談隔壓換熱站電氣設(shè)計(jì)

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(guò)幾年的綜合治理，雖達(dá)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(jì)的“城中村”家庭采暖小爐灶，給城市造成嚴(yán)重的污染。為了配合城市“藍(lán)天碧水”工程的建設(shè)，實(shí)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(shì)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(jiān)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(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

為了降低管網(wǎng)的運(yùn)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(shè)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?zé)崴畵Q熱成130℃/70℃的高溫?zé)崴楸阌谏a(chǎn)運(yùn)行管理，在隔壓換熱站內(nèi)還設(shè)置了調(diào)度中心，內(nèi)設(shè)中央監(jiān)控室，對(duì)整個(gè)管網(wǎng)和熱力站進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

現(xiàn)將隔壓換熱站電氣方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析:

隔壓換熱站的主要用電設(shè)備為5臺(tái)系統(tǒng)循環(huán)泵(1 800 kW/臺(tái)，4用1備)，2臺(tái)補(bǔ)水泵(55 kW/臺(tái))，2 臺(tái)清水泵(90 kW/臺(tái)，1用1備)，2臺(tái)鹽液泵(5.5 kW/臺(tái)，1用 1備)，2 臺(tái)采暖循環(huán)泵(90 kW/臺(tái)，1用1備)，2臺(tái)采暖補(bǔ)水泵(11 kW/臺(tái))及其附屬建筑等。隔壓換熱站新建一座35 kV/10 kV總變電所?？紤]今后發(fā)展，主變壓器容量為2×16 000 kVA。35 kV電源進(jìn)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(yùn)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(dòng)化控制。本工程35 kV，10 kV為不接地運(yùn)行方式，380 V/220 V為中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。

1)負(fù)荷性質(zhì)。

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

2)對(duì)供電系統(tǒng)的要求。

對(duì)二級(jí)負(fù)荷要求雙電源、雙回路供電，消防用電末級(jí)配電箱自動(dòng)切換。

3)計(jì)算負(fù)荷及調(diào)速系統(tǒng)選擇。

隔壓換熱站用電設(shè)備安裝容量約為10 000 kW，計(jì)算負(fù)荷6 420 kW，自然功率因數(shù)為0.88，裝設(shè)高壓電容器1 200 kvar，補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)0.95以上。高壓用電設(shè)備為系統(tǒng)循環(huán)泵5臺(tái);功率為1 800 kW交流電機(jī)。根據(jù)整個(gè)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?？刹捎玫恼{(diào)速方式有:變頻調(diào)速、斬波內(nèi)饋電機(jī)調(diào)速等。采用變頻器效率高、調(diào)速范圍大，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)，變頻器提供給電機(jī)的諧波干擾小的正弦波電流，降低了電機(jī)的故障次數(shù)、采用變頻調(diào)速可方便從低速啟動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)、啟動(dòng)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(jī)調(diào)速，在大型供熱系統(tǒng)的水泵調(diào)速方面推廣應(yīng)用也較廣泛，技術(shù)也較成熟，節(jié)能效果好，故作為本項(xiàng)目的備選調(diào)速方式。本變電所在10 kV段集中補(bǔ)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(fù)荷選用1臺(tái)SC10-800/35±5%/0.4 kV變壓器用于整個(gè)站區(qū)的照明、檢修用電;選用1臺(tái)SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV變壓器用于其他低壓設(shè)備的用電。

4)變配電所設(shè)備選型。

變電所設(shè)在隔壓換熱站旁，變電所內(nèi)設(shè)有值班管理人員。

a.35 kV變壓器選用2臺(tái)有載調(diào)壓變壓器SZ9-16 000/35±4×2.5%/10.5以及1 臺(tái) SC10-800/35 ±5%/0.4 kV。10 kV 變壓器選用1臺(tái)SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV。35 kV開(kāi)關(guān)柜選用鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜KYN61-40.5，主設(shè)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(hù)全部采用微機(jī)型保護(hù)裝置，組件保護(hù)如主變壓器保護(hù)等全部采用微機(jī)型保護(hù)裝置。10 kV電機(jī)保護(hù):電流速斷、低電壓保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

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

d.低壓配電裝置采用MNS低壓開(kāi)關(guān)柜。低壓為母線分段運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)自投自復(fù)/自投不自復(fù)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。自投時(shí)應(yīng)自動(dòng)斷開(kāi)非保證負(fù)荷，以保證變壓器正常工作。主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)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(shè)功率因數(shù)集中的自動(dòng)補(bǔ)償裝置，總無(wú)功補(bǔ)償容量為1 200 kvar，補(bǔ)償后的功率因子不小于0.95。根據(jù)泵的啟動(dòng)臺(tái)數(shù)電容器按編碼分組投入。

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

g.直流電系統(tǒng)電壓選用220 V，作為電氣設(shè)備的控制、操作、信號(hào)電機(jī)調(diào)速裝置、事故照明的電源。選用智能開(kāi)關(guān)電源型充電器，配免維護(hù)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(hù)、安全措施及接地系統(tǒng)。

在變電所的35 kV進(jìn)線及35 kV，10 kV每段母線上均裝設(shè)一組避雷器，以防止雷電波侵入而危及電氣設(shè)備。在屋頂裝設(shè)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(jí)為三類，防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)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(chǔ)鋼筋做接地極，將接地系統(tǒng)連為一體。實(shí)測(cè)接地電阻應(yīng)小于0.5 Ω。

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

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

c.計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)、有線電視引入端、電信引入端設(shè)過(guò)電壓保護(hù)裝置。

d.為保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、熱工保護(hù)等不能中斷電源的要求，在隔壓換熱站設(shè)置交流不間斷電源UPS兩套，一套用于站內(nèi)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，另一套用于循環(huán)泵系統(tǒng)的熱工保護(hù)和儀表熱控等。正常運(yùn)行時(shí)由380 V電源供電，故障時(shí)靜態(tài)開(kāi)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(shí)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(shè)計(jì)指導(dǎo)思想處處體現(xiàn)了超前意識(shí)，即技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)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(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

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