城市集中供熱工程中供配電系統的設計探析

蘇陽 喬岳

摘要：城市集中供熱作為一項重要的基礎設施，在城市建設中具有舉足輕重的作用，對城市建設有著非常重要的意義。因此集中供熱供配電系統的可靠性和實用性在大中型的集中供熱工程運行中起到重要的作用。文章結合集中供熱工程設計經驗，分析了供熱配電設計方案的優缺點。

關鍵詞：集中供熱工程；供配電系統；蓄水池泵房；移動；檢修電源

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0102-02

1 熱源廠變電所

1.1 變電所變配電方案選擇（以設計過的某熱源廠用電負荷為例）

熱源廠用電負荷為二級用電負荷，由兩路10kV市電線路供給。兩路電源同時工作（均應滿足熱源廠全部電力負荷），互為備用。

1.1.1 熱源廠負荷計算及低壓變壓器的選擇：

用電負荷計算采用需要系數法：需要系數：0.85；功率因數：0.80

工程計算負荷：

其中：10kV有功功率：7395kW

10kV無功功率：5546.3kVAR

10kV視在功率：9243.8kVA

0.4kV有功功率：2572kW

0.4kV無功功率：1929kVAR

0.4kV視在功率：3215kVA

1.1.2 變壓器的選擇：

方案一：

根據計算，共設置兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器和兩臺10/0.4/0.23kV1600kVA變壓器。

兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器購買費用大約為15

萬元；兩臺10/0.4/0.23kV1600kVA變壓器購買費用大約為38萬元。

方案一總購買費用約為53萬元。

方案二：

根據計算，共設置兩臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器。兩臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器購買費用大約為50萬元。

由于熱源廠供熱不是全年供熱，沈陽地區供熱天數為151天，僅占全年41%天，其他均為非采暖期，非采暖期變電所供配電主要用于日常供電及設備維護和檢修。

方案一在供熱時，兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器和兩臺10/0.4/0.23kV1600kVA變壓器，均全部投入運行。非采暖期兩臺10/0.4/0.23kV1600kVA變壓器停止運行，兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器投入運行，供給熱源廠照明、檢修設備及廠區內蓄水池泵房、廠區道路照明等電力負荷。此方案兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器基本能達到非采暖期滿負荷運行，其中一臺變壓器出現故障時，另一臺變壓器能滿足主要用電設備供電，保證非采暖期用電的可靠性。此方案其缺點是變電所占地面積比方案二要大些，初投資也比方案二要高些。

方案二在供熱時，兩臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器均全部投入運行。非采暖期一臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器停止運行，另一臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器投入運行，供給熱源廠照明、檢修設備及廠區內蓄水池泵房、廠區道路照明等電力負荷。由于非采暖期沒有太多的用電負荷，所以一臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器不能達到滿負荷運行。其缺點是運行不經濟，非采暖期變壓器出現故障，熱源廠內將全部停電，不能保證用電的可靠性。同時變壓器的年運行費用還比方案一要高。

綜上所述選擇方案一更適合熱源廠供配電的要求。從配電變壓器經濟使用期20年來看，方案一不論從供配電可靠性，還是從長遠運行費用上將更優于方案二。

1.2 變電所供配電系統選擇

10kV高壓配電系統為中性點不接地系統，兩路10kV高壓電源引入并同時工作，互為備用。采用分段單母線接線方式，設置高壓母線聯絡柜聯絡。高壓母線聯絡柜二次操作線作電氣閉鎖，雙路10kV電源正常情況下，保證不能合上高壓母聯斷路器，兩段母線分別由兩個工作電源供電。當一路工作電源發生故障被切除后，高壓母聯斷路器自動合閘，由另一路工作電源供給變配電所的全部負荷。當停電電源恢復供電時，手動斷開高壓母聯斷路器，然后使恢復供電的高壓進線斷路器合閘，高壓配電系統恢復兩路電源供電。高壓配電系統采用放射式的配電方式。

0.4kV低壓配電系統為中性點直接接地系統。非采暖配電系統與采暖配電系統分開自成體系。兩個配電系統均采用按本系統變壓器分段單母線接線方式，設置低壓母線聯絡柜聯絡。正常時低壓母聯斷路器分閘，變壓器分列運行。當其中某一臺變壓器發生故障或停電時，手動切除系統部分不重要負荷后，合閘低壓母聯斷路器，不停電或不故障的變壓器負載主要負荷用電。當停電電源恢復供電時，手動使低壓母聯斷路器分閘，然后使恢復供電的低壓進線斷路器合閘，低壓配電系統恢復兩路電源供電。低壓側采用放射式和樹干式相結合的配電方式。

1.3 變電所操作系統

操作系統分為交流操作和直流操作，雖然直流操作比交流操作要增加一些投資，但對于建設整個熱源廠投資是非常少的。所以筆者認為操作系統宜采用直流操作，提供可靠直流電源。這樣將為控制、保護裝置、分合閘回路提供可靠保證。

2 熱源廠主廠房配電系統

10kV、0.4kV電源均以電纜方式由變電所高低壓配電室引至主廠房電氣控制室，經電氣控制柜再分配至用電

設備。

（1）熱源廠循環水泵一般都在3臺以上，從工作經驗來看，每臺循環水泵的供電電源應由變電所不同段的高低壓段引來，這樣變電所高低壓段不論哪一段有故障，都不能影響其他段供電的循環水泵正常運行，為循環水泵可靠運行提供保證。

（2）熱源廠鍋爐系統有引風機、鼓風機、爐排電機和分層給煤電機組成。鍋爐系統用電設備的電源宜由變電所同一段的高低壓段引來，這樣變電所高低壓段不論哪一段有故障，熱源廠內本段供電的鍋爐系統的引風機、鼓風機、爐排電機和分層給煤電機停止運行。不影響其他鍋爐系統的引風機、鼓風機、爐排電機和分層給煤電機的正常運行，為城市供熱正常運行提供保證。

（3）熱源廠內移動檢修電源一般都設置一臺HH3-100/3開關，真正用電設備檢修和維護時，對檢修人員是非常不方便的。所以對熱源廠鍋爐本體和有地面下除渣溝的移動檢修電源。需要設置一個配電箱，配電箱內應有：12V的電源、供移動照明使用，還需要有三相電源及單相電源，單相電源電源還需有三孔插座和二孔插座（見圖1）；對熱源廠普通移動檢修電源也應設置一個配電箱，配電箱內應有：三相電源及單相電源、單相電源電源，還需有三孔插座和二孔插座（見圖2）。

3 熱源廠內蓄水池泵房配電系統

一般蓄水池泵房都不設置柴油發電機。筆者認為由于熱源廠的生產用水是由設置于廠區蓄水池泵房內的生產給水泵供給，熱源廠的突然停電會造成熱水鍋爐的汽化，為了保證熱水鍋爐的安全運行，需在蓄水池泵房設置一臺柴油發電機，以保證生產給水泵的正常運行。同時為了保證蓄水池泵房供電的可靠性和安全性，蓄水池泵房進戶電源應由不同變壓器低壓段引來，再設置雙電源自動轉換開關（見圖3）。這樣才能確保蓄水池泵房供配電系統可靠

運行。

以上就是作者在設計工作中的一些經驗，僅供同行們參考。

4 結語

集中供熱是現代化城市的重要標志之一。城市實現集中供熱不僅能向居民提供舒適的居住環境，還能夠節約能源、減少環境污染。作為熱源廠供配電設計工程師，我們應本著安全、可靠、實用、經濟的原則。在設計過程中結合工程實踐并努力創新，尋求最佳的供配電系統設計方案，提高人們的居住環境和生活質量。

參考文獻

[1] 低壓配電設計規范（GB50054-2011）[S].

[2] 供配電系統設計規范（GB50052-2009）[S].