內(nèi)配電室形式，在經(jīng)濟(jì)上和安全性上都是合理的，也是經(jīng)濟(jì)的，符合當(dāng)前國家電力發(fā)展?fàn)顩r。

總降壓變壓器容量是依據(jù)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出。就電解鋁廠而言，每臺(tái)動(dòng)力變壓器容量宜在50MVA以下，最大不應(yīng)超過63MVA，否則就給10KV配電柜的進(jìn)線斷路器選型帶來困難。

電解鋁廠的中壓配電系統(tǒng)一般設(shè)1個(gè)10KV總配電所和多個(gè)10KV分配電所，從10KV的輸電距離以及10KV配電的經(jīng)濟(jì)合理性來考慮，每個(gè)10KV分配電所的負(fù)荷在10MVA左右為宜，饋電回路在10~20條之間。這樣來布置10KV分配電所，易于將10KV分配電所設(shè)計(jì)在負(fù)荷中心位置，也提高了供電的可靠性。

開關(guān)柜選用KYN28A-12（Z）型抽出式手車開關(guān)柜，斷路器使用真空斷路器。手車采用蝸桿搖動(dòng)推進(jìn)和退出，其操作輕便、靈活，整個(gè)手車體積小，檢查和維修方便。手車在柜體內(nèi)試驗(yàn)位置和工作位置都有到位裝置，以保證機(jī)械聯(lián)鎖可靠。

保護(hù)裝置采用帶有通訊功能的微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)控裝置，安裝于開關(guān)柜儀表室面板上，既可以方便的調(diào)整保護(hù)設(shè)定值，又可以顯示回路的電流電壓，功率電量信號(hào)。宜采用分散布置原則以減少二次電纜的數(shù)量，可以與上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，接受遠(yuǎn)程控制。操作裝置使用開關(guān)柜智能操控裝置，這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，安裝于開關(guān)柜既安全又直觀，也有利于操作和巡視人員查看開關(guān)柜一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

10KV配電室內(nèi)設(shè)免維護(hù)蓄電池直流屏，為斷路器、保護(hù)裝置等設(shè)備提供直流電源。同時(shí)設(shè)通訊屏，將配電室內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)傳送到集中控制室，在遠(yuǎn)方對(duì)配電室的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

設(shè)備選型完畢，就要對(duì)設(shè)備的主要參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算及校驗(yàn)，以便于滿足工程中的需要?，F(xiàn)以總降壓變壓器的容量為，二次側(cè)額定電壓為：，短路阻抗百分?jǐn)?shù)為：的變壓器為例，對(duì)10KV系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1 短路電流計(jì)算

短路電流計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：假定系統(tǒng)容量為：正常工作時(shí)三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；系統(tǒng)中的同步電機(jī)和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體的集夫效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子繞組三相結(jié)構(gòu)完全相同，空間角為120°；電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上；短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間；不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；輸電線路的電容略去不計(jì)。

在以上假設(shè)的情況下，在選擇設(shè)備參數(shù)時(shí)留出一定的裕量，完全能夠滿足工程上的使用要求，各10KV配電室都可以使用這一參數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

10.5 KV側(cè)短路電流為：

2 斷路器選擇

斷路器除了電壓等級(jí)和電流以外，還要考慮的斷路器的開斷能力和關(guān)合能力，在短路時(shí)能夠進(jìn)行正常的操作而不損壞斷路器。

斷路器開斷電流選擇：

斷路器關(guān)合電流選擇：

查10KV真空斷路器樣本，選擇開斷電流應(yīng)不小于25KA，關(guān)合電流應(yīng)不小于63KA的斷路器。

3 電纜選擇

動(dòng)力變壓器采用星角接線形式，10KV電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，10KV電纜應(yīng)使用YJV-8.7/10KV型號(hào)。真空斷路器的開斷時(shí)間在40ms左右，保護(hù)裝置執(zhí)行元件動(dòng)作的最大時(shí)間為80ms左右，取電纜熱穩(wěn)定的持續(xù)時(shí)間為t=0.2s，可以滿足工程上的使用要求。

電纜熱穩(wěn)定最小截面為：

電纜最小截面選用70mm2，當(dāng)回路電流大于70mm2電纜的載流量時(shí)，應(yīng)按照電纜載流量選擇。

4 單相接地電容電流

電網(wǎng)中的單相接地電容電流由電力線路和電力設(shè)備兩部分的電容電流組成。電纜線路的單相接地電容電流可按下式估算 A

式中S-電纜芯線的標(biāo)稱截面，mm2

Ur-線路額定線電壓，kV

l-線路長(zhǎng)度，km

IC-接地電容電流，A

5 開關(guān)柜銅母線選擇

母線起著匯集、分配和傳送電能的作用，在運(yùn)行中有巨大的電能通過，短路時(shí)承受著很大的發(fā)熱和電動(dòng)力效應(yīng)。鑒于母線的重要性，取熱穩(wěn)定的持續(xù)時(shí)間為t=4s，能夠滿足工程上的使用要求。

銅母線熱穩(wěn)定最小截面：

母線的動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算因涉及到開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各設(shè)備廠家不盡相同，應(yīng)由設(shè)備廠家保證?？紤]到備用回路的利用以及今后設(shè)備的擴(kuò)充，母線應(yīng)留有較大的裕量，選用銅母線時(shí)，在滿足熱穩(wěn)定的情況下，電流密度接近于1。

6 電流互感器選擇

電流互感器選用環(huán)氧樹脂全封閉澆注類型，具有耐污染及潮濕、不需特別維護(hù)、尺寸小、質(zhì)量小適用于任何位置、任意方向安裝

動(dòng)穩(wěn)定電流：1s熱穩(wěn)定電流

查電流互感器樣本，選擇動(dòng)穩(wěn)定電流應(yīng)不小于63KA，1s熱穩(wěn)定電流應(yīng)不小于80KA的電流互感器。

電解鋁廠10KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是工廠建設(shè)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，人員和設(shè)備的安全，還與電能供配的經(jīng)濟(jì)合理性有密切關(guān)系，做好全廠10KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

[1]《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版.中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2005年.

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[5]《3~110kv高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中國計(jì)劃出版社中華人民共和國能源部GB50060-2008.

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