談隔壓換熱站電氣設計

解 娜

(太原市熱力公司，山西太原 030012)

太原市的大氣環(huán)境經(jīng)過幾年的綜合治理，雖達到一定程度的改善，但市區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的中、小型采暖鍋爐及數(shù)以千計的“城中村”家庭采暖小爐灶，給城市造成嚴重的污染。為了配合城市“藍天碧水”工程的建設，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的策略，采用集中供熱取代大量的分散鍋爐已勢在必行。

太原市集中供熱(瑞光熱電)工程，作為太原市城市供熱總體規(guī)劃的一部分，堅持節(jié)約能源的方針，以熱定電，采用熱電聯(lián)產(chǎn)，發(fā)揮熱電聯(lián)產(chǎn)綜合效益，充分節(jié)約能源，達到節(jié)能環(huán)保的效果。

為了降低管網(wǎng)的運行壓力并使之與太原市現(xiàn)有熱力管網(wǎng)相匹配，本工程設置了隔壓換熱站。本隔壓換熱站的功能是將熱電廠首站供出的150℃/80℃高溫熱水換熱成130℃/70℃的高溫熱水。為便于生產(chǎn)運行管理，在隔壓換熱站內(nèi)還設置了調(diào)度中心，內(nèi)設中央監(jiān)控室，對整個管網(wǎng)和熱力站進行調(diào)節(jié)和控制。

現(xiàn)將隔壓換熱站電氣方面的設計進行分析:

隔壓換熱站的主要用電設備為5臺系統(tǒng)循環(huán)泵(1 800 kW/臺，4用1備)，2臺補水泵(55 kW/臺)，2 臺清水泵(90 kW/臺，1用1備)，2臺鹽液泵(5.5 kW/臺，1用 1備)，2 臺采暖循環(huán)泵(90 kW/臺，1用1備)，2臺采暖補水泵(11 kW/臺)及其附屬建筑等。隔壓換熱站新建一座35 kV/10 kV總變電所。考慮今后發(fā)展，主變壓器容量為2×16 000 kVA。35 kV電源進線為雙回路供電，其中一路主電源由瑞光熱電廠引接，并作為正常運行電源。35 kV，10 kV側(cè)主接線為單母線分段方式，10 kV出線為12條回路以上。10 kV并聯(lián)電容器初估為1 200 kvar。變電所采用綜合自動化控制。本工程35 kV，10 kV為不接地運行方式，380 V/220 V為中性點直接接地運行方式。

1)負荷性質(zhì)。

重要設備用電:系統(tǒng)循環(huán)泵5臺:1 800 kW/臺，配變頻調(diào)速裝置。重要場所的設備用電:隔壓換熱站廠房，調(diào)度中心，消防用電。以上負荷為二級負荷，其余廠區(qū)用電負荷為三級負荷。

2)對供電系統(tǒng)的要求。

對二級負荷要求雙電源、雙回路供電，消防用電末級配電箱自動切換。

3)計算負荷及調(diào)速系統(tǒng)選擇。

隔壓換熱站用電設備安裝容量約為10 000 kW，計算負荷6 420 kW，自然功率因數(shù)為0.88，裝設高壓電容器1 200 kvar，補償后功率因數(shù)達0.95以上。高壓用電設備為系統(tǒng)循環(huán)泵5臺;功率為1 800 kW交流電機。根據(jù)整個供熱系統(tǒng)的需要，隔壓換熱站循環(huán)泵要求采用調(diào)速泵。可采用的調(diào)速方式有:變頻調(diào)速、斬波內(nèi)饋電機調(diào)速等。采用變頻器效率高、調(diào)速范圍大，電機實現(xiàn)了真正的軟啟動、軟停運，變頻器提供給電機的諧波干擾小的正弦波電流，降低了電機的故障次數(shù)、采用變頻調(diào)速可方便從低速啟動，啟動平穩(wěn)、啟動電流小，功率因數(shù)高。因此本工程優(yōu)先考慮采用變頻調(diào)速。斬波內(nèi)饋電機調(diào)速，在大型供熱系統(tǒng)的水泵調(diào)速方面推廣應用也較廣泛，技術(shù)也較成熟，節(jié)能效果好，故作為本項目的備選調(diào)速方式。本變電所在10 kV段集中補償，將自然功率因數(shù)提高到0.95。系統(tǒng)循環(huán)泵供電電壓為10 kV。低壓負荷選用1臺SC10-800/35±5%/0.4 kV變壓器用于整個站區(qū)的照明、檢修用電;選用1臺SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV變壓器用于其他低壓設備的用電。

4)變配電所設備選型。

變電所設在隔壓換熱站旁，變電所內(nèi)設有值班管理人員。

a.35 kV變壓器選用2臺有載調(diào)壓變壓器SZ9-16 000/35±4×2.5%/10.5以及1 臺 SC10-800/35 ±5%/0.4 kV。10 kV 變壓器選用1臺SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV。35 kV開關(guān)柜選用鎧裝移開式開關(guān)柜KYN61-40.5，主設備用真空斷路器ZN85-40.5，氧化鋅避雷器和電流、電壓互感器。

b.10 kV采用KYN28型高壓柜，配用VD4-12真空斷路器，線路保護全部采用微機型保護裝置，組件保護如主變壓器保護等全部采用微機型保護裝置。10 kV電機保護:電流速斷、低電壓保護及過負荷保護。

c.干式變壓器具有損耗低、體積小、阻燃防潮、短時超載能力強、免維護等優(yōu)點。變壓器采用SC10型帶防護外殼的干式變壓器。

d.低壓配電裝置采用MNS低壓開關(guān)柜。低壓為母線分段運行，聯(lián)絡開關(guān)設自投自復/自投不自復/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。自投時應自動斷開非保證負荷，以保證變壓器正常工作。主進開關(guān)與聯(lián)絡開關(guān)設電氣聯(lián)鎖，任何情況下禁止合環(huán)。

e.在變配電所10 kV側(cè)設功率因數(shù)集中的自動補償裝置，總無功補償容量為1 200 kvar，補償后的功率因子不小于0.95。根據(jù)泵的啟動臺數(shù)電容器按編碼分組投入。

f.計量:在每路35 kV電源進線處設計量總表，在低壓側(cè)設電力分表。除上述計量之外，供電部門在變配電室設有專用高壓計量柜。

g.直流電系統(tǒng)電壓選用220 V，作為電氣設備的控制、操作、信號電機調(diào)速裝置、事故照明的電源。選用智能開關(guān)電源型充電器，配免維護鉛酸蓄電池的成套裝置。

h.站內(nèi)電纜采用ZR-YJV型阻燃電纜。

5)防雷保護、安全措施及接地系統(tǒng)。

在變電所的35 kV進線及35 kV，10 kV每段母線上均裝設一組避雷器，以防止雷電波侵入而危及電氣設備。在屋頂裝設避雷帶，接地引下線與主接地網(wǎng)相連接，以防止雷擊危及建筑物。變電所主接地網(wǎng)做成法拉地籠式連接。隔壓換熱站的防雷等級為三類，防雷接地、電氣設備保護接地及弱電系統(tǒng)接地等共享統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，利用結(jié)構(gòu)基礎鋼筋做接地極，將接地系統(tǒng)連為一體。實測接地電阻應小于0.5 Ω。

a.低壓配電采用TN-S系統(tǒng)，其中性線和保護線在接地點后要嚴格分開。凡正常不帶電而當絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設備金屬外殼均應可靠接地。

b.采用總等電位聯(lián)結(jié)，將建筑物內(nèi)保護干線、設備進線總管、建筑物金屬構(gòu)件進行聯(lián)結(jié)。

c.計算機電源系統(tǒng)、有線電視引入端、電信引入端設過電壓保護裝置。

d.為保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)、熱工保護等不能中斷電源的要求，在隔壓換熱站設置交流不間斷電源UPS兩套，一套用于站內(nèi)的計算機監(jiān)控，另一套用于循環(huán)泵系統(tǒng)的熱工保護和儀表熱控等。正常運行時由380 V電源供電，故障時靜態(tài)開關(guān)快速切換到UPS電源。

6)隔壓換熱站照明。

照明分為廠房、廠區(qū)照明、調(diào)度辦公及生活區(qū)照明，采用220 V電壓。室內(nèi)照明采用節(jié)能燈具，實行綠色照明;工廠及生活區(qū)照明采用高壓鈉燈、投光燈集中控制。

本工程的設計指導思想處處體現(xiàn)了超前意識，即技術(shù)要先進，經(jīng)濟要合理，環(huán)保要可靠，節(jié)能要顯著，自控水平要高，力求各項設計指標達到國內(nèi)先進水平。

［1］ 羅建華.建筑電氣設計中的節(jié)能措施［J］.建筑與設計，2007(1):667.

［2］ 龔國棟.淺談建筑電氣設計的節(jié)能［J］.浙江建筑，2007(24):54-56.

［3］ 朱林根.21世紀建筑電氣設計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001:970-985.