西安市某厂区供配电系统设计

赵 卿

1 工程概况及设计范围

1.1 工程概况

本建设项目为新建工程,项目所在地为西安市蓝田县,分为生产区和辅助区,主要包括厂房、办公楼、宿舍楼、传达室、变配电所、水泵房、锅炉房等子项。

1.2 设计范围

根据建设单位的要求,对每个建设子项完成供配电设计,再根据每个建设子项的供电要求完成总体的电力外线设计。

2 设计依据

1)建设单位提供的工艺设备用电负荷数据、相关供电系统现状及其供电能力等资料。2)GB 50052-2009供配电系统设计规范。3)GB 50053-9510kV及以下变电所设计规范。4)GB 50054-95低压配电设计规范。5)GB 50055-93通用用电设备配电设计规范。

3 供配电系统

3.1 负荷等级

根据工艺资料说明及相关规范要求,除办公楼内的消防、弱电设备为二级负荷外,其余各子项内的用电设备均为三级负荷。

3.2 供电区域划分

供电区域的划分原则上根据项目的总图布置,按照低压供电半径(允许的线路电压损失)进行划分。

拟在厂区新建两座变配电所,分别为生产区和辅助区的子项供电,具体如下:1)1号变配电所:为厂区总变配电所,为 2号变配电所提供10kV电源,并为辅助区内的办公楼、宿舍楼、传达室、锅炉房及预留子项提供220/380 V电源。2)2号变配电所:为生产区内的厂房、水泵房及预留子项提供220/380 V电源。

3.3 供电电源及电压

3.3.1 负荷对供电的要求

本工程全部子项用电总负荷约为2864.4 kW,需在生产区、辅助区分别建设一座变配电所为各子项供电。办公楼内的消防设备、弱电设备均为二级负荷,需要两路电源供电。

3.3.2 供电现状及供电方案

1)供电现状。距离厂区较近的10kV变电站为位于厂区东南侧的市政变电站,备用容量约为3500kVA,可以满足本次项目的供电需要。2)供电方案。为了解决本次项目的供电问题,拟采取如下设计方案:为厂区引入一路10kV电源,由附近的市政变电站先用架空线路引来,导线选用规格为JKLYJ-10kV-3×150,长度约为3000 m;再用电缆埋地引入厂区,电缆选用规格为YJV22-10kV-3×240,长度约为600 m。

厂区10kV配电室拟设在1号变配电所内。

为了保证内二级负荷的连续供电,设置1台EPS电源作为备用电源。

3.4 高、低压配电系统接线形式及运行方式

1)10kV系统。厂区10kV配电系统采用单母线不分段接线。2)220/380 V系统。各个变电所以变压器为单位,均为单母线系统。2号变配电所正常情况下2台变压器同时工作,对于重要负荷各台变压器同时向其供电,每台变压器各带重要负荷的50%左右,各台变压器在故障情况下互为备用。母联配电柜的断路器与进线柜断路器联锁,当联络断路器投入之前必须有一台进线断路器退出合闸状态。

3.5 变配电所

1)1号变配电所。1号变配电所主要为辅助区内的办公楼、宿舍楼、传达室、锅炉房及预留子项提供220/380 V电源,设备总容量为906.0 kW,计算负荷约为470.5 kW。在1号变配电所内高压配电室设置8面10kV开关柜、1套站用直流操作电源和1套变电站综合自动化系统,高压开关柜选用KYN28-12系列柜,直流操作电源选用GZDW31-100/230微机型高频开关模块直流电源,变电站综合自动化系统选用微机综合自动化保护装置。在低压变配电室内设置1台630kVA的变压器。变压器选用干式变压器,低压配电柜选用GCS系列柜。

2)2号变配电所。2号变配电所主要为生产区内的厂房、水泵房及预留子项提供220/380 V电源,设备总容量为 5096.5 kW,计算负荷约为2393.9 kW。在2号变配电所设置2台1600kVA的变压器、14台低压配电柜和4台高压环网柜。变压器均选用干式变压器,低压配电柜选用 GCS系列柜,高压环网柜选用XGN15-12系列柜。

3.6 线路保护

10kV开关柜进线开关采用断路器,断路器采用电动操作。

220/380 V的主进线采用断路器,设短路、失压、过负荷保护,为避免误动作,失压和过负荷保护均为延时动作。

3.7 计量装置

1)在1号变配电所的10kV电源进线柜设置计量装置。2)在1号,2号变配电所的220/380 V主进线柜内装设三相四线有功和三相四线无功计量装置,另外在每个出线柜的主要馈电回路上装设单相有功计量装置。

3.8 无功补偿

在变压器的低压侧设三相无功补偿装置。补偿采用多步自动补偿方式,通过控制装置跟踪系统的功率因数,自动投切补偿电容器组,使供电网络的功率因数始终保持在0.9以上。

3.9 低压配电系统

1)配电系统及接地保护方式。220/380 V动力和照明配电系统均采用放射式方案,两座变配电所的接地保护采用TN-S系统方式,其余子项的接地保护采用TN-C-S系统方式。

2)电动机起动、保护与控制。

a.成套设备:对于容量较大的空压机、空调系统的冷/热泵机组等自带控制系统的设备,一般为Y→Δ降压起动。

b.电动机:对于电动机一般都采用全压直接起动或降压方式起动,当电动机为轻载起动时,采用Y→Δ降压方式起动,当电动机为重载起动时,采用自耦变压器减压方式起动。

3)重要负荷的供电措施。对于重要负荷(二级负荷)均采用两路电源供电,在末端设双电源自动切换装置。

4 结语

厂区内供配电系统设计的重点在于根据各单体用电情况的统计和总图中各单体的布置,从整体上划分供电区域,从而进一步完善和细化各供电区域内的供配电系统设计,在满足需求的前提下,做到一次投资成本和后期维护成本的最小化。只有这样的设计方案才是最优化的设计方案。

[1] 任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005:3-7,25-60.

[2] 建设部工程质量安全监督与行业发展司,中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计措施电气[M].北京:中国计划出版社,2003:2-30.