任方輝 張付占 李 育

（河南東大泰隆冶金科技有限公司，河南 鄭州450008）

中壓配電系統(tǒng)在整個供電系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，要使整個系統(tǒng)安全可靠地正常運行，其中各個元件都必須選擇得當。電解鋁廠的中壓系統(tǒng)選用10KV戶內配電室形式，在經濟上和安全性上都是合理的，也是經濟的，符合當前國家電力發(fā)展狀況。

總降壓變壓器容量是依據(jù)供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算得出。就電解鋁廠而言，每臺動力變壓器容量宜在50MVA以下，最大不應超過63MVA，否則就給10KV配電柜的進線斷路器選型帶來困難。

電解鋁廠的中壓配電系統(tǒng)一般設1個10KV總配電所和多個10KV分配電所，從10KV的輸電距離以及10KV配電的經濟合理性來考慮，每個10KV分配電所的負荷在10MVA左右為宜，饋電回路在10~20條之間。這樣來布置10KV分配電所，易于將10KV分配電所設計在負荷中心位置，也提高了供電的可靠性。

開關柜選用KYN28A-12（Z）型抽出式手車開關柜，斷路器使用真空斷路器。手車采用蝸桿搖動推進和退出，其操作輕便、靈活，整個手車體積小，檢查和維修方便。手車在柜體內試驗位置和工作位置都有到位裝置，以保證機械聯(lián)鎖可靠。

保護裝置采用帶有通訊功能的微機型繼電保護測控裝置，安裝于開關柜儀表室面板上，既可以方便的調整保護設定值，又可以顯示回路的電流電壓，功率電量信號。宜采用分散布置原則以減少二次電纜的數(shù)量，可以與上級系統(tǒng)進行通訊，接受遠程控制。操作裝置使用開關柜智能操控裝置，這種裝置結構緊湊，功能齊全，安裝于開關柜既安全又直觀，也有利于操作和巡視人員查看開關柜一次設備的運行狀態(tài)。

10KV配電室內設免維護蓄電池直流屏，為斷路器、保護裝置等設備提供直流電源。同時設通訊屏，將配電室內各設備的運行狀態(tài)傳送到集中控制室，在遠方對配電室的設備進行監(jiān)控。

設備選型完畢，就要對設備的主要參數(shù)進行驗算及校驗，以便于滿足工程中的需要?，F(xiàn)以總降壓變壓器的容量為，二次側額定電壓為：，短路阻抗百分數(shù)為：的變壓器為例，對10KV系統(tǒng)主要設備參數(shù)進行計算。

1 短路電流計算

短路電流計算中，采用以下假設條件和原則：假定系統(tǒng)容量為：正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行；所有電源的電動勢相位角相同；系統(tǒng)中的同步電機和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體的集夫效應等影響，轉子結構完全對稱；定子繞組三相結構完全相同，空間角為120°；電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上；短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間；不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍；輸電線路的電容略去不計。

在以上假設的情況下，在選擇設備參數(shù)時留出一定的裕量，完全能夠滿足工程上的使用要求，各10KV配電室都可以使用這一參數(shù)對設備進行校驗。

10.5 KV側短路電流為：

2 斷路器選擇

斷路器除了電壓等級和電流以外，還要考慮的斷路器的開斷能力和關合能力，在短路時能夠進行正常的操作而不損壞斷路器。

斷路器開斷電流選擇：

斷路器關合電流選擇：

查10KV真空斷路器樣本，選擇開斷電流應不小于25KA，關合電流應不小于63KA的斷路器。

3 電纜選擇

動力變壓器采用星角接線形式，10KV電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，10KV電纜應使用YJV-8.7/10KV型號。真空斷路器的開斷時間在40ms左右，保護裝置執(zhí)行元件動作的最大時間為80ms左右，取電纜熱穩(wěn)定的持續(xù)時間為t=0.2s，可以滿足工程上的使用要求。

電纜熱穩(wěn)定最小截面為：

電纜最小截面選用70mm2，當回路電流大于70mm2電纜的載流量時，應按照電纜載流量選擇。

4 單相接地電容電流

電網中的單相接地電容電流由電力線路和電力設備兩部分的電容電流組成。電纜線路的單相接地電容電流可按下式估算 A

式中S-電纜芯線的標稱截面，mm2

Ur-線路額定線電壓，kV

l-線路長度，km

IC-接地電容電流，A

5 開關柜銅母線選擇

母線起著匯集、分配和傳送電能的作用，在運行中有巨大的電能通過，短路時承受著很大的發(fā)熱和電動力效應。鑒于母線的重要性，取熱穩(wěn)定的持續(xù)時間為t=4s，能夠滿足工程上的使用要求。

銅母線熱穩(wěn)定最小截面：

母線的動穩(wěn)定計算因涉及到開關柜內部結構，各設備廠家不盡相同，應由設備廠家保證?？紤]到備用回路的利用以及今后設備的擴充，母線應留有較大的裕量，選用銅母線時，在滿足熱穩(wěn)定的情況下，電流密度接近于1。

6 電流互感器選擇

電流互感器選用環(huán)氧樹脂全封閉澆注類型，具有耐污染及潮濕、不需特別維護、尺寸小、質量小適用于任何位置、任意方向安裝

動穩(wěn)定電流：1s熱穩(wěn)定電流

查電流互感器樣本，選擇動穩(wěn)定電流應不小于63KA，1s熱穩(wěn)定電流應不小于80KA的電流互感器。

電解鋁廠10KV供電系統(tǒng)設計是工廠建設中一個重要環(huán)節(jié)，它不僅影響到企業(yè)的經濟效益，人員和設備的安全，還與電能供配的經濟合理性有密切關系，做好全廠10KV供電系統(tǒng)設計具有十分重要的意義。

[1]《工業(yè)與民用配電設計手冊》第三版.中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院，2005年.

[2]譚金超，譚學知，謝曉丹.10KV配電工程設計手冊[S].中國電力出版社，2004.

[3]工廠常用電氣設備手冊編寫組.工廠常用電氣設備手冊[S].中國電力出版社，1984.

[4]戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設計手冊(第二版)，2007.

[5]《3~110kv高壓配電裝置設計規(guī)范》中國計劃出版社中華人民共和國能源部GB50060-2008.

[6]《有色金屬冶煉廠電力設計規(guī)范》中國計劃出版社長沙有色冶金設計研究院YS5002-96.