扩初和初步设计说明电气.docx
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扩初和初步设计说明电气
11供配电
11.1概述
11.1.1设计依据及设计采用的标准、规范
本工程设计将以最新版本的国家标准及相关的行业标准作为工程设计的基础，主要采用的标准如下：
-GB50060-20083~110kV高压配电装置设计规范
-GB50059-9235～110kV变电所设计规范
-GB/T50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范
-GB50053-9410kV及以下变电所设计规范
-GB50052-95供配电系统设计规范
-GB50054-95低压配电设计规范
-GB50055-93通用用电设备配电设计规范
-GB50056-93电热设备电力装置设计规范
-GB50057-94建筑物防雷设计规范（2000版）
-GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
-GB50217-2007电力工程电缆设计规范
-GB50034-2004建筑照明设计标准
-GBJ65-83工业与民用电力装置的接地设计规范
-HGJ5-86烧碱节能设计技术规定
-SH3038-2000石油化工企业生产装置电力设计技术规范
-SH3097-2000石油化工静电接地设计规范
-SH/T3116-2000炼油厂用电负荷设计计算方法
11.1.2设计范围和分工
本工程设计包括24万吨/年离子膜烧碱装置、30万吨/年PVC装置以及配套工程及辅助工程—35kV整流开关所、整流所、10kV开关所、车间变配电所、照明和防雷、防静电接地及界区供电外线的设计。
设计分交点为各级电压进线开关柜。
11.1.3电源状况
本装置隶属德州实华化工有限公司，其供电依托于公司拟建的供电系统。
为配合项目的建设，实华公司拟建设110kV总降压变电站一座，该变电站位于实华公司新建的热电站内。
总变电站内设110/38.5/10.5kV三线圈变压器2台，并预留第三台主变的位置。
主变额定容量50000kVA,三侧容量比为100%/100%/100%。
变电站110kV,35kV及10kV系统均采用单母线分段接线方式。
实华公司拟建设自备热电站一座，热电站规模为两炉一机，即2台130t/h锅炉和1台C25MW汽轮发电机组。
发电机通过发变组接入总变电站35kV系统运行。
总变电站的容量满足本项目的用电需要，并设有足够多的出线回路。
本项目拟从总变35kV不同母线段引6个回路作为35kV整流变压器的电源（含原厂拆迁1台整流变）；从总变10kV母线引2个回路作为从原厂拆迁过来的10kV整流变压器的电源回路；另从总变10kV不同母线段引4个回路作为本项目10kV动力开关所的电源。
热电站及110kV总变电站由甲方委托其他设计院设计。
11.1.4用电负荷及供电要求
11.1.4.1用电负荷及供电要求
本工程离子膜烧碱装置生产规模大，工艺连续性强，装置的主要生产环境大多为爆炸性危险场所及腐蚀性场所。
在生产过程中如果突然断电不仅会使生产中断，离子膜受损,还有可能造成氯气泄漏,同时使得PVC原材料及中间产品报废，造成较大经济损失，生产恢复时间较长，故供电可靠性要求较高。
负荷计算见表11.1.4。
本装置电解负荷约为87750kW，工艺和辅助工程动力负荷约为35316kW，其中PVC及烧碱部分用电负荷为一级负荷，估算容量约6282kW。
辅助设备为三级用电负荷。
为保证一级负荷的需要，本项目拟设两路10kV应急电源，一路来自热电厂，由发电机机端母线出线。
另一路来自区外独立变电站10kV母线，当主工作电源断电时，应急电源不会同时失电，该应急电源具体出处由甲方会同当地电力部门确定。
两路应急电源与正常电源之间设置ATS自动切换并互锁。
11.1.4.2功率因数补偿
本装置整流负荷及10kV、380V各电压等级下用电负荷的自然功率因数分别为0.9、0.85和0.8，根据各电压等级的供电方案，分别在10kV和380V侧装设电容补偿装置（其补偿容量见负荷计算表），以保证各级电压下的功率因数达到0.9以上。
因生产装置连续运行，补偿电容器亦长期投入。
10kV采用高压静态电容补偿装置，手动投切。
低压380V采用带微机自动投切装置的电容补偿屏进行补偿，将功率因数补偿到0.92以上。
35kV侧功率补偿及整流滤波装置在热电厂总变电站35kV母线统一考虑。
11.1.4.3电动机起动方式
10kV高压电动机采用直接起动。
380V：
＜110kW电动机采用直接起动；
≥110kW电动机采用软起动以改善供电母线的电压质量。
当变压器容量不能满足起动要求时应根据计算决定起动方式。
11.1.5装置供电方案
1）根据整流负荷容量，各整流变压器均从热电厂总变电站35kV母线或10kV母线直配，在整流配电室内为每台整流变压器设置1台35kV或10kV开关柜和PT柜完成整流变压器的控制和保护。
2）根据全厂高、低压动力负荷的分布状况，全厂设10kV开关所3座，分别为：
a）VCM10kV开关所（303）：
单母线分段接线，电源来自热电厂总变10kV母线。
供VCM、乙炔发生、电石破碎及部分公用工程10kV电动机和10/0.4kV动力变压器用电，并为烧碱10kV开关所（302）提供电源。
b）聚合10kV开关所（304）：
单母线分段接线，电源来自热电厂总变10kV母线。
供PVC、循环水等10kV电动机和10/0.4kV动力变压器用电。
全厂应急电源系统设于聚合10kV开关所（304）。
c）烧碱10kV开关所（302）：
单母线分段接线，布置在烧碱界区，其双回路电源引自30310kV母线，供烧碱界区10kV电动机和10/0.4kV动力变压器用电。
在聚合变电所设置10kV应急电源母线，两路应急电源和主工作电源直接接入该母线段，应急电源与主工作电源之间设置连锁，当主工作电源失电时，才可投入一路应急电源。
10kV系统设置ATS自动切换装置。
3）根据全厂低压动力负荷的分布状况，全厂设10/0.4kV车间变电所5座，分别为：
a）烧碱变电所（302）：
与烧碱10kV开关所布置在同一建筑内，供烧碱装置低压负荷用电。
b）VCM变电所（303）：
与VCM10kV开关所布置在同一建筑内，供VCM及部分公用工程界区低压负荷用电。
c）聚合变电所（304）：
与聚合10kV开关所布置在同一建筑内，供PVC界区及部分辅助设施低压负荷用电。
d）公用工程变电所（305）：
布置在循环水界区，供循环水装置及厂前区低压负荷用电。
e）乙炔变电所（306）：
布置在乙炔发生界区，供乙炔发生和电石破碎界区低压负荷用电。
380V系统均采用单母线分段接线，母联装设自动投切装置，使任一电压等级下的某一电源故障时，其母联开关均可自动和手动投入，以保证一、二级负荷的正常供电。
11.1.6重要设备选择
所有高、低压电力设备及电缆均按负荷、环境条件、电压、经济电流密度或断流能力选择，按短路电流的动、热稳定校验。
35kV系统设备短路容量选择暂定31.5kA，10kV系统设备短路开断容量暂定40kA，电缆热稳定截面暂按95mm2考虑。
11.1.7开关所型式
所有高低压变配电所均采用户内布置，以便于管理并节省占地面积。
11.1.8主要电力设备和线路的继电保护及自动装置
11.1.8.1继电保护
继电保护装置均按照原水电部颁发的《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）中的原则进行配置。
按照各进出口回路保护对象，分别采用如下继电保护的方式：
-35kV系统
a）整流变压器
♦瞬时过电流保护
♦延时过电流保护
♦过负荷保护
♦瓦斯保护
♦温度保护
♦接地保护
-10kV系统
b）进线
♦带时限电流速断保护
♦过电流保护
c）母联
♦带时限过电流保护
d）动力变压器
♦过电流保护
♦电流速断
♦单相接地保护
♦瓦斯保护
♦温度保护
e）高压电动机回路
♦瞬时过电流保护
♦过负荷保护
♦单相接地保护
♦低电压保护
f）电力电容器
♦过电流保护
♦过电压保护
♦低电压保护
♦单相接地保护
♦中性点不平衡电流（或开口三角电压）保护
g）整流变压器
♦瞬时过电流保护
♦延时过电流保护
♦过负荷保护
♦瓦斯保护
♦温度保护
♦接地保护
-380V系统
h）进线
♦过电流保护
i）母联
♦过电流保护
j）电动机回路
♦短路保护
♦过负荷保护
k）馈线回路
♦短路保护
♦过电流保护
♦漏电保护（必要时）
380V系统均采用单母线分段接线，母联开关设置备用电源自动投入装置，正常情况下母联开关断开，两回路供电电源单独运行互为备用；当任一电压等级下的某一电源故障时，其母联开关自动投入，由一回路供电电源保证一、二级负荷的正常供电。
35kV和10kV系统设置微机监控和微机保护系统，该系统采用集散式控制系统，实现在开关所电气控制室内利用微机自动化系统对各级开关所进行管理、控制及操作，并可通过通讯线路将必要的信号输送至上级各供电部门。
微机保护系统采用组屏或安装于各高压开关柜继电器小室内的微机综合保护装置实现对每一条线路的控制、继电保护、测量和小电流接地选线等功能。
微机监控系统应能完成实时数据采集及处理、事件报警、实时监控及人机对话，以实现控制室对开关所的情况进行全面的监控和记录。
烧碱变电所（302）、VCM变电所（303）、聚合变电所（304）均设置后台监控系统，并通过通讯联系。
三变电所监控信号应通过通讯上传至热电厂总变电站。
11.1.9电力设备过电压保护
在建筑物屋面装设避雷网作为开关所防直击雷保护；在各级电压母线上装设避雷器作为雷电波侵入过电压保护；装设氧化物避雷器以防御静电电容器及高压断路器的操作过电压。
11.1.10中压系统中性点接地方式
35kV系统接地方式由热电厂总变电站设计院确定。
10kV系统采用中性点不接地方式。
11.1.11操作电源及直流系统
35kV、10kV系统采用220V直流操作，其操作电源采用微机监控免维护直流电源，蓄电池采用免维护铅酸电池。
装置带有微机通讯接口，其故障及运行信号，均由微机监控系统来处理。
直流电源装置设置在各装置变电所内。
11.1.12生产装置的环境特征及配电材料选择
各生产装置环境特征依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92和《化工企业腐蚀环境电力设计技术规定》CD90A6-85进行划分，配电材料按其环境特征相应选择一般、防爆、防尘、防腐及防水型。
11.1.13动力用电的操作及保护
动力用电的操作和保护根据工艺生产对控制的要求进行设置：
-设置就地控制开关
-满足工艺调速要求
-满足工艺联锁要求
-满足DCS控制、显示及报警要求
11.1.14照明
在变电所设置专用照明配电盘供全厂道路照明，全厂户外照明及全厂所有现场照明箱用电。
全厂道路照明采用高压钠灯，光电控制及门卫手动控制，照明线路采用铠装聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆直埋地敷设。
装置区根据环境特征采用防爆或密闭式灯具，各辅助设施装设一般照明器具，当安装高度低于4米时装设荧光灯，当安装高度高于4米时装设金属卤化物灯。
所有灯具均在照明箱上控制，防护等级为IP54.
在控制室和办公区内装设装饰荧光灯，分散控制。
厂区重要部位装设应急灯（如生产装置的重要部位，变电所，控制室、灭火设备安装处，火灾报警呼叫点等），各进出走廊及所有建筑物的出口区域装设疏散照明灯具，应急照明及疏散照明采用自带蓄电池的照明灯具，蓄电池应至少维持30分钟并自动控制。
正常照明和应急照明的照度按照国标要求确定。
11.1.15配电线路
烧碱装置整流变压器由35kV供电；各车间变压器及装置10kV电动机由界区内10kV开关所供电；各低压用电设备视总图布置情况分别采用二次配电或由相应的车间变电所直配供电。
35kV电缆采用单芯35kV阻燃交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆;
10kV电缆采用三芯10kV阻燃交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆;
380V电缆采用1kV阻燃交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。
各电压等级的电缆规格，其载流量除满足用电设备额定电流要求外，尚应根据环境温度、敷设方式等进行修正。
对于高压回路电缆的最小规格应满足电气系统的短路电流和保护装置的最低要求。
在危险区内电动机馈电线的载流量不应低于电动机满负荷电流的125%。
电力负荷用动力和控制电缆采用电缆桥架沿管廊由变电所及MCC敷设至各车间后视车间的不同情况采用桥架明敷或穿钢管埋地敷设。
11.1.16防静电、防雷及接地
根据生产性质，发生雷电的可能性和后果，本装置生产厂房及部分辅助设施分别属于二、三类防雷等级，一般采用在建筑物易受雷击部位装设避雷带或针以防直击雷,钢结构建筑采用直接接地。
特殊建构筑物（罐区、户外架空管道、烟囱等）的防雷应根据所容纳物料的性质、容器壁厚以及雷击的后果等因素区别对待，分别采取相应的防雷措施。
凡生产，储运过程中会产生静电积累的管道、容器、储罐和加工设备均设防静电接地。
380系统采用TN-S接地系统。
所有电气设备金属外壳均设置保护接地线。
界区内保护接地、防雷接地、防静电接地和变压器中性点接地共用一个接地系统，接地电阻不大于1Ω。
界区接地网采用7x27铜包钢接地线，埋地敷设。
11.2整流所
11.2.1概况
根据新上烧碱电解工艺的设备台数及所需要的操作电压和操作电流，选用5套一次电压为35kV的有载调压整流变压器（主调一体式结构），每台变压器带2套整流柜。
整流元件采用可控硅，整流方式采用三相桥式整流。
调压方式采用有载开关粗调结合可控硅细调实现全电压范围内的电压调整。
为了降低谐波对电网的不良影响，整流设备采用单机组12相加移相，2机组形成等效24相接线。
另外3套一拖一结构整流机组及其电解槽完全从老厂搬迁过来，为利旧设备，在此不再赘述。
11.2.2整流装置的选择
新上5套一次电压为35kV，20000kVA（暂定）的有载调压整流变压器（主调一体式结构），每台变压器带2套整流柜，整流柜直流输出电压为550V,直流输出电流为16.2kA。
整流元件采用可控硅，整流方式采用三相桥式整流同相逆并联接线。
为了降低谐波因数对电网的不良影响，整流设备采用单机组12相加移相，2台整流机组构成等效24相接线。
调压方式采用有载开关粗调结合可控硅细调实现全电压范围内的电压调整。
机组直流输出的调压范围为0~100%连续可调，手动自动均能正常操作；有载开关的调压范围为70%~105%。
变压器冷却方式：
强油风冷。
整流柜冷却方式：
水——水冷却。
11.2.3整流装置的保护
为保护整流变压器的短路故障及变压器的内部故障，在一次侧装设瞬时过电流、在调变和整变之间装设延时过电流和过负荷保护，在变压器本体上装设瓦斯和温度保护。
轻瓦斯和温度动作于信号，其余保护均动作于跳闸。
整流变的保护集中在高压侧，信号则根据需要分别显示在高压控制室、整流柜和电解控制室。
整流系统设置过载、过流、电流反馈丢失保护、水温过高、水压过低、元件坏1、元件坏2、控制角越上限、控制角越下限、母线温度过高、互感器电流反馈丢失钳流等各种保护，并具有可靠的内部和外部过电压吸收装置及可指示损坏快熔位置的快熔损坏检测电路。
整流系统的保护设置在整流柜和整流控制柜上，其信号可根据需要送至电解控制室。
11.2.4整流装置的测量
整流装置交流侧计量设置电压表、电流表、功率因数表和电度表；直流侧计量设置直流电流表、直流电压表、直流电流小时表、直流瓦特小时表及电解槽绝缘监测装置。
各种表计及打印系统根据需要装设在中央控制室。
11.2.5整流所自用电和操作电源
整流所交流自用电为380/220V，在整流所设置动力配电箱。
整流所同步电源整流变压器阀侧。
11.2.6直流母线选择
直流母线根据经济电流密度进行选择，并按最大工作电流下母线允许温升进行校验。
根据经济电流密度计算，直流母线采用350x20mm2铜母线两片。
11.2.7整流所配置
根据电解车间电解槽的布置，整流所设置在电解厂房南侧并与电解厂房毗邻，整流变压器和整流柜采用紧凑布置，整流柜布置在变压器两侧，直流母线、直流刀开关、直流测量装置设置在变压器北侧的母线平台上，这样既缩短了整流变压器与整流柜之间交流母线的长度，又缩短了整流柜与电解槽之间直流母线的长度，降低了电能损耗节省了母线投资。
整流装置后台控制电脑设置在中央控制室。
11.3表格
主要设备材料表见表11.3.1
11.4图纸
整流配电系统图T09034-44-302EH04-02
配电系统图T09034-44-302EH04-01
配电系统图T09034-44-303EH04-01
配电系统图T09034-44-304EH04-01
变电所平剖面图T09034-44-302EH17-01
变电所平剖面图T09034-44-303EH17-01
变电所平剖面图T09034-44-304EH17-01
变电所平剖面图T09034-44-305EH17-01
变电所平剖面图T09034-44-306EH17-01
爆炸危险区域划分图T09034-44-085EH31-01
表11.3.1主要设备材料表
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