某鋰離子電池負(fù)極材料廠供配電設(shè)計(jì)

胡月

（北京中環(huán)世紀(jì)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京100097）

1 引言

論文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況對某鋰離子電池負(fù)極材料廠區(qū)的供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，根據(jù)生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求以及相關(guān)國家相關(guān)規(guī)范確定負(fù)荷等級；對全廠區(qū)的用電負(fù)荷計(jì)算；結(jié)合市政電網(wǎng)規(guī)劃及供電可靠性確定廠區(qū)的總配變電站及車間變配電室、室外箱變的具體位置及變壓器的容量、臺數(shù)。

2 工程概況

本工程為某鋰離子電池負(fù)極材料項(xiàng)目。該項(xiàng)目分為一期、二期2個(gè)地塊，總用地面積271 651.55 m2。

本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為一期地塊的廠區(qū)及生活區(qū)，用地面積148 690.44 m2，一期建筑面積合計(jì)63 887.76 m2。

一期地塊廠區(qū)主要單體如下：碳化車間1、碳化車間2、碳化車間3，地上1層，面積3 240 m2，高15.3 m，單層丙類廠房；制球車間1、制球車間2、制球車間3，地上1層，面積2 700 m2，高13.15 m，單層丁類廠房；石墨化車間1、石墨化車間2，地上1層，面積9 676.80 m2，高16.748 m，單層丁類廠房；空壓機(jī)房，地上1層，面積1 080 m2，高8.295 m，單層丁類廠房；門房3，地上1層，面積34.96 m2，高3.8 m，公共建筑；消防水池及泵房，地下1層，面積455.74 m2，高3.6 m，單層丁類廠房；綜合設(shè)備間，地上1層，面積640.8 m2，高10.395 m，單層丁類廠房；水處理車間1、水處理車間2，地上1層，面積2 160 m2，高15.595 m，單層戊類廠房；烘干篩分車間，地上1層，面積1 368 m2，高10.865 m，單層丁類廠房；純化車間，地上2層，面積5 776.91 m2，高15.9 m，多層丙類廠房；成品庫，地上1層，面積2 700 m2，高11.15 m，單層丁類倉庫；原料庫，地上1層，面積4 320 m2，高11.6 m，單層丁類倉庫；化學(xué)品庫，地上1層，面積432 m2，高度5.6 m，單層乙類倉庫；磅房，地上1層，面積110.96 m2，高3.7 m，單層丁類廠房；門房2，地上1層，面積34.96 m2，高3.8 m，公共建筑。

一期地塊辦公生活主要單體如下：配套生活樓，地上2層，面積4 577.5 m2，高10.95 m，單層丙類廠房；辦公樓，地上4層，面積4 142.39 m2，高17.4 m，單層丁類廠房；宿舍1，地上4層，面積5 216.45 m2，高15m，單層丁類廠房；宿舍2，地上1層，面積1 731.92 m2，高8.1 m，單層丁類廠房；門房1，地上1層，面積34.96 m2，高3.8 m，公共建筑；門崗1，地上1層，面積34.96 m2，高度3.8 m，單層丁類廠房。

3 供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 負(fù)荷等級的確定

1）根據(jù)相關(guān)國家技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)工藝的要求確定用電負(fù)荷等級。

2）根據(jù)室外消防用水量（35 L/s），本項(xiàng)目廠區(qū)及生活區(qū)的消防負(fù)荷均為二級負(fù)荷。

3）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，石墨化車間的石墨化爐中斷供電時(shí)間較長，會(huì)影響生產(chǎn)，因此，石墨化爐為二級負(fù)荷。

4）根據(jù)水處理工藝要求，水處理車間1、水處理車間2及綜合設(shè)備間內(nèi)工藝設(shè)備需要連續(xù)工作，生產(chǎn)過程中如突然間斷電會(huì)造成污水處理過程中斷、微生物死亡、設(shè)備堵塞等生產(chǎn)絮亂現(xiàn)象，對城市也會(huì)造成污染及經(jīng)濟(jì)損失，因此，該車間按二級負(fù)荷。

5）配套生活樓內(nèi)設(shè)置1個(gè)規(guī)模為192人的餐廳，屬于中型飲食建筑，中型飲食建筑用餐區(qū)域、公共區(qū)域的備用照明用電為二級負(fù)荷。

6）根據(jù)有關(guān)規(guī)范，本廠區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、總?cè)蹼姍C(jī)房的用電為二級負(fù)荷。

7）其他動(dòng)力、照明負(fù)荷均為三級負(fù)荷。

3.2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

廠區(qū)部分動(dòng)力和照明分開供電計(jì)量，根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè)備要求及各單體建筑規(guī)模確定各單體的用電負(fù)荷。一期地塊廠區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表1，一期地塊生活區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表2。

表1 一期地塊廠區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

表2 一期地塊生活區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表kW

3.3 廠區(qū)總配變電站位置的確認(rèn)

1）接近負(fù)荷中心，設(shè)置在用電負(fù)荷較大的車間附近。

2）進(jìn)出線方便，以便敷設(shè)電纜。

3）接近電源側(cè)，即設(shè)置在高壓進(jìn)線方便的位置。

4）設(shè)備運(yùn)輸方便。

5）不應(yīng)設(shè)在劇烈振動(dòng)或高溫場所。

6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)[1]。

按廠區(qū)車間、庫房總面積布置，綜合考慮以上因素，在一期地塊內(nèi)設(shè)置廠區(qū)總配變電站，總配變電站需兼顧一期、二期地塊。

3.4 變配電室的劃分

變配電室的劃分如圖1所示。

圖1 一期廠區(qū)總圖

1）車間、庫房用電負(fù)荷大小，用電負(fù)荷較大的車間單獨(dú)設(shè)置車間變配電室；負(fù)荷較小的車間、庫房可集中設(shè)置車間變配電室。

2）從經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、供電線路的線路損耗、電壓降等方面確定本工程低壓380 V電纜供電距離控制在200 m以內(nèi)。

根據(jù)以上因素，本工程設(shè)置多個(gè)車間變配電室，生活區(qū)設(shè)置室外箱變，分配如下：

1）石墨化車間設(shè)置車間變配電室，石墨化爐為35 kV高壓供電設(shè)備（單組石墨化爐5 000 kV·A）每個(gè)石墨化車間內(nèi)共4組石墨化爐。石墨化車間內(nèi)其他動(dòng)力、照明均由廠區(qū)總配變電站供給。

2）根據(jù)廠區(qū)各車間及庫房用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，廠區(qū)內(nèi)10 kV變配電室分配如下：（1）在各碳化車間分設(shè)置車間變配電室內(nèi)設(shè)2 000 k V·A變壓器1臺，供本車間動(dòng)力負(fù)荷使用，車間照明用電由廠區(qū)總配變電站供給；（2）在各制球車間分設(shè)置車間變配電室內(nèi)設(shè)2 500 kV·A變壓器1臺，供本車間動(dòng)力負(fù)荷使用，車間照明用電由廠區(qū)總配變電站供給；（3）綜合設(shè)備間旁設(shè)置車間變配電室內(nèi)設(shè)置2臺1 600 kV·A變壓器供純化車間、烘干篩分車間、化學(xué)品庫、磅房、門房2、原料庫、成品庫、綜合設(shè)備間、水處理車間1、水處理車間2使用；（4）在總變配電站內(nèi)設(shè)置2臺1 250 kV·A變壓器供一期地塊內(nèi)。

空壓機(jī)房、門房3、消防水池及泵房的動(dòng)力、照明及碳化車間、制球車間、石墨化車間、廠區(qū)室外照明使用。

3）一期地塊總用電負(fù)荷見表3。本項(xiàng)目一期地塊總用電負(fù)荷59 934.3 kV·A二級負(fù)荷容量40 968.75 kV·A。一期地塊變壓器初裝容量60 200 kV·A。

表3 一期地塊總用電負(fù)荷表

4）按照工藝要求二期地塊預(yù)留10 000 kV·A用電負(fù)荷。

3.5 提出高壓供電方案

1）依據(jù)可研報(bào)告及現(xiàn)場勘查，項(xiàng)目周邊距本廠區(qū)南側(cè)電網(wǎng)可提供容量為45 000 kV·A，西南方向電網(wǎng)可提供容量50 000 kV·A。項(xiàng)目周邊市政可引入35 kV、10 kV高壓線路。10 kV電網(wǎng)輸送容量為8 000kV·A，35 kV電網(wǎng)輸送容量為25 000 kV·A。

2）本項(xiàng)目最高負(fù)荷等級為二級負(fù)荷，要求市政高壓引入要來自不同的高壓母線段。

3）根據(jù)以上資料，結(jié)合項(xiàng)目情況制定了2種高壓供電方案如下。

方案一：廠區(qū)內(nèi)建設(shè)35 kV配電站、10 kV開閉站及10 kV變配電室。此方案市政需引來2路35 kV及多路10 kV高壓線路。35 kV配電站直接出35 kV高壓電纜供石墨化爐使用；10 kV開閉站分多路10 kV出線至各車間變配電室及生活區(qū)室外箱變。

方案二：廠區(qū)內(nèi)建設(shè)35 kV配變電站，此方案僅需引入4路35 kV高壓線路。

3.6 高壓供電方案比較

1）10 kV市政高壓線路比35 kV市政高壓線路損耗大。

2）設(shè)備造價(jià)方面：引入35 kV及10 kV比引入35 kV高壓線路費(fèi)用低。

3）市政配套費(fèi)用：引入35 kV及10 kV比引入35 kV高壓線路高。

4）電費(fèi)計(jì)量：引入35 kV及10 kV需要35kV計(jì)費(fèi)10 kV計(jì)費(fèi)，僅引入35 kV只需35 kV計(jì)費(fèi)；據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋痔峁┵Y料35 kV計(jì)費(fèi)低于10 kV計(jì)費(fèi)。

3.7 高壓供電方案確定

高壓供電方案的確定必須符合國家有關(guān)政策，地方電網(wǎng)規(guī)劃要求，對客戶負(fù)荷增長的預(yù)測和供電能力增長預(yù)測要準(zhǔn)確；對其他客戶的影響必須最低；線路與設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)要安全，方便，功率因數(shù)須達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。上述2種方案均能滿足廠區(qū)的生產(chǎn)生活要求，具體實(shí)施方案還需后續(xù)跟進(jìn)。

4 結(jié)語

廠區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性、可靠性對工業(yè)生產(chǎn)有非常重要的作用，甚至關(guān)系著生產(chǎn)安全。因此，做好工業(yè)廠區(qū)的供配電設(shè)計(jì)對實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。