3000t生产线工程35kV总降设计说明.docx

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3000t生产线工程35kV总降设计说明

xxxx3000t/d生产线工程

厂区35kV总降压站

设计说明

审定：

xxxx

审核：

xxxx

设计：

xxxx

xxxx工业设计研究院

二零一一年八月

一、概述1

二、系统条件4

三、电气部分5

四、土建部分17

五、消防安全部分18

六、设计规范19

一、概述

xxxx3000t/d生产线工程为新建工程，根据工艺设备的用电要求，需新建一座35KV总降压站，满足全厂的生产及生活用电要求。

35KV总降压站采用单回路进线。

电源由区域变电站引来。

本总降压站为全户内有人值班变电所。

35kV主变压器、35kV配电装置及10kV配电装置均为户内布置。

35kV开关设备采用真空断路器手车柜，10kV配电装置为户内布置成套开关柜。

正常运行由本站监控后台实施监控，远方调度中心通过可靠通信通道对本站实施调度及监测。

本设计35kV和10kV电气设备均按31.5kA开断短路电流选择。

（一）建设规模

本总降压站建设规模为10MVA（35/10kV）、16MVA（35/10kV）三相双绕组电力变压器二台；35kV进线1回，35kV配出2回；余热发电机进线1回（预留），10kV至厂区出线4回，备用1回，联络2回，35kV采用单母线接线，10kV采用单母线分段接线。

所内配置相应的继电保护、调度、通信、无功补偿、所用变压器等装置及设施，按有人值班方式设计。

（二）设计范围

1．本工程设计范围

本工程设计范围包括设置在本总降压站内的下列部分：

（1）电力变压器及各级电压配电装置，无功补偿并联电容器装置，交流所用电系统设备，过电压保护与接地装置，直流操作电源系统设备的布置安装和接线；相应的继电保护及自动装置，就地测量及控制操作设备，本地微机测控系统设备的布置安装和接线，电缆设施等。

（2）与电气设备相关的建筑物、构筑物、给水排水设施，通风设施，消防设施，安全规范及环境保护措施。

（3）外部输电线路及通信部分不在本设计范围内，留有通信接口与上一级远方调度中心通信。

2．设计分界点

总降压站与线路的分界点为：

35kV配电装置以35kV架空进线耐张线夹（不含）为界。

（三）所址条件

1、所址选择

总降压站布置在厂区北侧，位于主导风向上方，所占土地为厂区内规划用地；交通方便，便于运输。

2、自然条件

年平均气温:

极端最高气温:

极端最低气温:

年平均降雨量:

年平均相对湿度:

年平均风速:

厂区海拔：

二、系统条件

（一）短路容量设定

系统短路容量按35kV母线短路电流31.5kA为设定条件。

（二）通信通道组织

设计考虑独立光纤作为可靠通信通道，通信规约采用IEC60807-5-101，实现远方调度中心与本站监控后台的调度与监测。

另设一市局直拨电话，设一厂区内部电话。

设5kVAUPS电源（满足电源中断1h）作为本站监控后台及调度用光纤事故电源。

（三）远方调度中心

具有实时监测和调度的远方调度中心，能根据电网负荷及生产要求对本站进行调度，并监测本站重要参数如35kV三相进线电流、电压、有功、无功及电度等，相关信号如主变保护动作信号、主变内部故障总信号、总降压站事故总信号、35kV断路器分与合、35kV隔离开关、主变压器开关升降停等信号传送到远方调度中心。

三、电气部分

（一）电气主接线

35kV进线为1回，35kV配出2回。

10kV至厂区出线4回，无功补偿2回，备用1回，余热发电1回联，采用单母线接线。

主变压器容量为分别10MVA和16MVA。

主变压器差动保护将35kV主变压器电流互感器设置在进线侧；在35kV母线三相设置电压互感器。

无功补偿电容器接于10kV母线侧，容量按补偿3000kVAR配置，容量设置为1000kVAR/2000kVAR。

根据全厂负荷分布，新线装机容量29115kW,计算负荷18925kW。

（二）短路电流及主要设备选择

1、短路电流估算:

系统短路容量按35kV母线短路电流31.5kA为设定条件。

系统短路容量按10kV母线短路电流31.5kA为设定条件。

2、主要设备选择

（1）污秽等级

本站所有35kV设备均为户内布置，泄漏比距要求为3.1cm/Kv。

所有电气设备的外绝缘泄漏比距满足此要求。

（2）主变压器

主变压器选用35kV低损耗三相双绕组自冷型油浸变压器。

熟料线计算负荷10940kW，总降35kV侧功率因数cosφ为0.95（见下面相关叙述），主变压器负荷率=68.4%；

水泥线计算负荷6871kW，总降35kV侧功率因数cosφ为0.95（见下面相关叙述），主变压器负荷率=68.7%。

1#主变压器型号SZ11-10MVA/35kV，35/10.5Kv;

2#主变压器型号SZ11-16MVA/35kV，35/10.5kV.

35kV断路器、隔离开关

额定电流1250A，额定开断电流31.5kA。

（3）35kV互感器

35kV电压互感器采用电容式电压互感器，35kV,35/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1kV。

二次测量绕组100VA/0.5级，二次保护绕组100VA/0.5级，剩余绕组100VA/3P级。

电流互感器采用300/5A150/5A，5P20/5P20/5P20/0.2S，30VA

（4）10kV成套开关柜

10kV开关柜选用移开式柜，柜中配真空断路器。

主变压器进线柜额定电流为2500A，馈出柜额定电流为1250A，电压互感器柜（PT）配高压熔断器。

主变压器低压侧出线至10kV进线柜采用母线连接。

（5）10kV并联电容器装置

根据无功管理及供用电规则，并联电容器装置的容量和分组按就地补偿、便于调整电压及不发生谐振的原则进行配置。

装置内配电抗器、电容器、放电元件。

电容器为全膜介质，可靠性高，运行温升低，损耗小，密封性能好。

由于厂负荷已作如下无功补偿：

0.4kV及以下电压等级设备（低压电动机、照明设备、低压用电设备等）均已作集中补偿，高压电动机容量较大的生料磨电气室、水泥磨电气室均作自动补偿。

故能保证10kV母线侧功率因数cosφ≥0.95。

总降压站35kV进线侧按功率因数cosφ≥0.95。

（6）10kV电网单相接地电容电流

根据计算的电网单相接地电容电流计算。

全厂10kV线路均为电缆线路，单相接地电容电流：

IC=0.1UNXL=0.1x10.5x10=10.5A

10kV电缆长度总和为10km,单相接地电容电流10.5A远小于30A设置消弧线圈的要求，故无需设置消弧线圈。

（7）导线

35kV进线正常工作电流为428.9A，主变压器10kV侧额定电流分别为577A/924A，分别选用1片100x10mm铜母线桥。

总降配出的中压电缆截面根据负载电流及短路热稳定要求选择，本设计选用铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆。

至石灰石破碎电气室电缆：

YJV-8.7/10kV-3x95；

至生料磨窑尾电气室：

6（YJV-8.7/10kV-1x300）；

至窑头电气室电缆：

3（YJV-8.7/10kV-1x240）；

水泥磨电气室电缆：

6（YJV-8.7/10kV-1x185）；

（三）过电压保护及接地

1、直击雷保护

主变压器及35kV配电装置均为户内布置，10kV配电装置为户内布置，采用独立避雷针防直击雷。

本站可归属第二类防雷建筑物，接地电阻应不大于10Ω。

具体避雷针的布置及保护范围详见附图总降压站避雷针布置图。

2、侵入波保护

为防止线路浸入的雷电波过电压，35kV进线装设避雷器，10kV每段母线上安装过电压保护器。

10kV每回出线安装过电压保护器。

10kV并联电容器根据规定装设氧化锌避雷器。

3、接地

本站接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网采用50x6mm扁钢，沿总降压站周围布置。

总降压站主接地网接地电阻应不大于0.5Ω。

总降压站四周与人行道相邻处，设置与主接地网连接的均压带。

本站10kV出线由电缆引出，引出后为防止高电位引出、低电位引入，对本站低压和通信线路及通向站外的管路，采用隔离接地措施。

总降压站内采用防静电接地及保护接地措施。

（四）电气设备布置及配电装置

本站主变压器、35kV配电柜、10kV高压开关柜、10kV电容补偿柜、低压配电装置、监控后台等均布置在室内。

10kV高压开关柜屋内成单列布置。

直流电源柜、所用电配电柜布置在电源室、保护柜与监控后台布置在控制室。

电容器组与10kV开关柜之间以电缆连接。

35kV进线为架空线与35kV手车柜连接，主变压器高压侧进线为钢芯铝绞线经复合耐张绝缘子与35kV配电柜连接，主变压器低压侧出线至10kV进线柜采用母线桥经穿墙套管连接。

变压器35kV中性点设备布置在变压器附近；电气设备布置在槽钢基础上。

详见主接线图35kV总降布置图。

（五）所用电及照明

所用电系统低压接线采用380V三相五线制接地系统（TN-S）。

所用容量为50kVA。

所用电负荷统计表

序号

名称

负荷容量（kW）

1

照明

5

2

二次设备

5

3

主变有载调压

1

4

空调

6

5

通讯

1

6

35kV,10KV加热器

3

7

35kV操动机构

1.5

8

10KV操动机构

1

合计

23.5

设交流不停电电源（UPS）5kVA一套，提供站用交流测控电源、监控后台、通信管理等不间断电源。

总降压站工作照明由所用电交流屏供电。

事故照明由带电池的荧光灯提供照明，电池容量满足维持事故照明1h。

屋内工作照明采用荧光灯，屋外照明采用钠灯。

（六）电气二次线

1、控制室布置

控制室内布置主变压器保护柜、监控汇集柜（内配交流测控单元、直流测控单元、公用信号单元、通讯管理机等）、监控后台（电站自动化系统）操作台等。

柜体尺寸均采用2200x800x600mm，色调一致，柜后开门的结构形式。

2、二次回路参数

直流电压220V，交流电压380V/220V。

电流互感器二次电流5A，电压互感器二次电压100V。

3、防误操作闭锁

10kV配电装置采用柜内带五防功能的机械闭锁，35kV防误操作装置采用后台程序闭锁。

4、电能计量表计的配置

10kV线路单向有功电能计量准确度1级，单向无功电能计量准确度2级。

主变压器低压侧单向有功电能计量准确度0.5级，单向无功电能计量准确度2级。

10kV电容器单向无功电能计量准确度2级。

计量功能由监控系统的测控单元实现。

各元件就地测量表计均利用测控或保护装置的所带显示功能，不再另设表计。

其中电能计量仅为内部考核使用。

在35kV进线侧设有0.2S级电流互感器、电压互感器可作计费专用电能计量。

（七）电站自动化系统

1、系统概述

电站自动化系统采用分布式的微机控制终端，通过RS485总线连接各微机控制终端，经通讯管理机发送至主机进行集中监测、控制、闭锁、显示等功能，主机设有人机操作界面。

微机控制终端安装在每个间隔单元。

通讯管理机留有两个采用通信规约IEC60807-5-101的接口，实现远方调度中心与本站监控后台的调度与监测，同时通讯管理机留有与厂区中央控制室DCS的通讯接口，实现本站与厂区高压开关站的监测。

详见微机综合操作系统框图。

2、系统配置

采用分层分布式结构，上层为系统管理层，由监控汇集单元、监控接口等组成。

实现遥测、遥信、遥控（遥调）、运行管理等功能。

下层为交流数采、监控、保护及保护管理系统，每个单元独立自成一体。

设有主变压器单元、10kV线路单元和电容器单元、交流所用电系统、直流系统及其他自动装置。

10kV线路和电容器组的监控、保护均安装在配电装置的开关柜上，缩短了二次电缆长度，减轻干扰和电流互感器二次负载。

各单元间采用通讯互联。

3、主要功能

（1）自动化系统的硬件和软件采用标准化、模块化设计，配置灵活、扩充性好，具备在线自诊断和自恢复功能，便于检修和维护。

（2）提交交互式软件生成数据库，显示画面、报表，控制流程修改等一系列支撑软件，便于现场修改和扩充。

（3）汉字化、多种字符、多彩、多窗口显示，具有友好人机界面，便于运行人员掌握和操作，实现画面、数据显示，数据修改，诊断检测，并根据需要打印各种信息和报表。

（4）数据处理、记录及设备管理。

（5）能实现调度与管理，能对保护及其他装置动作记录和变电所运行的各种电气参数及各专业的历史数据进行存储、统计、处理。

建立完善的运行操作、设备管理档案。

（6）当电力系统和运行设备发生故障，继电保护或自动装置动作，断路器跳闸，自动顺序记录；当设备运行异常，测量值超限时，自动报警显示打印记录。

（7）通过主机采集到的各操作对象的状态实时信息（包括断路器、隔离开关等），按防误操作规则，生成符合安全运行的操作票。

（8）可与远方调度中心通信。

（9）数据实时采集

监控终端实时采集模拟量、状态量、脉冲量。

模拟量主要采集：

各级母线电压；线路、主变压器、电容器组的电流和功率；变压器的上层油温；直流系统及所用电系统的电压、电流等参数。

状态量主要采集：

断路器、隔离开关双位置状态；有载调压分接头开关位置；各种保护异常或动作状态。

脉冲量：

由电能表输出脉冲信号，采集后累计或按峰、平、谷时段分段累计。

通过数字通信传递。

（10）远方和就地操作、控制

系统的控制端可实现远方控制、操作。

此外为考虑总降压站事故状态的应急处理，在配电装置开关柜或配电装置侧保留就地控制手段。

就地控制作为远方控制的备用手段，就地控制和远方控制设置闭锁。

4、遥测量

（1）35kV进线三相电流

（2）主变压器10kV侧三相电流

（3）主变压器10kV侧电能及有功功率、无功功率

（4）35kV线路电压

（5）10kV母线电压

（6）10kV出线一相电流

（7）10kV出线有功电能及无功电能量

（8）10kV电容器三相电流

（9）10kV电容器无功功率

（10）交流所用电压

（11）直流系统电压

5、遥信量

（1）主变压器10kV侧断路器位置、手车位置信号

（2）主变压器有载分接开关位置信号

（3）主变压器及有载分接开关瓦斯动作信号

（4）主变压器差动保护动作信号

（5）主变压器后备保护动作信号

（6）主变压器过负荷信号

（7）主变压器压力释放动作报警信号

（8）主变压器10kV侧断路器操作机构故障或弹簧未储能信号

（9）主变压器超温信号

（10）主变压器油位信号

（11）35kV线路及断路器、隔离开关位置信号

（12）35kV线路及断路器操作机构故障信号

（13）10kV线路及分段断路器、手车位置信号

（14）10kV线路保护动作信号

（15）10kV线路及分段断路器弹簧未储能信号

（16）10kV电容器断路器、手车位置信号

（17）10kV电容器保护动作信号

（18）10kV电容器断路器弹簧未储能信号

（19）35kV信号控制回路断线信号

（20）10kV信号控制回路断线信号

（21）直流电压异常信号

（22）充电装置故障信号

（23）UPS异常信号

（24）所用电失电信号

（25）火灾报警信号

6、遥控量

所有35kV、10kV断路器的分、合；

7、遥调量

主变压器有载分接开关调整

（八）微机保护及自动装置配置

1、主变压器

主保护配置差动保护和变压器重瓦斯保护（包括本体和有载调压装置）。

后备保护中35kV侧配置复合电压闭锁过流保护和过负荷保护；10kV侧过流保护。

中性点配置零序电流保护和零序电压保护。

其他保护配置轻瓦斯（本体和有载调压装置）保护和油位（本体和有载调压装置）以及压力释放阀动作报警。

2、10kV线路

10kV线路配置过流保护、速断保护、限时速断保护。

3、电力电容器组

电力电容器组配置限时速断保护、过流保护、过电压保护。

（九）直流系统

变电所自动化系统要求配置安全可靠的直流电源，采用单蓄电池组，开关电源模块化设计，n+1冗余组合整流模块，低压自动均流技术，保证了系统的可靠运行。

蓄电池选用150Ah，直流电压220V。

选用交流双电源供电。

直流柜选用智能型控制直流电源柜，监控部分采用集散方式对系统进行监控，充电柜、馈电柜的运行参数、充电模块运行参数分别由配电监控电路和模块监控电路采集处理，上报给监控模块。

可通过人机交互操作方式对直流系统进行设置和控制，另外还可接入远程监控。

监控模块还能对每个充电模块进行均/浮充控制，限流控制等，以保证电池的正常充电，延长电池寿命。

（十）电缆设施

电力电缆选用铜芯电缆，控制电缆选用铜芯控制电缆。

户内电缆敷设采用沿电缆沟敷设，电缆出户外采用电缆桥架方式。

电缆防火延燃措施，按GB50217《电力工程电缆设计规范》中电缆防火和阻止延燃措施设计。

四、土建部分

（一）设计原始资料

建筑物按地基承载力标准值fX=3500kPa考虑基础工程量。

具体施工时根据其地质报告复核验算基础设计，必要时可做修改。

根据相关资料总降压站所处位置地震强度:

<8级（“里克特”等级），本设计建筑物按8度抗震设防烈度设计。

（二）所区布置与交通要求

总降为新建，总降四周设有环行道路，并设有专用道路与厂区路网连通，道路宽为4.5米，满足大于3.5m的消防通道要求。

也利于安装时设备的运输和日常运行时设备的维护。

（三）建筑

总降压站一层内设10.5kV配电室、电容器室、变压器室。

二层内设35kV配电室、控制室。

总降压站一层10.5kV配电室内设有电缆出口。

站内中压配出电缆均由此通往各电气室。

二层35kV配电室层高7.0m，一层10.5kV配电室层高5.1m，两端设有主辅楼梯。

外墙面采用防水涂料,一般性房间内墙面、平顶采用白色丙烯酸涂料粉刷，配电室等房间采用白色无机涂料。

控制室、配电室采用轻钢龙骨防火吊顶，二层35kV配电室、一层10.5kV配电室采用普通水磨石地面。

主变压器门设7m宽金属网格门。

主变压器室利用金属网格门自然进风；35kV配电室及10.5kV配电室设低噪音轴流风机作为事故排风机。

（四）采暖通风

控制室设置空调器。

五、消防安全部分

总降消防措施:

事故油池：

在总降压站旁设有事故油池，当主变压器发生故障时，可将变压器漏出的油排除变压器室外。

油池容量能容纳变压器100%油量。

35kV配电室、变压器室、10.5kV配电室等处根据要求设干粉灭火器。

施工完成后，所有的开关柜及控制柜底部、电缆沟出口等均要求作防火封堵。

施工完成后，变压器室外侧设灭火的砂池，同时在35kV配电室、10.5kV配电室等处设挡鼠板等利于安全运行的措施。

六、设计规范

GB50059-92《35～110kV变电所设计规范》

GB50057－94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）

GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》

GB50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》