董桂华

（昆明有色冶金设计研究院股份公司，昆明 650051）

原铝和铝合金铸轧是现代铝加工项目中的重要环节。本车间位于已建成的8 万t/a 铝合金板带项目内。由于原铸轧车间的生产能力不能满足冷轧车间的需要，在保留原铸轧车间基础上，在预留场地内新建规模为3 万t/a 的本铸轧车间。由于本项目所需的其它公共辅助设施，可利用已建成项目的原有设施，不足部分再根据需要对原有公共辅助设施进行改或扩建。

本车间主要由铝熔炼工段和铸轧工段组成。项目配置有3 条铸轧生产线，利用电解铝液和冷料（铝锭）为原料，在4 台（3 用1 备）25t 天然气铝熔炼炉和3 台30t 电阻式保温静置炉中进行铝熔炼和精炼，采用两台电磁搅拌器和3 套铝液在线处理设备，对铝液进行过滤、除气和晶粒细化等工艺的处理，合格的铝液最终在3 台1010×1900 铸轧机进行铸轧，产出铝铸轧卷。

1 负荷情况

1.1 主要设备

本铸轧车间的主要生产设备有：25t 矩形天然气熔铝炉、30t 保温静置炉、铝熔体在线处理系统和铸轧机等，主要设备布置由图1所示。熔铝炉和保温静置炉设在铝熔炼工段，铝液在线处理装置和铝铸轧机等设在铸轧工段。

25t 矩形天然气熔铝炉为火焰（燃气或燃油）熔铝炉，利用天然气作为能源，对电力无需求。其中每两台熔铝炉配置1 套电磁搅拌装置和1 套电动葫芦系统，电磁搅拌装置设备功率每套251.5kW；电动葫芦每套3kW。

30t 保温静置炉为电阻式保温炉，通过电阻丝的分组投入，进行保温和加热。熔体温度：700℃～760℃；熔体温度控制精度：≤±3℃；设备功率为单台620kW。

铝熔体在线处理装置，处理能力：3t/h；配套设备功率单台45kW。

铸轧机为超型铸轧机，最大带宽：1760mm；带材厚度：5～8mm；铸轧辊最大线速度：1800mm/min。其中每台铸轧机的驱动电机功率为2×49kW；卷取机组功率为13kW。

本项目扩建的生产公共辅助系统包括：铸轧机液压系统、铸轧水循环系统、除尘系统和起重设备等部分。

铸轧机液压系统中，每台铸轧机对应1 套液压站，液压站设备功率52kW。

图1 铸轧车间平面图

为完成整个冷却水系统的循环，整个车间设置一套铸轧机闭路循环系统，设备功率为6×37kW。整个车间设置一套除尘系统，设备功率为163kW。车间内的起重机设备功率总和为118kW。

1.2 负荷情况

新建的整个铸轧车间负荷的装机容量共计3884kW，计算负荷2760kW，所有负荷的用电电压均为低压380/220V。在现行的《有色金属加工厂电力设计规范》（YS 5031—97）表2.1.2 常用重要用电设备的负荷级别中，熔铸车间保温静置炉的负荷等级为二级，其中属小型加工厂中的该设备负荷等级可列为三级，其余用电设备均为三级负荷。

2 供电方案

由于铝合金板带项目已经建成，而新建的铸轧车间新增的负荷比较大，如果采用在原有供电设施基础上进行改造的方案上不可行，因此需要单独考虑本项目的供电电源情况。

根据本车间的负荷容量和供电距离，结合整个铝板带项目现有的供配电系统情况，本车间高压配电采用10kV 电压等级能满足要求。由上级变电站的10kV Ⅰ段母线和Ⅱ段母线各引来1 回线路，以满足本车间二、三级负荷的供电要求。

作为10kV 电源的受电和配电点，在铸轧车间配置10kV 开关室，采用单母线接线方式，2 进4 出，其进出线全采用高压电缆方式，4 回出线全部为变压器回路。2 回进线采用电气互锁，保证运行时只有1 回线路供电，防止2 回路电源并列运行。

3 配电方案

3.1 既有条件

铸轧车间为单层厂房，建筑规模为长84m，宽60m，跨度较大。由于铸轧生产工艺的特殊要求，厂房的地坪面标高有3 个，铝熔炼工段在+2.100 平面，铸轧工段有+1.100 平面和±0.000 平面。

根据平面布置，在铸轧车间偏跨一侧新建10kV开关室1 座。在偏跨两侧各自设置1 座10kV 变配电所，其中10kV 开关室和同侧的10kV 变配电所合建。其相应位置如图1所示。10kV 变配电所内设10/0.4kV 变压器、低压配电屏和设备控制屏等。

3.2 主要方案

由于用电负荷纵横向分布较分散；从生产工序上分为2 个工序，而从流程上又分为3 条铸轧生产线，且铸轧生产线跨越了该2 个工序。车间内存在特殊负荷：电阻式保温静置炉，设备功率较大，为620kW，此外电磁搅拌装置的设备功率也相对较大。

根据以上特点，为缩短低压负荷的供电半径，减少线缆材料，保证电能质量和达到节能的效果，在如何在上述2 个变配电所中合理设置变压器的台数、容量，以及各台变压器的所带负荷的划分上，列出了以下两个主要方案进行分析比选，见表1和表2。

表1 变配电所设置方案1

表2 变配电所设置方案2

方案一按照设备平面布置，以及设备性质来分配负荷。针对保温静置炉负荷的特殊性，设置3 台静置炉变压器（T1.1～1.3）对应3 台静置炉；其余设备功率相对较小且较为分散，设置2 台铸轧动力变压器（T2.1～T2.2），对应于其余负荷。铸轧1#变电所（S1）设1#静置炉变压器（T1.1）和1#铸轧动力变压器（T1.2）；铸轧2#变电所（S2）设2#静置炉变压器（T2.1）、3#静置炉变压器（T2.2）以及2#铸轧动力变压器（T2.3）。

方案二以照顾生产线流程为原则来设置变压器和分配负荷。通过设置3 台铸轧变压器（T1.1～1.3）对应于3 条铸轧生产线流程设备，铸轧流程设备有保温静置炉，铝熔体在线处理装置、铸轧机及对应的液压系统；设置1 台公共辅助变压器（T1.2），对应于铸轧生产线以外的其余负荷。每台铸轧变压器所带负荷中，保温静置炉所占容量最大。铸轧1#变电所（S1）设铸轧1#线变压器（T1.1）和公共辅助系统变压器（T1.2）；铸轧2#变电所（S2）设铸轧2#线变压器（T2.1）和铸轧3#线变压器（T2.2）。

方案二通过按照生产流程设置变压器台数和分配低压负荷，使整改变配电系统与生产系统适应度高，整体型式较为清晰，便于今后的生产管理和设备检修。对于保温静置炉这一特殊负荷，从工艺上确定安保时间和安保负荷之后，通过优化配电及控制方式能够进行解决。方案一主要从保温静置炉这一特殊负荷角度，设置变压器台数和分配低压负荷，由于保温静置炉的台数较多，这种方案会使10kV出线回路和变压器台数较多，相应的高压设备及线缆等投资较大。

通过以上分析，配电方案最终选用方案二。

4 继电保护

本车间10kV 开关室的继电保护采用微机综合保护装置，主要保护对象为电力变压器，根据国家标准《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》及相关配电设计手册的相关规定，变压器保护装置装设电流速断保护、过电流保护、瓦斯保护、温度保护和单相接地保护。微机保护系装置分散安装在各10kV 开关柜上，设置后台机，控制室监控。

5 结论

在本项目中，从主要设备的负荷性质，设备平面布置和既有的约束条件等方面入手，重点分析了在较大规模的厂房内，不同方式下的车间变压器设置及其配电范围，得出了最终结论。为建设及今后投入运营等方面提供了有意义的参考。

[1] 中国航空工业规划设计研究院组.工业与民用配电设计手册[M].3 版.北京: 中国电力出版社,2005.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和 国国家质量技术监督检验检疫总局,GB 50052—2009.供配电系统设计规范[S].2010.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量技术监督检验检疫总局,GB/T 50062—2008.电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].2009.

[4] 中国有色金属工业总公司.YS 5031—97 有色金属加工厂电力设计规范[S].北京: 中国计划出版社,1998.