熱力熱源廠電氣設計的應用研究

孫智勇

（河北華熱熱力工程設計有限公司，河北 承德 067000）

1 熱源廠電纜敷設技術設計應用

熱源廠風機房和水泵房等灰塵及水汽多的場所，我們采用電纜線槽架空，防水及槽蓋防塵技術。并對外防電磁干擾，同時注意橋架應重復接地。電纜橋架敷設大于2.5m的高度即可[1]，達到舉手不能觸到，而又便于站人敷設電纜的目的。同時支架達到乘力要求。電纜橋架上下并行時，要有高度間距，以便底層橋架開蓋檢修。輸煤廊電纜敷設采用橋架設計，既可以方便檢修，又省去穿保護管的不便。控制室下的電纜橋架應躲開控制屏下的預留孔洞，以防水從控制室流入橋架。

電纜溝因可容納大量電纜及便于電氣檢修，所以我們將其設計在室外，但注意溝底形成坡度及適當設計地漏以防溝內積水，同時溝內支架也可躲開積水。如果電纜溝溝頂密封，設計需考慮人員進入。電纜溝最好選擇躲開其他管道敷設，以防施工及運行中互相干擾。電纜溝的蓋板與土建專業配合一般應用5cm厚即可，重車經過可采用15cm厚。配電室的電纜溝采用雙溝設計，前溝放置配電柜，后溝便于敷設電纜。高壓配電室電纜溝采用雙溝但前溝不宜再分一次和二次電纜溝，從施工角度看，高壓柜僅屏頂母線由柜頂直聯，并無其他柜間二次連接線，而一次電纜溝又可能被二次電纜溝擁擠變窄，不便較粗高壓電纜施工和檢修。

電纜穿管敷設適宜電纜根數較少，躲開外力的情況，如果穿管彎曲較多時，考慮加粗管徑。鋼管要求進行鍍鋅等防腐措施。穿管進線到電機，找對接線盒的位置，防止穿管到電機接線盒另一側造成接線困難。

2 熱源廠電氣配電技術設計應用

配電低壓空開應多設置備用，刀閘設計要求比計算電流大兩個等級，這兩種設計均是考慮負荷的增加及元器件質量因素。GGD柜正反兩面均可設空開，但柜后門要求可開閉。1m寬GGD柜可設置三套刀閘。

就地配電柜最好據墻 80cm以方便檢修，空間有限可近墻放置。一排GGD柜設計時留有柜間間隙的空間。

3 變頻器設計應用

ABB變頻器550系列更適宜電機控制，但最大達到110kW可選，而800系列采用矢量控制，適宜面較廣。在重載型機械拖動應用變頻器時，應使用比電機功率大一至二個等級的變頻器，因為重載型機械（如重礦鏈除渣機）突然停止時，再次起動要載動大量的爐渣，而變頻器過載能力為 1.5倍額定電流，出現再次起動困難問題。

鼓風機與引風機連鎖可采用變頻器本身繼電器作為起動鼓風機的連鎖觸點，節省中間繼電器并且變頻器本身繼電器比較可靠。

4 兩路電源三相核對技術應用

兩路ABC三相電源核對是否同相，例如是否同為A相，可用電壓表，因為電壓表電阻較大不會短路，0V為同相，380V為異相。為互感器、變壓器打壓及測量絕緣電阻要防止反送電。

圖9中展現了超導磁場儲能技術下的渦流損耗值和諧波間的關系。從圖中可知,伴隨諧波頻率與幅值增大,超導儲能技術的渦流損耗也相應增大。因而,為保障功率變換器(VCS)的安全性與可靠性,考量二極管開關元件的渦流損耗,將開關頻段設定在2 kHz之內。因而選取現有的內環和外環調控策略在開關頻段、邊帶和倍頻周圍產生較大的諧波參量,定使得超導磁場儲能技術下的微網渦流損耗減小,從而保證超導磁場儲能系統運轉效率與儲能量。

5 干式變壓器設計應用

干式變壓器通常在熱源廠室內，對防火要求比較高的場合設計應用。油浸式變壓器在發生故障時，有可能噴油和燃燒，室內應用比較危險。干式變壓器通常不會自燃，而且優質產品具有阻燃能力。干式變壓器的優點是安全、干凈，缺點是價格高、占地面積大、戶外使用困難；油浸式變壓器的優點是電壓等級可以做的很高，占地面積小，使用范圍廣泛，散熱性能好。缺點是漏油、產生故障時對環境有污染。

干式變壓器設計應用時的技術總結如下：

1）電氣性能好，局部放電值低：在變壓器絕緣結構中，多少會有些局部的絕緣弱點，它在電場的作用下會首先發生放電，而不隨即形成整個絕緣貫穿性擊穿，它可能發生在絕緣體的表面或內部，即局部放電。然而電氣絕緣的破壞或局部老化，多數是從局部放電開始的，它的危害性突出表現在絕緣壽命迅速降低，最終影響安全運行。干式變壓器由于其獨特的結構（高、低壓繞組全部采用銅帶（箔）繞成）和其先進的制造工藝水平（高、低壓繞組全部在真空中澆注環氧樹脂并固化），使其局部放電值低。

2）耐雷電沖擊能力強：由于高、低壓繞組全部采用銅帶（箔）繞成，層間電壓低、電容大，箔式繞組起始電壓分布接近線性，因此其抗雷電沖擊能力強。

3）抗短路能力強：由于高、低壓繞組電抗高度相同，無螺旋角現象，線圈間的安匝平衡，高、低壓繞組因短路引起的軸向力幾乎為零，因此其抗短路能力強。

4）抗龜裂性能好：干式變壓器采用環氧樹脂“薄絕緣（1～3mm）技術”，滿足了低溫、高溫及溫度變化范圍大的場合，滿足了長期運行后的抗開裂要求，解決了“厚絕緣（6mm）技術”難于解決的開裂問題，使干式變壓器在技術上得到可靠的保障。

5）過負載能力強：若相同容量的變壓器負載損耗相等時，則銅箔的面積將比銅導體相應增大，體積增大后，填料樹脂用量相應增多，因此繞組熱容性大，變壓器短時過載能力強。

6）阻燃性能好：采用環氧樹脂真空澆注工藝無環境污染，有利于環境保護，該變壓器具有免維護、防潮、抗濕熱、阻燃和自熄特性，適用于各種環境及條件惡劣的場合。

7）損耗低、噪聲低：鐵心通常采用礦物氧化物絕緣的優質冷軋硅鋼片，通過先進的加工工藝，使損耗水平和空載電流降至最低，并取得非常低的噪聲水平。同時裝配好的鐵心，在其表面封涂F級樹脂漆，以防塵、防腐、防煙霧和銹蝕。

8）耐溫等級高：環氧樹脂干式變壓器屬于F級或H級絕緣，長期可在155℃或180℃高溫下安全運行。在相同容量下，它的體積小、重量輕，可節約安裝費用等。

9）相關技術規范：①容量≤10000kVA；②電壓≤35kV；③絕緣等級F級或H級。環氧樹脂干式變壓器具有良好的電氣和機械性能、較高的耐熱等級，并且是一種可靠的安全性的環保、節能型新產品，能適應多種惡劣環境。通過使用環氧樹脂干式變壓器可減少維護工作量和增強安全性，創造附加價值；變壓器油的減少也將大幅度降低用于清潔和更換油的維護成本，同時由于用油量的減少，可降低由于滲漏油造成的環境污染的風險；同時環氧樹脂干式變壓器較好的超銘牌運行能力和抗短路能力，將給安全供電帶來可靠的保證。由于環氧樹脂干式變壓器比充礦物油的變壓器（油浸式變壓器）更具有優越的安全性和其他一些固有優點。

6 電氣控制技術設計應用

PLC專為在工業環境下應用而設計的工業計算機[2]，已應用很廣泛，但設計時應該加入手動回路，以防PLC故障。

設計雙時間繼電器如 JSS48A可用一個時間繼電器實現兩個不同的延時循環交替進行。閥門等控制箱設計位置既要便于操作，又要防水防塵。

對于閥門控制設計應用，各種控制設計方案極多，但大多復雜，不便于接線和檢修。我們設計了兩種控制原理圖。不但接線簡單、便于檢修，同時應用效果理想。第一種設計采用手指按壓方式（見圖1），如閥門開關時間較長則會感到不便，但當要求閥門擋板停在中間位置時，只要放開手指，操作簡單；第二種設計采用自鎖方式（見圖2），不會出現手指按壓疲勞。這兩種設計均在實踐中得到良好的應用，希望同行可以借鑒。

圖1

圖2

7 熱源廠電氣保護技術設計應用

7.1 微機保護設計應用時的技術總結

采用微機保護可謂應時代而動。微機保護集保護，監視，控制，人機接口，通訊等多種功能于一體，已開始由人工管理，就地監控發展為遠動化[3]。專門對開關柜進行單元化設計。一臺裝置即可完成開關柜內所有的自動化功能，簡化了二次設計和施工，代替了各種常規的繼電器和測量儀表，節省了大量的安裝空間和電纜。在線保護和控制可編程采用電器工作人員熟悉的梯形圖編程，采用三十二位數字信號處理器，現場總線通信，可保證信息傳輸的是實行和可靠性，表面貼工藝重要器件采用知名企業產品，工作穩定完善的自薦功能，異常自動告警，據有自保護能力，防止裝置永久性損壞，國際通用輸入電源模塊，斷路器操作回路具有交直流通用的硬件防跳閉鎖模塊，分和扎操作回路的電流大小，不影響模塊正常工作，開關量輸入支持直接跳閘或告警，具有事件記錄功能，具有故障錄播功能，具有多套保護定植手動和自動切換功能，裝置能自動識別電器運行方式的變化并自動切換保護定植區，適合于無人值班和電器運行方式經常變化的場合。

7.2 微機保護設計應用的問題分析

在實際應用時，發現CT斷線報警可能會誤報。原因是當三相電流不平衡時，一相電流很大，而另一相很小，而微機保護就是檢測某相大于0.5A，另一相小于0.2A時發CT斷線報警。但這并不是應用微機保護的阻礙。

8 結論

通過以上詳細分析和研究，得到了熱力熱源廠電氣深入設計的應用技術，這些多年研究成果，希望對社會各行業均有所貢獻，發揮它的最大作用。

[1]中華人民共和國機械工業部.GB 50054-95 低壓配電設計規范[S]. 北京:中國計劃出版社,1995.

[2]范永勝,王岷.電力拖動自動控制系統.(第2版)[M].北京:中國電力出版社,2007.

[3]劉介才.工廠供電[M].北京:機械工業出版社,2004.