谈隔压换热站电气设计

解 娜

(太原市热力公司，山西太原 030012)

太原市的大气环境经过几年的综合治理，虽达到一定程度的改善，但市区内现有的中、小型采暖锅炉及数以千计的“城中村”家庭采暖小炉灶，给城市造成严重的污染。为了配合城市“蓝天碧水”工程的建设，实现可持续发展的策略，采用集中供热取代大量的分散锅炉已势在必行。

太原市集中供热(瑞光热电)工程，作为太原市城市供热总体规划的一部分，坚持节约能源的方针，以热定电，采用热电联产，发挥热电联产综合效益，充分节约能源，达到节能环保的效果。

为了降低管网的运行压力并使之与太原市现有热力管网相匹配，本工程设置了隔压换热站。本隔压换热站的功能是将热电厂首站供出的150℃/80℃高温热水换热成130℃/70℃的高温热水。为便于生产运行管理，在隔压换热站内还设置了调度中心，内设中央监控室，对整个管网和热力站进行调节和控制。

现将隔压换热站电气方面的设计进行分析:

隔压换热站的主要用电设备为5台系统循环泵(1 800 kW/台，4用1备)，2台补水泵(55 kW/台)，2 台清水泵(90 kW/台，1用1备)，2台盐液泵(5.5 kW/台，1用 1备)，2 台采暖循环泵(90 kW/台，1用1备)，2台采暖补水泵(11 kW/台)及其附属建筑等。隔压换热站新建一座35 kV/10 kV总变电所。考虑今后发展，主变压器容量为2×16 000 kVA。35 kV电源进线为双回路供电，其中一路主电源由瑞光热电厂引接，并作为正常运行电源。35 kV，10 kV侧主接线为单母线分段方式，10 kV出线为12条回路以上。10 kV并联电容器初估为1 200 kvar。变电所采用综合自动化控制。本工程35 kV，10 kV为不接地运行方式，380 V/220 V为中性点直接接地运行方式。

1)负荷性质。

重要设备用电:系统循环泵5台:1 800 kW/台，配变频调速装置。重要场所的设备用电:隔压换热站厂房，调度中心，消防用电。以上负荷为二级负荷，其余厂区用电负荷为三级负荷。

2)对供电系统的要求。

对二级负荷要求双电源、双回路供电，消防用电末级配电箱自动切换。

3)计算负荷及调速系统选择。

隔压换热站用电设备安装容量约为10 000 kW，计算负荷6 420 kW，自然功率因数为0.88，装设高压电容器1 200 kvar，补偿后功率因数达0.95以上。高压用电设备为系统循环泵5台;功率为1 800 kW交流电机。根据整个供热系统的需要，隔压换热站循环泵要求采用调速泵。可采用的调速方式有:变频调速、斩波内馈电机调速等。采用变频器效率高、调速范围大，电机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的谐波干扰小的正弦波电流，降低了电机的故障次数、采用变频调速可方便从低速启动，启动平稳、启动电流小，功率因数高。因此本工程优先考虑采用变频调速。斩波内馈电机调速，在大型供热系统的水泵调速方面推广应用也较广泛，技术也较成熟，节能效果好，故作为本项目的备选调速方式。本变电所在10 kV段集中补偿，将自然功率因数提高到0.95。系统循环泵供电电压为10 kV。低压负荷选用1台SC10-800/35±5%/0.4 kV变压器用于整个站区的照明、检修用电;选用1台SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV变压器用于其他低压设备的用电。

4)变配电所设备选型。

变电所设在隔压换热站旁，变电所内设有值班管理人员。

a.35 kV变压器选用2台有载调压变压器SZ9-16 000/35±4×2.5%/10.5以及1 台 SC10-800/35 ±5%/0.4 kV。10 kV 变压器选用1台SC10-800/10±2×2.5/0.4 kV。35 kV开关柜选用铠装移开式开关柜KYN61-40.5，主设备用真空断路器ZN85-40.5，氧化锌避雷器和电流、电压互感器。

b.10 kV采用KYN28型高压柜，配用VD4-12真空断路器，线路保护全部采用微机型保护装置，组件保护如主变压器保护等全部采用微机型保护装置。10 kV电机保护:电流速断、低电压保护及过负荷保护。

c.干式变压器具有损耗低、体积小、阻燃防潮、短时超载能力强、免维护等优点。变压器采用SC10型带防护外壳的干式变压器。

d.低压配电装置采用MNS低压开关柜。低压为母线分段运行，联络开关设自投自复/自投不自复/手动转换开关。自投时应自动断开非保证负荷，以保证变压器正常工作。主进开关与联络开关设电气联锁，任何情况下禁止合环。

e.在变配电所10 kV侧设功率因数集中的自动补偿装置，总无功补偿容量为1 200 kvar，补偿后的功率因子不小于0.95。根据泵的启动台数电容器按编码分组投入。

f.计量:在每路35 kV电源进线处设计量总表，在低压侧设电力分表。除上述计量之外，供电部门在变配电室设有专用高压计量柜。

g.直流电系统电压选用220 V，作为电气设备的控制、操作、信号电机调速装置、事故照明的电源。选用智能开关电源型充电器，配免维护铅酸蓄电池的成套装置。

h.站内电缆采用ZR-YJV型阻燃电缆。

5)防雷保护、安全措施及接地系统。

在变电所的35 kV进线及35 kV，10 kV每段母线上均装设一组避雷器，以防止雷电波侵入而危及电气设备。在屋顶装设避雷带，接地引下线与主接地网相连接，以防止雷击危及建筑物。变电所主接地网做成法拉地笼式连接。隔压换热站的防雷等级为三类，防雷接地、电气设备保护接地及弱电系统接地等共享统一的接地系统，利用结构基础钢筋做接地极，将接地系统连为一体。实测接地电阻应小于0.5 Ω。

a.低压配电采用TN-S系统，其中性线和保护线在接地点后要严格分开。凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。

b.采用总等电位联结，将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结。

c.计算机电源系统、有线电视引入端、电信引入端设过电压保护装置。

d.为保证计算机监控系统、热工保护等不能中断电源的要求，在隔压换热站设置交流不间断电源UPS两套，一套用于站内的计算机监控，另一套用于循环泵系统的热工保护和仪表热控等。正常运行时由380 V电源供电，故障时静态开关快速切换到UPS电源。

6)隔压换热站照明。

照明分为厂房、厂区照明、调度办公及生活区照明，采用220 V电压。室内照明采用节能灯具，实行绿色照明;工厂及生活区照明采用高压钠灯、投光灯集中控制。

本工程的设计指导思想处处体现了超前意识，即技术要先进，经济要合理，环保要可靠，节能要显著，自控水平要高，力求各项设计指标达到国内先进水平。

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