摘要：石灰窑区域的10kV供电用户包含石灰车间、二炼钢车间、气体公司、准备车间，相邻车间之间的供电存在交叉，现石灰车间10kV电源1路取自二炼钢动力配电室，另一路10kV电源取自1#变电站。二炼钢10kV架空线路停电检修时，二炼钢车间、气体公司东一级水泵房、准备车间及石灰车间无电源，相关车间需停产或投入保安电源。二炼钢架空线停电影响范围较大，停电时间由于受工艺影响，停电时间难以协调，且每次检修时间较短，检修质量难以保障。煤粉制备10kV电源取自石灰车间且单电源供电运行，长期运行高压设备得不到停机检修，供电可靠性得不到保障。其次,新上20万吨石灰窑项目(简称:新石灰车间)面临投产，新石灰车间投产后负荷增加较多，周边无高压配电室提供用电负荷，因此需综合考虑设计石灰窑区域供电规划方案。鉴于石灰窑区域供电系统中存在的问题,综合考虑石灰窑区域的选址位置及未来3-5年的发展规划，将新上20万吨石灰窑配电室作为中心配电室，该配电室接近石灰窑区域周边负荷中心、进出线方便，电源等级为10kV级，为屋内式，相邻车间的出线电源均采用双电源供电模式，建成后运行维护方便，解决目前石灰窑区域存在供电不合理的问题，因此从设备检修、安全出发，对石灰窑区域供电方案进行优化，满足供电需求。
关键词：10kV；双电源供电
一、配电室设计原则
根据配置合理和运行经济的原则，技术上依据国家供配电设计的相关规范，两路进线电源均取自集团公司4#变电站的10kV高压开关柜，分段运行，确保检修或事故状态下，任何一路高压承担100%的运行负荷，确保供电运行的连续性和可靠性。
二、主要技术工作
1、对石灰窑中心配电室进行选址。
中心配电室占地面积约70平方米,位置选取在新上20万吨石灰窑配电室，该配电室离旧石灰车间配电室直线距离约200米，离煤粉制备配电室直线距离约100米,从生产安全的角度考虑，采用10kV双电源供电,分段运行。
2、对供电方式进行设计。
根据石灰窑周边区域生产负荷的要求，中心配电室电源取自4#变电站4029、4004两个10kV出线间隔，分别供出10kV中心配电室的Ⅰ段、Ⅱ段电源。
3、对石灰窑周边区域的主要生产负荷进行统计。
统计石灰窑周边区域生产负荷的大小，对于新建石灰窑负荷采用需要系数法进行计算，石灰窑周边区域总生产负荷5000kW,石灰车间负荷约2000kW，煤粉负荷约1000kW，新石灰窑负荷约2000kW。
4、对高压电缆、桥架的敷设路径及选型。
高压电缆的敷设路径采用桥架通廊架空，由4#变电站敷设至中心配电室，距离约800米，高压电缆型号ZR-YJV22-3*185-8.7/15kV，额定载流量450A，桥架选用梯形，型号400*100*6000mm。
5、对高压柜的选型配置提出要求。
新石灰10kV配电室配置2面进线柜、2面PT柜、1面母联柜、1面隔离柜、2面变压器柜及4面出现柜，共计12面，微机保护选用南京南瑞继保电气有限公司PCS系列产品，并设置后台保护，直流系统选用免维护铅酸电池。
6、对中心配电室的厂房、配电柜布置提出设计要求。
配电室采用自然光和自然通风设计，力求最经济节能，配电室室内地面高出室外150-300mm，变压器室的地坪标高高出地面600mm，变压器采用油浸式变压器，室内照明采用LED节能灯具,变压器室与高配室单层布置，直线距离15米左右，高配室内配电柜单列布置,维护通道距离配电室北侧墙体1.2米,操作通道距离配电室南侧墙体1.8米,两侧通道1.0米；同时增加封堵、防小动物、火灾报警等措施。
三、供电系统及主要设备配置
1、通过对石灰窑区域的供电方式、运行负荷及设备选型，设计出中心配电室的一次系统图1如下：
2、开关柜要求
10kV高压开关柜的柜型选用金属铠装抽出式开关柜，10kV高压开关柜柜型为KYN28A-12，柜体尺寸为外型尺寸（宽×深×高=800*1500*2300mm），高压开关柜的柜体颜色为浅驼灰色（色标：GSB05-1426-2001 Y01），开关柜的结构保证工作人员的安全，且便于运行、维护、检查、监视、检修和试验，具体详见设计图纸。
3、母线结构要求
10kV柜内主母线裸露导体（主母线及分支母线铜排）包括连接部位均采用瑞侃热缩套管。10kV高压开关柜安全距离满足125mm，以确保设备的安全运行。柜体之间母线室加隔板，隔板采用3mm不锈钢板，防涡流。母线有表明相别的颜色，A、B、C相分别为黄、绿、红色。母线按长期允许载流量选择，且能承受相当于连接在母线上最大等级的断路器关合电流所产生的电动力。母线截面满足开关柜额定电流的要求。
图1 配电室的一次系统
4、断路器结构要求
(1)真空断路器，主绝缘采用固封式结构，操动机构采用模块化弹簧储能机构，为了保证产品的一致性和稳定性， 10kV真空断路器采用的真空灭弧室，进口品牌真空灭弧室，保证真空灭弧室的有效期不少于20年，推荐选用陕西宝光施耐德断路器。
(2)10kV系统断路器手车选用为中置式，互换性强、操作安全可靠，确保同一规格的断路器各配合尺寸及二次接线图一致，能互为备用。
5、接地母线结构要求
接地母线能承受断路器的瞬时及短时故障电流而不超过额定温升，如下:
(1)与接地母线连接的螺栓接头、搭接头和开关柜构架及接地端子用螺栓连接；
(2)沿所有开关柜的整个长度延伸方向设有接地母线，接地母线和开关柜构架及接地端子用螺栓连接或焊接固定，接地母线设有与接地网相连的固定的连接端子，并有明显的接地标志，接地主母排截面为30mm×10mm。
6、接地开关结构要求
接地开关由开关柜正面手动操作,接地开关采用快速合闸机构，具备短路关合电流能力,接地开关有机械位置指示装置。
7、互感器结构要求
电流互感器采用环氧浇注型单相式电流互感器;电压互感器采用环氧浇注型单相式电压互感器，其额定参数应与开关柜额定参数一致，且必须采取有效的消谐措施。
8、闭锁装置要求
为了保证开关柜和手车正确操作的程序性，开关柜设置有可靠的机械、电气联锁机构， 符合“五防”功能的要求。
图3 室内设施的布置情况
9、高压开关柜二次部分的技术要求
(1)要开关柜面板上安装开关柜智能测温操控装置SW-CW670，产品选用西安神威电气有限公司，并且具有自动加热除湿、温度控制防误操作语言提醒、通讯等功能，质保3年。(2)高压开关柜电源进线柜均安装有电流表及电能表，PT柜安装电压表，电源出线联络柜均安装电流表、电能表，智能电能表选用长沙威胜电子有限公司生产的DSSD331型三相电子式多功能表。(3)各高压配电室设二路电源进线、一台母联柜，系统要求二段母线分列运行，母联柜断开；当一段母线断电时，母联柜可以手/自动投入；当一段母线故障分闸时，母联柜不能合闸。
四、应用情况
（1）建成后的中心配电室高压配电柜配置情况如图2，室内设施的布置情况，包括空调、除湿机、鼠笼、鼠粘、温湿度计、灭火器、高压工具厨，断路器推车如图3。（2）中心配电室投运6个多月以来，期间集团公司发生了三次较大供电事故，对石灰窑区域的生产未造成影响,通过设备利旧、电缆路径优化实现直接经济效益10万元左右,保证了供电系统的安全运行，解决了石灰窑区域交叉供电的难题。（3）新石灰车间低压进线断路器采用延欠3S脱扣的智能断路器，能较好的解决防晃电的供电要求，同时增加低压无功补偿装置，使功率因数提高至0.98,线路电流降低20%，新石灰车间的年节电率在6%左右，预计年节电量50万kWh。
五、小结
本设计从配电室选址、供电方式、负荷计算、设备选型等方面综合考虑，对石灰窑区域供电方案进行优化，实现了供电优化与经济效益的双赢，方案的安全性、实用性、经济性较高，达到了预期的效果。
作者简介
谢春刚(1981-)，男，山东临沂人，2007年毕业于辽宁科技大学自动化专业，电气自动化工程师，现从事仪表自动化技术管理维护工作
冯 磊(1980-)，男，山东泰安人，2001年毕业于辽宁工程技术大学自动化仪表及应用专业，2015年获齐鲁工业大学控制工程硕士学位，高级工程师，现从事检测技术及自动化装置研究。
论文作者:谢春刚,冯磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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