电解铝厂10KV配电一次设备选型设计

任方辉 张付占 李 育

（河南东大泰隆冶金科技有限公司，河南 郑州450008）

中压配电系统在整个供电系统中起着承上启下的作用，要使整个系统安全可靠地正常运行，其中各个元件都必须选择得当。电解铝厂的中压系统选用10KV户内配电室形式，在经济上和安全性上都是合理的，也是经济的，符合当前国家电力发展状况。

总降压变压器容量是依据供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算得出。就电解铝厂而言，每台动力变压器容量宜在50MVA以下，最大不应超过63MVA，否则就给10KV配电柜的进线断路器选型带来困难。

电解铝厂的中压配电系统一般设1个10KV总配电所和多个10KV分配电所，从10KV的输电距离以及10KV配电的经济合理性来考虑，每个10KV分配电所的负荷在10MVA左右为宜，馈电回路在10~20条之间。这样来布置10KV分配电所，易于将10KV分配电所设计在负荷中心位置，也提高了供电的可靠性。

开关柜选用KYN28A-12（Z）型抽出式手车开关柜，断路器使用真空断路器。手车采用蜗杆摇动推进和退出，其操作轻便、灵活，整个手车体积小，检查和维修方便。手车在柜体内试验位置和工作位置都有到位装置，以保证机械联锁可靠。

保护装置采用带有通讯功能的微机型继电保护测控装置，安装于开关柜仪表室面板上，既可以方便的调整保护设定值，又可以显示回路的电流电压，功率电量信号。宜采用分散布置原则以减少二次电缆的数量，可以与上级系统进行通讯，接受远程控制。操作装置使用开关柜智能操控装置，这种装置结构紧凑，功能齐全，安装于开关柜既安全又直观，也有利于操作和巡视人员查看开关柜一次设备的运行状态。

10KV配电室内设免维护蓄电池直流屏，为断路器、保护装置等设备提供直流电源。同时设通讯屏，将配电室内各设备的运行状态传送到集中控制室，在远方对配电室的设备进行监控。

设备选型完毕，就要对设备的主要参数进行验算及校验，以便于满足工程中的需要。现以总降压变压器的容量为，二次侧额定电压为：，短路阻抗百分数为：的变压器为例，对10KV系统主要设备参数进行计算。

1 短路电流计算

短路电流计算中，采用以下假设条件和原则：假定系统容量为：正常工作时三相系统对称运行；所有电源的电动势相位角相同；系统中的同步电机和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体的集夫效应等影响，转子结构完全对称；定子绕组三相结构完全相同，空间角为120°；电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上；短路发生在短路电流最大值的瞬间；不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；元件的参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；输电线路的电容略去不计。

在以上假设的情况下，在选择设备参数时留出一定的裕量，完全能够满足工程上的使用要求，各10KV配电室都可以使用这一参数对设备进行校验。

10.5 KV侧短路电流为：

2 断路器选择

断路器除了电压等级和电流以外，还要考虑的断路器的开断能力和关合能力，在短路时能够进行正常的操作而不损坏断路器。

断路器开断电流选择：

断路器关合电流选择：

查10KV真空断路器样本，选择开断电流应不小于25KA，关合电流应不小于63KA的断路器。

3 电缆选择

动力变压器采用星角接线形式，10KV电源系统为不接地系统，10KV电缆应使用YJV-8.7/10KV型号。真空断路器的开断时间在40ms左右，保护装置执行元件动作的最大时间为80ms左右，取电缆热稳定的持续时间为t=0.2s，可以满足工程上的使用要求。

电缆热稳定最小截面为：

电缆最小截面选用70mm2，当回路电流大于70mm2电缆的载流量时，应按照电缆载流量选择。

4 单相接地电容电流

电网中的单相接地电容电流由电力线路和电力设备两部分的电容电流组成。电缆线路的单相接地电容电流可按下式估算 A

式中S-电缆芯线的标称截面，mm2

Ur-线路额定线电压，kV

l-线路长度，km

IC-接地电容电流，A

5 开关柜铜母线选择

母线起着汇集、分配和传送电能的作用，在运行中有巨大的电能通过，短路时承受着很大的发热和电动力效应。鉴于母线的重要性，取热稳定的持续时间为t=4s，能够满足工程上的使用要求。

铜母线热稳定最小截面：

母线的动稳定计算因涉及到开关柜内部结构，各设备厂家不尽相同，应由设备厂家保证。考虑到备用回路的利用以及今后设备的扩充，母线应留有较大的裕量，选用铜母线时，在满足热稳定的情况下，电流密度接近于1。

6 电流互感器选择

电流互感器选用环氧树脂全封闭浇注类型，具有耐污染及潮湿、不需特别维护、尺寸小、质量小适用于任何位置、任意方向安装

动稳定电流：1s热稳定电流

查电流互感器样本，选择动稳定电流应不小于63KA，1s热稳定电流应不小于80KA的电流互感器。

电解铝厂10KV供电系统设计是工厂建设中一个重要环节，它不仅影响到企业的经济效益，人员和设备的安全，还与电能供配的经济合理性有密切关系，做好全厂10KV供电系统设计具有十分重要的意义。

[1]《工业与民用配电设计手册》第三版.中国航空工业规划设计研究院，2005年.

[2]谭金超，谭学知，谢晓丹.10KV配电工程设计手册[S].中国电力出版社，2004.

[3]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[S].中国电力出版社，1984.

[4]戴瑜兴，黄铁兵，梁志超.民用建筑电气设计手册(第二版)，2007.

[5]《3~110kv高压配电装置设计规范》中国计划出版社中华人民共和国能源部GB50060-2008.

[6]《有色金属冶炼厂电力设计规范》中国计划出版社长沙有色冶金设计研究院YS5002-96.