天然气分布式能源站电气系统设计方案

天然气分布式能源站电气系统设计方案概况本工程为xxxxx分布式能源站项目，利用燃气内燃机发电及热交换器余热回收，满足厂区部分电力及热负荷需求。目前厂区的电负荷主要由厂区自备热电厂及35kV市政线路两路电源供电。厂区自备电厂电力供给能力为15MW,无法满足全厂用电需求；其余厂区用电负荷由35kV市政电源供给。本项目是以燃气内燃机+余热交换器分布式能源系统为厂区内提供生产生活所需的热水及部分电力。整个项目的施工过程不影响厂区的正常生产，系统对接时利用工厂非生产时间。工作范围本工程可研设计范围包括xxxxx分布式能源站电气主接线、变配电系统、电力传动、照明系统、防雷接地系统。负荷等级及供电要求根据《供配电系统设计规范》GB50052—2009，分布式能源站内用电负荷等级为三级，电源采用1路10kV线路，拟采用电力电缆接至分布式能源站10kV母线段。本项目主要设备负荷统计详见表5.6-1。表5.6-1泛能站各设备负荷统计表序号名称台数单台

容量

(kW)运行容量(kW)系数计算负荷安装工作备用KxCosΦ有功

(kW)无功

(kVar)视在

(kVA)低压负荷(380/220V)1#1发电机电源1101001000.80.880601002#2发电机电源1101001000.80.880601003给水泵11075750.80.856037.270.64仪表控制系统202010.82015255直流电源系统202010.82015256自控系统12120.90.8510.86.712.77暖通负荷30300.70.82116268照明系统20200.70.85148.716.59小计30621812Kp=0.927513Kq=0.9520714近期合计27520734415无功补偿-12016变压器容量40017变压器损耗42018补偿后合计27910719总计279107299接入系统方案建设规模xxxxx分布式能源燃气内燃机发电装机规模2×3333千瓦，分布式能源站总用电负荷约299千伏安。电站年运行小时数根据工艺专业提资，本项目燃气内燃机年利用小时数按5280小时进行估算。接入系统方案本分布式能源站选型发电机组机端电压选取10.5千伏，通过发电机组配套的并网控制柜采用10.5千伏、50赫兹接入分布式能源站配电室10千伏母线，再以电缆线路的形式接至厂区35千伏变电站10千伏母线，本分布式能源站10千伏配电室同时为能源站内负荷供电。根据本工程具体情况，在发电机的出口开关柜设置同期并网点，利用发电机并网控制柜实现同期并网操作。发电机接入采用并网不上网的方式，通过并网控制柜自动调整发电机的发电功率，以适应冬夏两季或一天内峰平段时变的用电负荷波动，达到电量不外送的目的。发电机的保护及控制均由并网控制柜完成。在能源站联络出线开关设置同期检测点，防止非同期合闸。电气接入详见图5.6-1图5.6-1泛能站接入系统方案本项目电气接入系统方案需经电力行政管理部门批复以后确定。本方案只是暂定方案，最终实施应以电力行政管理部门批复的接入系统方案为准。发变电系统并网方案制定原则在目前的电力政策及并网技术下，制定和选择分布式能源系统并网方案主要考虑以下因素：（1）合理的电气主接线方式，它不仅决定了下一步的电气设计和施工可行性，而且还直接影响系统投运后的运行方式和运行维护工作的难度，继而直接关系到运行成本和收益。（2）当在配电末端增加一个较大电源时，继电保护必须作相应的调整，主要考虑两个方面，一是电网的保护增设和整定，二是发电机的保护配置。（3）国家对电源的管理有严格规定，分布式能源站应有必要的安全管理和电量管理措施。（4）设计天然气分布式能源系统后，关于电能的计量要和供电部门协商一致，维护电力公司和用电单位的利益。泛能站电气主接线方案初步拟定分布式能源站变配电室设置一段10千伏母线，10千伏采用单母线接线形式。设置一段400伏低压母线，单母接线，400伏低压系统通过一台容量为400千伏安变压器与10千伏系统连接。新建两台发电功率为3333千瓦的燃气内燃机，发电机出口电压选用10.5千伏，接入厂区35kV变电站10千伏母线。发电机同期点设在10千伏母线发电机出口开关位置，发电机设置自动并车系统，并车时经严格检测发电机发电与市电的电压、频率、相位满足要求后，并车开关闭合，发电系统与市电系统并列运行。变配电间微机综合自动化系统变配电间采用微机综合自动化装置，内设当地微机操作站，并通过远动终端将数据送入智能控制系统，对于重要的低压回路也纳入智能控制系统，通过站控系统对电气设备能够实现遥控、遥测、遥信，达到无人值班，以满足电网调度和管理自动化的要求。变配电间微机综合自动化系统与站控系统采用以态网口，TCP/IP协议进行通信。电气设备的开关操作应满足远控、站控和就地控制的要求。电气设备除具备电气专业本身所需的各种保护外，还根据其它专业的要求设置继电保护。控制电源系统变配电间操作电源采用220伏直流电源装置，为10千伏开关柜提供跳、合闸电源和控制保护电源。直流电源采用微机监控模块式高频开关电源，蓄电池采用阀控密封铅酸蓄电池，蓄电池容量40安时。直流系统采用1组蓄电池的单母线接线，控制母线和合闸母线分开，两路输入电源，配1组充电装置，充电装置的输出电流不小于20安，充电装置采用多个高频开关整流充电模块并联，N+1热备份，可带电拔插。直流系统组成1面屏。无功功率补偿本项目泛能站用电负荷电压为0.4千伏低压负荷，低压侧采用集中自动补偿的方式，补偿后功率因数达到0.93以上。电能计量根据《中华人民共和国电力供应与使用管理条例》规定，在能源站10kV出线柜设置双向电能计量装置。配电系统配电方式分布式能源站内配电方式采用放射式配电系统。照明照度标准按照《建筑照明设计标准》(GB50034—2013)和《建筑设计防火设计规范》(GB50016—2014)执行。照明分正常工作照明和应急照明。正常照明故障时可能发生危险的重要场所，如控制室、电子设备间和高低压配电间等装设应急照明，应急照明灯具采用自带蓄电池的应急灯方式。控制室、电子设备间和高低压配电间的消防应急照明保证正常照明的照度。并在值班办公区、建筑物出口处等位置设置灯光疏散指示标志。电缆敷设高压电缆采用YJV-8.7/10千伏、低压电缆采用YJV-0.6/1千伏型电缆，照明导线穿镀锌钢管沿墙及顶板暗敷设，插座导线穿镀锌钢管沿墙及地面暗敷设。防雷、防静电及接地防雷、防静电措施（1）防雷分类按自然条件、当地雷暴日和建构筑物的重要程度划分类别，泛能站为第二类防雷建筑物。（2）防雷措施第二类防雷建筑物防直击雷的措施，采用在建筑物上装设接闪网作保护。接闪网沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成第二类防雷建筑物不大于10米×10米或12米×8米的网格。（3）信息设备的防电涌措施为防止雷电波侵入及高电位对设备、人体的反击、操作过电压、电器设备绝缘损坏时外壳带电对人体的伤害，在10千伏母线及真空断路器的出线侧设置过电压保护器。低压电源进线柜处加装第一级保护的开关型电涌保护器；自控设备前端的电源配电箱、UPS装置等加装第二级保护的限压型电涌保护器；自控等电子设备电源进线处加装第三级保护的限压型电涌保护器，使仪表、通信等设备受到保护。电器设备及安装支撑架、电缆金属铠装带、配线保护钢管均接地。接地泛能站设置公用接地网，作为防雷、防静电、电气、自控等公用接地装置，接地电阻不大于1欧姆。0.4千伏采用TN—S系统，中性点直接接地。等电位联结泛能站做总等电位联结，联结范围包括：总配电(柜)箱PE母排，进入建筑物公用设施的金属管道，如上、下水等管道，建筑物金属结构、防雷装置等。建筑物金属门窗应就近与梁或柱内钢筋做辅助等电位联结，卫生间等做局部等电位联结。主要设备选型10千伏干式变压器按SCB11系列低损耗节能型变压器进行选型设计，联结组别为D，yn11。10千伏配、变电站内高压配电装置采用KYN28A—12(Z)铠装抽出式户内交流金属封闭中置式开关柜，柜内配置真空断路器，采用直流电动弹簧操动机构。低压配电柜采用智能型低压抽屉开关柜。变配电所直流电源选用高频开关直流电源，带通讯接口。主要设备工程量本项目分期实施，一期对应主要设备工程量见表5.6-2。表5.6-2电气与电力接入系统主要工程量序号设备、材料名称(规格)单位数量备注1高压配电柜面42干式变压器SCB11—400/10400kVA面1带外壳和温控器3低压抽出式开关柜面54同期屏面15微机综合自动化装置套16远动装置套17直流电源40Ah套18UPS系统3kVA套1后备时间2h9动力配电箱个310照明配电箱个211防爆灯具套1012普通灯具套401310kV电缆米40014低压电力电缆米60015控制电缆米1000软化水系统巨