华银铝热电厂华银铝的外部供电电气专业.docx
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华银铝热电厂华银铝的外部供电电气专业
华银铝热电厂华银铝的外部供电电气专业
一.电气工艺系统简介
1．系统简述
华银铝的外部供电由百色500KV变电站引2回220KV线路至德保220KV变电站，再由德保220KV变电站引2回220KV线路至热电厂的220KV总降压站。
热电厂的供电系统对华银铝全公司的供电网络〔除靖西矿山110kv系统外〕进行供电，供电范畴包括有1座220kV开关站、11座10kv高压配、3台汽轮发电机组、德保矿山的35kv系统和各厂的低压配电系统。
靖西矿山110kv系统由靖西110kv的万吉变电站供电。
全厂总变电站布置在厂区南部，热电厂主厂房以东，总变电站内共有主控楼、10kV总配、10kV无功补偿装置、变压器、露天开关站、消防泵站等。
热电厂有25MW背压式汽轮发电机组二台，8MW高背压式汽轮发电机组一台。
由因此背压式汽轮发电机组，其出力要紧决定于蒸发车间的用汽量。
依照生产用汽平稳后，二台25MW发电机出力只能达到42.5MW〔额定出力的85%〕，年发电量约为3.18亿度，一台6MW发电机出力只能达到5.4MW〔额定出力的90%〕，年发电量约为0.41亿度。
发电机所发功率全部进入厂内10kV系统，不足部分由电网通过两台63MVA、220/10.5kV降压变压器供给，即使发电机由于某种缘故不能发电，变压器有能力供给全部厂内10kV负荷，保证了供电的可靠性。
2.用电负荷情形
2.1供电范畴内用电负荷表〔年产160万吨氧化铝〕
表7-1用电负荷表
序号
用电单位名称
计算负荷
备注
有功功率〔kW〕
无功功率〔kVAr〕
视在功率〔kVA〕
1
1P原料磨区域
14227.6
10134.2
2
2P1溶出，蒸发区域
6795.5
6148.1
3
2P2溶出，蒸发区域
10158.5
8983
4
3P1分解分级区域
9869.8
9260.9
5
3P2分解分级区域
12750.5
11836.7
6
4P焙烧区域
7784.9
6872.3
7
5P1，5P2热电厂区域
19066
16181
9
6P热电空压站区域
4249.4
3234.9
10
7P煤气站区域
5120.1
4070.2
10
所用变
243.1
242.1
11
矿山〔德保矿山〕
4462
2057
12
全厂照明
50
24
合计
94777.4
79044.4
计入同时系数
KY=0.95
KY=0.95
85299.7
75092.2
113643.6
Cosφ=0.75
电容补偿
-40000
补偿后
85299.7
35092.2
92236.1
Cosφ=0.92
变压器损耗
1844.7
9223.6
2×63000kVA
220/10kV
电力变压器
折合220kV侧
87144.4
44315.8
97765.2
Cosφ=0.9
耗电量
566439k-kWh
2.2电力负荷平稳
根椐热力平稳,为节约能源，热电厂的两台背压式汽轮发电机组，其容量为25MW，一台6MW高背压式汽轮发电机组，发电机组电压采纳10kV，接于总配电所10kV母线上并网。
电力负荷平稳如表7-2。
表7-2电力负荷平稳表
名称
发电量
氧化铝及配套用电
电力平衡
单位
MW
k-kWh
MW
k-kWh
MW
k-kWh
氧化铝厂及配套工程
87.14
566439
三台发电机运行〔系统最大运行方式〕
47.89
359181
87.14
566439
39.25
207258
一台25MW发电机运行（系统最小运行方式）
21.25
159375
87.14
566439
65.89
407064
注：
电力、电量平稳栏表示从电力系统应补充的电力和电量。
2.3负荷性质
氧化铝生产的特点是碱性湿法生产，连续性强，一旦全厂停电会发生料浆沉淀，生产陷于瘫痪，因此要求停电不超过20分钟。
热电厂锅炉的特点是连续供给氧化铝厂蒸汽，一旦锅炉停电，氧化铝生产不正常，引起压力容器中的料浆倒灌，发电机不能运转；给水泵停电，将造成锅炉烧干；燃烧系统停电将使锅炉炉膛产生正压，破坏炉墙，危及设备及人身安全。
鉴于上述特点，因此氧化铝厂的分解槽搅拌装置电机、全厂循环水系统、赤泥输送泵，热电厂的锅炉送,排风机、给煤〔粉〕机、磨煤机、凝聚水泵和循环水泵，煤气站的鼓风机、排风机等设备均为一级负荷；修理设施及氧化铝包装堆栈为三级负荷；其余为二级负荷。
其中一级负荷约占30%，二级负荷占60%，其余为三级负荷。
3.供电系统
3.1供电电压等级
氧化铝厂一期供电电压等级为外部供电电压220kV；
厂内配电电压等级：
35kV电压供矿山；10kV电压供厂内各分配电所。
厂内各车间、工段低压用电为380/220V。
3.2主接线方式
220kV配电装置采纳单母线分段结线，分9个间隔，即：
两回进线；两回主变馈线；两回电压互感器；一个母线分段及两回备用间隔。
当任一母线检修或故障时，另一段母线可带氧化铝厂全部负荷。
热电厂总变配电所安装有两台SFPZ10-63000KVA的主变及两台SFZ10-6300KVA的升压变压器。
总配电所的35kV升压变为变压器线路组方式，在35kV侧设有断路器。
10kV总配电室采纳双母线分段结线，两段工作母线，一段备用母线。
正常运行时，负荷分别接在两段工作母线上，当任一工作母线故障或检修时，将该段负荷倒换到备用段母线上。
操作灵活供电可靠性高。
在10kV总配双母线馈出线加装线路电抗器以限制短路电流和坚持要求的残余电压，提高了供电可靠性。
全厂共设十个10kV配电所〔见下表〕：
编号
配电所名称
1P
原料磨区域10kV配电所
2P1
1#蒸发、溶出10kV配电所
2P2
2#蒸发、溶出10kV配电所
3P1
1#分解分级10kV配电所
3P2
2#分解分级10kV配电所
4P
烧10kV配电所
5P1
1#热电厂主厂房10kV配电所
5P2
2#热电厂主厂房10kV配电所
6P
热电厂空压站10kV配电所
7P
煤气站10kV配电所
10kV总配工作母线I段连接一台25MW低背压式汽轮发电机组和一台6MW高背压式汽轮发电机组；II段连接一台25MW低背压式发电机组。
每段母线设一回馈线供接地变，包括自动跟踪补偿的消弧线圈及所用变；二回供补偿电容器组；一回供6.3MVA、10/35kV升压变对矿山供电。
I段设十一回、二段设十回馈线分别对1P、2P1、2P2、3P1、4P、5P1、5P2、6P、7P配电所供电并留有备用回路。
10kV配电所对10kV高压电机及10/0.4kV车间变电所动力变压器供电。
2台10/35kV升压变采纳变压器线路组对矿山供电，线路为电缆出线的架空线路方式。
氧化铝厂对一、二级负荷配电采纳放射式供电，当变配电所一段母线故障或检修时，另一段母线能保证对全部负荷供电。
车间变电所一台动力变压器检修或故障时，另一台动力变压器能保证对全部负荷供电。
焙烧炉的ID风机变压器的电源采纳双电源供电。
3.3供电系统配置情形
220kV配电装置采纳户外配电装置，单母线分段结线。
设电源进线两回，220kV出线两回，母联一回，电压互感器两回，为二期年产160万吨预留两回出线间隔。
10kV总配电所为二层配置：
一层为电抗器室，二层安装10kV双母线高压开关柜。
十个分配电所为双层配置：
一层为电缆夹层，二层安装高压开关柜。
主操纵楼在220kV配电装置一侧，为三层建筑物。
一层为所用电、修理间、办公室，二层为电缆夹层，三层为主控室、办公室。
主控室内装有220kV及35/10kV配电装置和发电机的操纵屏、计量监控及模拟屏、爱护屏、直流屏等。
对220kV总降压站、主厂区各10kV配电站母线热塑，并有防烟火、防小动物、防水、防潮、防尘、防雷、良好通风功能；
3.4供电运行方式
3.4.1系统简图
3.4.2运行方式
运行方式I：
一台主变供电，10kV分段断路器闭合，三台发电机同时运行；
运行方式II：
两台主变供电，220kV及10kV分段断路器断开。
3.5要紧设备选型
3.5.1配电装置
1〕220kV配电装置
断路器：
LW25-252/3150-50A252kV3150A额定开断电流40KA
电流互感器：
LGBJ-220220kV6（2X800/1A）0.2/0.5/5P/5P/5P/5P
电流互感器:
LGBJ-220220kV5（2X300/1A）0.5/5P/5P/5P/5P
电流互感器：
LGBJ-220220kV4（2X500/1A）0.5/5P/5P/5P
电压互感器：
SVS-245220/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1kV0.5/3P/3P
隔离开关：
GW7-252IIDW/2000A-50A252kV2000A
避雷器：
YH10WZ-192/500220kV
电力变压器：
SFPZ10-63000/220220±8X1.25%/10.5kVYn,D11
电力变压器：
SFZ10-6300/3535±8X1.25%/10.5kVYn,D11
2〕10kV配电装置
断路器：
ZN65A-12/4000-6312kV4000A额定开断电流63KA
断路器：
VD4（HS3110M）等同档次12kV630A额定开断电流25KA
断路器：
VD4（HS3110M）等同档次12kV1600A额定开断电流31.5KA
隔离开关：
GN22-10/200010kV2000A
隔离开关：
GN22-10/300010kV3000A
隔离开关：
GN22-10/500010kV5000A
干式空心限流电抗器：
XKGKL-10型电抗百分率：
6%
电力变压器：
S9-500～2000/10,10./0.4kV,500～2000kVA,Y,d11
3〕开关柜
10kV总配双母线高压开关柜：
GSG-1A固定式
10kV配电所高压开关柜：
KYN28〔GZS1〕金属铠装移开型
低压开关柜：
NGC〔MNX〕低压抽出式
3.5.210kV电缆配置
10kv总配电所馈出线：
配置有95，120，150，185，240平方毫米四种规格截面的电缆。
10kV分配电所馈出线：
配置有70平方毫米规格截面的电缆。
3.5.3所用变压器
10kV单相接地电容电流大约为100A左右，配置两台630kVA接地变压器，该接地变压器除供消弧线圈使用外，还兼供所用电。
3.5.4车间操纵设备
车间操纵设备防护等级，应按环境特点选择，并应符合以下原那么：
原矿仓，原料磨饲料室，焙烧工段，锅炉房等多尘场所采纳IP44以上的防护等级；
高压溶出，蒸发工段，分解过滤等潮湿，腐蚀性场所采纳IP55以上防护等级，并应满足防腐要求。
3.6功率因数补偿
全厂用电负荷自然功率因数大约为0.75，补偿至0.9以上所缺的无功容量为40000kVAR，考虑到热电厂发电机有提供无功功率的能力，以及发电机检修和出力等综合因数，10kV总配每段母线补偿容量为20000kVAR，采纳分组手动投切。
4.爱护装置
4.1220kV配电系统
4.1.1220kV电源进线：
由于该线路由广西电网公司配套建设，其爱护装置也由电网公司配置。
4.1.2220kV母线分段
母线完全差动爱护；
断路器失灵爱护；
母线充电爱护。
4.1.3220/10.5kV主变
1）防备变压器线圈和引出线多相短路及匝间短路的电流纵差动爱护；
2）防备变压器外部相间短路的复合电压闭锁过电流爱护〔后备爱护〕；
3）防备对称过负荷的过负荷爱护；
4）主变轻，重瓦斯，有载开关瓦斯，压力开释，温度等非电量爱护。
5）中性点装设零序电流，电压爱护。
以上①、②、⑤项及④项中重瓦斯爱护动作跳闸，③及④项中的轻瓦斯等动作信号。
4.235/10电力变压器爱护
1）防备变压器线圈和引出线多相短路及匝间短路的电流纵差动爱护；
2）防备变压器外部相间短路的复合电压闭锁过电流爱护〔后备爱护〕；
3）防备对称过负荷的过负荷爱护；
4）升压变轻，重瓦斯，有载开关瓦斯，压力开释，温度等非电量爱护。
以上①、②项及④项中重瓦斯爱护动作跳闸，③及④项中的轻瓦斯等动作信号。
4.310kV总配配电系统
4.3.1发电机
1）防备发电机定子绕组及其引出线短路的纵差动爱护；
2）防备连接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，带时限动作的接地爱护；
3）防备发电机外部短路的复合电压启动的过电流爱护；
4）防备对称过负荷的过负荷爱护；
5）防备发电机励磁回路一点及两点接地的爱护；
6）发电机自动灭磁，强行励磁及自动调剂励磁等装置。
以上①、②、③项爱护动作跳闸及灭磁开关跳闸，④项爱护动作信号，⑤项爱护一点接地爱护带时限动作于信号，两点接地爱护应带时限动作于停机。
4.3.210kV发电机母线
在每一段10.5kV发电机母线上装设一套不完全电流母线差动爱护。
4.3.310kV母线分段
装设电流速断和定时限的过电流爱护，动作跳闸，要和馈出线爱护相配合。
总降10kV母线增设完全母差爱护。
4.3.410kV母联
装设两相式电流速断爱护。
4.3.510kV馈出线
1）短延时电流速断爱护；
2）带时限过电流爱护，作后备爱护；
3）单相接地爱护。
以上①、②项爱护动作跳闸，③项爱护动作发信号。
4.3.610kV电容补偿的爱护
10kV电容补偿的爱护由成套装置配套。
4.410kV分配配电装置的爱护
4.4.1车间电力变压器
1）电流速断爱护，作为主爱护；
2）带时限的过电流爱护，作为后备爱护；
3）瓦斯爱护〔800kVA及以上变压器有此爱护；
4）过负荷爱护。
以上①、②及③项中的重瓦斯爱护动作跳闸，③、④项中轻瓦斯动作发信号。
4.4.2高压电动机
高压电动机容量在2000千瓦及以下时装设：
1）电流速断：
防备电动机多相短路爱护，当速断不满足时可装设纵联差动爱护
2）单相接地爱护；
3）过负荷爱护；
4）低电压爱护，装设原那么如下：
对自起动的I类负荷电动机，不装设低电压爱护，但装有自动投入装置的备用机械设备，应装设低电压爱护。
当电源电压短时降低或中断后又迅速复原，为爱护I类负荷电机的自起动，在其他电动机上应装设0.5秒时限的低电压爱护，当关于电压长期降低或消逝，依照生产要求，不承诺自起动的电动机，装设低电压爱护，经10秒时限动作跳闸。
以上①、②、④项爱护动作于跳闸，③依照符合特性，对生产过程中易发生过负荷的电动机装设，带时限动作于信号或跳闸。
100kW以上连续运行的电机均设微机型爱护。
4.4.310kV分段母联
装设电流速断爱护，仅在分段断路器合闸瞬时投入，合闸后自动解除。
4.5自动装置
发电机之间和电力系统之间并列运行，能极大地提高供电的可靠性，使供电质量和负载分配更为合理，因此，在系统上设有带闭锁的手动准同期和自动准同期两种装置。
在10kV侧设有电压断线的低周低压解列装置，解列点设在主变低压10.5kV进线侧。
为幸免外部电源解列后引起发电机过负荷及确保重要负荷供电，甩掉次要负荷，在10.5kV系统设有两轮低周减载装置。
厂区配电所及自用电配电所设有备用电源〝BZT〞自动投入装置。
5.电气测量及电能计量
5.1总降压变电所安装的测量表计
序号
名称
测量功能及参数
1
220kV电源进线
功率表、电度表有双向计量功能
U、I、kW、kVAR、kWh、kVARh、COSφ、f
2
220kV母线分段
U、I、kW、kVAR、KWh、kVARh、COSφ、f
3
发电机
故障录波、定子高阻接地监视、不对称运行监视、空载和短路过程自动记录、谐波监视等功能。
U、I、kW、kVAR、kWh。
kVARh、COSφ、f
4
220/10.5kV主变
故障录波，不对称运行监视，谐波监视等功能。
U、I、kW、kVAR、kWh、kVARh、COSφ、f
5
10kV总配馈线
故障录波，不对称运行监视，谐波监视等功能。
U、I、kW、kVAR、kWh、kVARh、COSφ、f
6
10kV总配母线分段
U、I、kW、kVAR、kWh、kVARh、COSφ、f
7
10kV总配馈线（电容补偿）
U、I、kVAR、kVARh、COSφ、f
8
10kV母线电压互感器
U
9
10kV总配馈线（所用变）
U、I、kW、kVAR、kWh、kVARh、COSφ、f
5.210kV分配电所配电装置测量表计
序号
名称
测量功能及参数
1
10kV电源进线
A
2
10kV母线分段
A
3
车间动力变压器
A、kWh、kVARh
4
10kV母线电压互感器
V
5
10kV高压电动机
A、kWh
5.3车间380/220V供电系统的测量表计
序号
名称
测量功能及参数
1
配电屏供给其他车间的馈出线回路
A、Wh
2
380/220V变压器回路
A、V、Wh、COSφ
3
≥55kW或工艺要求装设的小容量电动机
A
6．直流系统
6.1直流系统接线方式
直流额定电压为220V。
其供电方式为：
①采纳单母线分段，220kV系统爱护和操纵分开，间隔分开供电，10kV配电装置，用单独的双回路环形供电，正常时开环运行。
②事故照明回路，正常时由交流电供电，事故时自动切换到直流电源供电。
③其他直流用电，一样采纳单回路供电。
6.2直流设备选择
直流设备配置的是免爱护蓄电池成套微机型直流电源屏。
直流设备均带有微机通信接口。
总降压变电所配置的是150AH直流电源。
热电厂主厂房10kV配电所配置的是两台400AH直流电源。
其余各10kV分电所配置的是50AH直流电源。
7.过电压爱护及接地措施
7.1电气设备防止过电压的爱护措施
7.1.1220kV及35kV配电系统
①每回220kV进线设氧化锌避雷器一组；
②每段220kV母线设氧化锌避雷器一组；
③220/10.5kV主变高压侧氧化锌避雷器一组；
④220/10.5kV主变高压侧中性点设氧化锌避雷器一组；
⑤35/10kV电力变压器高，低压侧各设氧化锌避雷器一组。
7.1.210kV配电系统
10kV配电系统均为电缆线路，过电压的产生多属操作，切换网络产生，其爱护措施：
①10kV配电装置每段母线设氧化锌避雷器一组；
②10kV馈线断路器出线侧设过电压爱护器一组；
③发电机断路器侧设过电压爱护器一组，中性点设氧化锌避雷器一只。
7.1.310kV总配及热电厂配电所母线均设置消谐装置。
7.2接地措施
总降压变电所防止直击雷过电压采纳避雷线，避雷针，独立避雷针和避雷带爱护，总降压变电所设置接地网，接地网接地电阻小于或等于0.5欧姆。
8．操纵设备及操纵方式
8.1变电所综合自动化操纵系统
220kV配电装置、10kV总配〔10kV总配测控，爱护装置分别安装于各开关柜上〕和两台25MW、一台6MW发电机采纳自动化系统进行治理，所有操纵、爱护、计量、外表指示和信号系统将集中于主控室内集中组屏。
10kV分配电所为无人值守，均采纳微机智能爱护测控设备分别安装于各开关柜上，通过主控室综合自动化系统可对全厂各10kV分配电所进行监控。
综合自动化系统是一个运算机网络，采纳双前置通信治理机，双服务器，多后台操作职员作站，双以太网结构，以带远程通信接口的单元式SEL微机爱护装置和监控装置为核心。
整个系统采纳双光纤以太网联结，具有传输速度、抗干扰能力强、性能可靠、扩展容易等特点。
8.2热电厂操纵系统
热电厂三台发电机通过总变电所综合自动化系统进行监控、爱护、计量。
部分测量、爱护、联系信号进入汽机DCS系统，以实现发电机和汽机之间的相互联锁和操纵。
发电机辅机操纵、爱护信号进入汽机DCS集中操纵系统，五台锅炉用电设备进入相应的锅炉DCS操纵系统，正常时被控设备联锁由DCS系统完成监控。
所有电机在现场设有就地操纵箱，便于设备的调式和爱护检修，就地操纵箱上设有〝就地、检修、远控〞三位选择开关，正常时设为〝远控〞位，电动机的运行，故障等信号均送入DCS系统进行监控，并实现相关联锁操纵。
热电厂上煤系统采纳PLC操纵系统进行操纵，用电设备的运行，故障等信号均送入PLC操纵系统。
正常时由PLC系统进行联锁操纵，手动或检修时由就地操纵箱进行操作。
9.低压配电系统
在用电负荷较为集中的要紧车间变电所均配置两台10/0.4kV电力变压器，变压器接线组别为D，y11，中性点直截了当接地，220/380V接线采纳TN-S系统，低压配电对含有一，二级负荷的车间，配电系统为单母线分段，并设〝BZT〞备用电源自投装置，对只有三级负荷的一样车间，那么采纳单母线或单母线分段接线。
低压配电柜选用抽出式低压开关柜。
低压用电电气设备的连接按下述原那么进行：
热电厂锅炉配电为按炉分段，即五台锅炉为五段母线，每台锅炉的用电设备分别接到所属的母线段上；
汽轮机组的辅机电动机分别接到对应的母线上，但关于互为备用的电动机应采纳交叉供电方式，即一台电机接到本组母线上，另一台接到其他母线段上，此原那么也适应于其他车间；
公用性质负荷，相同用途的I类用电设备应分别接于不同的母线段上，但应尽可能集中。
为提高供电可靠性，电动机的供电以放射式为主。
单台的一级负荷用电设备〔如分解槽搅拌机〕采纳末级切换供电。
10.照明及防雷配置
10.1照明设计
10.1.1车间照明
①照明种类：
分为工作照明、事故照明及检修照明三种。
要紧车间设有工作、事故及检修照明。
事故照明不小于工作照明的10%，工作照明及事故照明由变电所不同的母线段供电。
热电厂、总降压变电所等重要事故照明场所的供电由蓄电池电源通过交直流切换装置来保证。
一样性生产的辅助车间及仓库等只设工作照明。
为了检修设备，一样在设备邻近装设220V检修插座，经手体式检修照明变压器提供检修照明电源，在潮湿环境或在金属良导体上检修时，其检修照明电压采纳12V，其他场所采纳36V。
②常用光源有白帜灯、日光灯、改进型高压钠灯。
从节约能源动身，优先采纳了高光效、长寿命的照明光源〔节能灯〕。
在蒸汽浓度较大的场所，采纳透雾能力高的高压钠灯。
安装高度高、事故时由蓄电池供电的照明灯采纳白帜灯。
办公室、化验室等采纳日光灯或白帜灯。
③灯具的选择：
灯具安装高度在6米以下时，一样选用配照型灯具；反之，一样选用深照型灯具；在有粉尘车间，选用防水防尘灯。
在有爆炸危险的车间或场所，应采纳防爆型灯具。
10.1.2厂区照明
露天堆场照明一样选用投光灯，其光源选用高压钠灯。
道路照明采纳热浸锌喷塑圆锥杆，改进型钠灯，用电缆埋地敷设。
道路照明采纳光电或时刻操纵器进行操纵。
10.2建筑物，构筑物防雷及接地
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