全厂供电系统解析.docx

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全厂供电系统解析

全厂供电系统

11.1投标范围和分工

本次投标电气专业工作范围包括：

110千伏总变电所10千伏部分，各个10千伏变配电所、分变电所，各生产装置和辅助装置的供配电，继电保护和自动装置、电气控制、电气照明、防雷接地及防静电接地等。

电气系统交接点在110千伏总变电所主变压器低压端。

主变压器及110千伏部分属业主工程范围。

11.2设计依据和设计采用的标准、规范

（1）建筑设计防火规范（GB50016-2006）

（2）石油化工企业设计防火规范（（GB50160-2008）

（3）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-1992）

（4）建筑物防雷设计规范（GB50057-2000）

（5）供配电系统设计规范（GB50052-1995）

（6）10kV及以下变电所设计规范（GB50053-1994）

（7）低压配电设计规范（GB50054-1995）

（8）通用用电设备配电设计规范（GB50055-1993）

（9）电热设备电力装置设计规范（GB50056-1993）

（10）3～110kV高压配电装置设计规范（GB50060-2008）

（11）35~110kV变电所设计规范（GB50059-1992）

（12）电力装置的继电保护和自动装置设计规范

（GB/T50062-2008）

（13）电力装置的电测量仪表装置设计规范（GB50063-2008）

（14）电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）

（15）并联电容器装置设计规范（GB50227-1995）

（16）建筑照明设计标准（GB50034-2004）

（17）交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）

（18）交流电气装置的接地（DL/T621-1997）

（19）化工企业腐蚀环境电力设计规定（HG/T20666-1999）

（20）化工企业静电接地设计规程（HG/T20675-1990）

11.3电源状况

本工程的外电源采用双电源，电源电压均采用110千伏，由当地就近的区域变电站引入。

以上区域变电站供电容量较大，供电可靠性高，完全可以满足本工程用电负荷要求。

另外，根据热能综合利用原则，本工程自备热电站设置一台6000千瓦的发电机组，发电机出口电压为10千伏。

11.4用电负荷

11.4.1用电电压要求

电动机，＞200kW,AC10kV，3相，50Hz

电动机，≤200kWAC380V，3相，50Hz

照明及其他AC220V，单相，50Hz

直流电源DC220V

11.4.2用电负荷

本工程生产装置主要为型煤及原料煤储运、煤气化装置、煤气净化及氨合成、硝酸装置、氢氨回收、甲醇精馏等，公用工程及辅助装置主要有锅炉房及热电站、锅炉备煤除灰排渣、脱盐水站、冷冻站、全厂供水、循环水、污水处理、空压制氮站、消防站等。

这些装置属连续化生产过程，用电设备大部分为二级负荷，对供电可靠性要求较高。

通过对用电负荷统计分析计算，本工程用电负荷有功需要容量58337千瓦，无功需要容量16278千乏，视在需要容量60566千伏安，功率因数0.97。

其中10千伏电机76台，单台最大容量5000千瓦；380伏低压电机800余台，单台最大容量200千瓦。

详见全厂供电负荷表。

全厂用电负荷中，DCS系统及变电站微机综合自动化系统等为特别重要的一级负荷，由UPS不间断电源供电；汽轮机事故润滑油泵，四合一机组事故油泵、盘车电机等为一级负荷，由直流电源或EPS供电；消防设施由双电源供电；全厂用电负荷大部分为二级负荷，由双电源或双回路供电；其余为三级负荷。

根据以热定电原则，本工程锅炉房设二台80t/h三废混燃锅炉，配1台6000千瓦背压式汽轮发电机组。

正常发电6000千瓦。

因此，当发电机组正常运行时，需系统供电52337千瓦。

发电机组不向系统供电。

11.5全厂供电系统

11.5.1供配电系统

根据用电负荷性质分析和用电负荷计算统计，以及用电负荷的分布情况，并结合外部供电条件，按照技术先进可靠，运行灵活方便，较好的性能价格比，环保节能等原则，设计全厂供配电系统方案如下概述：

全厂设110千伏总变电所一座，3台31500千伏安主变压器2开1备，分列运行。

110千伏系统单母线分段接线。

主变压器及110千伏系统属于业主工程范围。

10千伏配电装置室内安装，单母线分段形式。

设两路联络线与热电站10千伏系统连接。

总变电所10千伏Ⅰ、Ⅱ段母线向各10千伏变配电所、醇烷化变电所、硝酸变电所、消防变电所、生活区变电所及联碱配电所供配电。

同时，氢氮压缩、硝酸循环水、醇烷化、氨合成、PSA-CO/H2等装置的10千伏电机等高压用电设备（24台）亦由总变10千伏系统直配。

根据生产装置特性，用电负荷分布等因素，拟在全厂共设置3个10千伏变配电所和若干分变电所。

深入用电负荷中心的各变配电所均采用10千伏双电源进线，单母线分段接线形式，担负所辖装置区域的10千伏用电负荷，进线均按一回路故障时，另一回路能带100%负荷。

各变配电所附设的2台配电变压器分列运行，低压单母线分段接线，担负邻近的380伏用电负荷。

各配电变压器的容量均按一台故障时，另一台变压器基本能带起全部负荷且能带起所有的一、二级负荷来选择，能够维持生产运行的用电要求。

根据用电负荷的具体分布情况，部分装置还设有低压配电室。

11.5.1.1净化变配电所

净化变配电所10千伏双电源经电缆引入，单母线分段接线，为联碱压缩、制氢压缩、制氢增压、冷冻站、变换及冷却、变换气脱硫、合成循环水等20台高压电机配电，内设2台1600千伏安变压器，担负合成氨联碱主控楼、合成循环水、冷冻站、联碱压缩、制氢压缩、制氢增压、氢氮压缩、变换及冷却、变换气脱硫、PSA脱碳、油回收等低压用电负荷。

11.5.1.2造气变配电所

造气变配电所10千伏双电源经电缆引入，单母线分段接线，为煤气化、空气鼓风、型煤、半水煤气脱硫、造气循环水等30台高压电机配电，内设2台2000千伏安变压器，担负半水煤气脱硫、造气循环水、脱硫循环水、空压制氮站等低压用电负荷。

气化变电所10千伏双电源引自造气变配电所，内设2台2000千伏安变压器，担负型煤及原料煤储运、煤气化、空气鼓风、气柜等低压用电负荷。

11.5.1.3锅炉变配电所

锅炉变配电所10千伏双电源经电缆引入，单母线分段接线，为锅炉房7台高压电机配电。

热电站发电机经电缆与10千伏I段母线连接。

变配电所内设2台1600千伏安变压器，担负锅炉房、锅炉备煤、锅炉除渣、锅炉除灰、脱盐水站等低压用电负荷。

11.5.1.4醇烷化变电所

醇烷化变电所10千伏双电源引自总变10千伏I、II母线，内设2台1250千伏安变压器，为醇烷化、氨合成、甲醇精馏、PSA-CO/H2、氢回收等低压用电负荷供电。

11.5.1.5硝酸变电所

硝酸变电所10千伏双电源引自总变10千伏I、II母线，内设2台1250千伏安变压器，为稀硝酸、浓硝酸、硝酸罐区、硝酸循环水、硝酸车间办公楼、氨库、甲醇罐区、装卸站、氨水库、工业氨水等低压用电负荷供电。

11.5.1.6消防变电所

消防变电所10千伏双电源引自总变10千伏I、II母线，内设2台1000千伏安变压器，为给水加压站、消防站、电仪修、污水处理等低压用电负荷供电。

11.5.1.7生活区变电所

生活区变电所10千伏双电源引自总变10千伏I、II母线，内设2台630千伏安变压器，为辖区内低压用电负荷供电。

11.5.2中性点接地方式

10千伏中性点不接地

0.4／0.23千伏中性点直接接地（TN-S）

11.5.3变电所的布置

总变电所10千伏配电楼双层结构，一层为电缆间，二层是10千伏配电室和10千伏电容器室。

净化变配电所和造气变配电所，分设在相应装置区域内。

都是二层结构，一层为电缆间，二层为10kV配电室、干式配电变压器及低压配电室、控制室，以及部分辅助房间。

锅炉变配电所布置在热电站主厂房的0米层的B-C列。

高低压开关柜、配电变压器、直流屏等均安装在此房间内。

各分变电所均是单层结构，干式配电变压器和低压配电装置安装在同一房间。

11.5.4电气测量

－10千伏系统利用综保的电参数测量功能

－变压器低压侧（低压进线）设多功能电参数测量表1只

－低压母联开关装设电流表1只

－低压出线电流在100安以上设电流表1只

－低压电动机容量在45千瓦及以上设电流表1只

－生产工艺需要经常监视运行状态的电动机无论容量大小均设电流表1只

11.6重要设备选择

－10千伏配电装置选用金属封闭移开式中置真空开关柜KYN28-12A。

国产VJ12系列真空断路器，配弹簧储能操动机构，分断能力31.5kA等级。

－配电变压器，SCB1010±2X2.5%/0.4千伏D,yn11

－低压配电柜MNS，内设CM系列低压断路器等国产优质元件

－车间配电室动力配电箱，XL-21

－直流屏、UPS及EPS选用国产名优产品

11.7主要电力设备和线路的继电保护自动装置

11.7.1继电保护

－10千伏线路：

装设速断、过流、单相接地保护。

－配电变压器：

装设速断、过流、过负荷、温度及单相接地保护。

－高压异步机（小于2000千瓦）：

装设速断、过负荷、过热、不平衡、低电压、单相接地保护。

－高压异步机（大于等于2000千瓦）：

装设纵联差动、过负荷、过热、不平衡、低电压、单相接地保护。

－高压同步机（大于等于2000千瓦）：

装设纵联差动、失步、过负荷、过热、不平衡、低电压、单相接地保护。

－10千伏电容器：

装设速断、过流、过负荷、过电压、欠电压不平衡电压、单相接地保护。

－发电机：

差动保护、高频/低频保护、复合电压闭锁过流、过/低电压、欠电压、失磁保护、速断、逆功率保护、发电机另设转子一点接地、二点接地保护。

11.7.2自动装置

变电所10千伏及低压母线分段处分别设置设TPM-300/310无扰动稳定控制装置。

无扰动稳定控制装置均可解除。

11.7.3同期装置

微机自动同期装置既可用于发电机差频并网，又可用于线路差频和同频并网。

装置具有自动识别并列点断路器并网性质的功能，在差频并网时精确的数学模型确保装置能绝不遗漏地捕捉到第一次出现的并网时机，并精确地在相角差为零度时完成无冲击并网。

也可实现无逆功率并网。

11.7.4微机变电站综合自动化系统

本工程所有高压设备的监控及保护采用全微机分层分布式监控及保护系统，要求功能完善，各项性能制表符合国标标准。

（1）监控功能

对主要设备的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、频率、温度等主要参数进行实时采集、分析、处理、显示、打印、记录，便于了解系统运行情况及早期发现设备异常及故障。

通过CRT显示主接线、开关状态、各种曲线、图表及变位，并能显示故障后的历史画面。

可通过键盘或鼠标，按编码进行闭锁，并进行模拟操作、调试及正式操作。

（2）监控设置

本工程采用分布式结构，操作员/工程师站是系统的主站。

采用先进的PROFIBUS总线通讯网络，可与多个现场操作站联网。

现场操作站根据其所监控保护的高压柜用途的不同，选用不同的微机系列保护装置。

保护装置为智能型，每个保护装置都具有独立的CPU、数采模块等，对高压柜的电流、电压等进行实时采集、处理、计算。

并送入主站。

保护与监控既统一又相互独立，具备四遥功能。

全厂建立统一的（包括重要低压智能装置）电力微机综合自动化系统。

11.8电力设备过电压保护

对10千伏系统，为限制操作过电压及大气过电压，采用氧化锌组合式过电压保护器。

对于0.4千伏系统，分级采用电涌保护器保护。

本工程可产生谐波危害的电气设备很少，谐波完全能够控制在国家标准允许值内。

11.9操作电源及直流系统

变电所高压用电设备的操作、保护电源采用直流220伏。

直流电源选用阀控式密闭铅酸蓄电池。

充电装置均选用多个220V智能高频开关电源模块组成N+1冗余模式热备系统。

直流屏选用智能型控制直流电源屏，运用微机技术对蓄电池、电源模块等装置实现智能化实时管理，并设有通信控制接口，实现直流系统的四遥功能。

总变电所2X120Ah，净化变配电所65Ah，造气变配电所65Ah，锅炉变配电所300Ah。

低压用电设备操作保护电源采用交流220伏。

11.10生产装置的环境特征及配电设备材料选择

本工程中煤气化装置、合成氨装置、硝酸装置等区域属于爆炸危险环境，详见爆炸危险区域划分图。

型煤、原料煤及燃料煤储运等为多粉尘环境，合成氨、硝酸等装置为腐蚀环境。

根据工艺装置的环境特征，电气设备选择相应的防爆和防腐型产品。

电缆选用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯阻燃型，电缆桥架采用梯级式复合玻璃钢电缆桥架。

11.11动力用电的操作和保护

低压用电设备的保护采用低压断路器、接触器、熔断器、电动机综合保护器等相应的组合作为短路、过负荷、断相、欠压、堵转及漏电保护。

功率≥45kW的电机和重要电机现场安装电流表。

在各主要装置区，选择能适应本车间环境特征的检修箱或检修插座。

任何一点距检修箱的距离≤40米。

原料煤及燃料煤储运工艺流程长，联锁复杂，分别采用独立的PLC控制系统。

基本设计原则如述：

控制方式分为集中连锁与就地解锁两种。

正常开车时，设备按逆物流方向逐台顺序起动，正常停车时，设备按顺物流方向逐台延时顺序停车。

各重要生产岗位与系统控制室设联络信号，系统控制室可通过PLC及CRT对本系统所有生产设备的运行状况及各种料位仓位等进行监视监控。

PLC主机设置在系统控制室，计算及软件操作并配大屏幕彩显器（CRT），取代控制台模拟屏。

11.12照明

根据厂房结构特征分别设正常照明、事故应急照明。

照明电源电压采用交流220伏，一般检修照明及环境恶劣场所电压为36伏。

在关键部位及疏散通道，设事故应急疏散照明。

所有装置区均选用能适应本环境特征的灯具及开关。

照明光源以气体放电灯为主。

照明系统控制：

户外生产装置采用在照明配电箱处集中控制，室内生产场所根据需要在照明配电箱处集中控制或就地控制，办公楼、变电所等场所就地控制，厂区路灯采用光控装置集中控制。

照明线路均采用导线穿钢管敷设。

11.13配电线路

配电线路采用放射式方式。

电缆沿电缆桥架敷设，局部穿钢管埋地或明配。

10千伏电力电缆沿单独的电缆桥架敷设，低压电力电缆与控制电缆在同一电缆桥架内敷设时用隔板分开。

11.14防静电、防雷及接地

所有工艺生产装置，按要求做防静电接地。

接地点一般不少于两点。

总变电所装设4座独立避雷针防直击雷保护，每根避雷针单独接地，接地电阻小于10欧姆。

总变电所内所有建构筑物及户外电气设备均在避雷针的保护范围内。

变电所、各生产装置按第二类防雷建构筑物设计，其它设施按第三类防雷建构筑物设计。

各厂房屋面采用避雷带或避雷网作为防直击雷措施。

电气设备的工作接地、保护接地、防静电接地以及防雷接地共用接地极，接地电阻≤4欧姆。

DCS系统及电信设备的接地应满足其特殊要求。

11.15主要节能措施

所有电气设备及材料均采用低损耗的电气设备和材料。

根据工艺要求，对部分用电量变化较大的用电负荷采用变频器调速控制。

11.16电修

本工程电修控制在中小规模，电修设施统一在电仪修厂房。

电修设备的采购及安装属业主工程范围。