傅建宏

摘 要：空冷系統(tǒng)包括直接空冷系統(tǒng)、間接空冷系統(tǒng)，電廠直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展較快，是富煤缺水地區(qū)常見的冷卻形式。直冷系統(tǒng)具有廣闊發(fā)展前景，其電氣設(shè)計是整個系統(tǒng)的核心部分。本文深入分析了直接空冷電氣設(shè)計要點(diǎn)，針對低壓配電設(shè)備常見問題進(jìn)行了總結(jié)，提出具體操作措施及作用原理，旨在為實(shí)際操作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：直接空冷；系統(tǒng)；電氣設(shè)計；接線方式

中圖分類號：TK264.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

世界各國已經(jīng)有諸多直冷成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?？紤]到國內(nèi)北方地區(qū)煤炭資源豐富、水資源匱乏，一定程度上增加了煤炭資源轉(zhuǎn)化為電力資源的難度。空冷機(jī)組是借助空氣來取代傳統(tǒng)冷卻介質(zhì)的方式，以電廠為例，低壓缸排汽經(jīng)空冷系統(tǒng)冷卻后，一方面可降低廢水排放量，另一方面可縮減電廠用水總量，可滿足當(dāng)代環(huán)保政策相關(guān)要求，所以直接空冷系統(tǒng)具有十分廣闊的發(fā)展前景。需引起重視的是整個空冷系統(tǒng)的設(shè)計中較為關(guān)鍵的是電氣部分，與傳統(tǒng)電氣設(shè)計不同，空冷電氣系統(tǒng)設(shè)計更具復(fù)雜性。

1 直接空冷系統(tǒng)電氣設(shè)計應(yīng)用

1.1 低壓配電裝置接線方式

直接空冷系統(tǒng)大機(jī)組一般具有35m以上的平臺高度，同時占地面積較大，為了縮減廠區(qū)占地空間，有時會將主變壓器、啟/備變壓器等裝置放置在空冷平臺下部區(qū)域，一方面可縮減相關(guān)電氣設(shè)備的占地空間、另一方面縮減了母線鋪設(shè)長度。單臺機(jī)組一般配置一個配電室，配電室內(nèi)部電纜出線經(jīng)過電纜溝、豎井后為空冷島相關(guān)設(shè)備供電。一般狀況下，單臺機(jī)組配置兩個電纜豎井，兩豎井從支撐柱引出，一個是動力電纜豎井、另一個是控制電纜豎井。平臺上部的電纜敷設(shè)作業(yè)遵循下述原則：控制電纜再上、動力電纜在下，避免交叉干涉等狀況。

空冷平臺下部區(qū)域的配電室內(nèi)一般包括PC柜、變壓器等。空冷變一般選擇干式變壓器，可降低油式變壓器爆炸、污染等問題概率。新型變壓器還具有節(jié)能、低噪的優(yōu)勢。變壓器供電方案的選擇中，對于300WM機(jī)組，30臺、132kW風(fēng)機(jī)狀況下，高壓側(cè)電壓6kV，避免夏季滿發(fā)負(fù)荷過重影響，余量一般高于10%。計算后供電方式可采用四臺干式變壓器，3用1備，如圖1所示。部分機(jī)組采用兩兩互為備用，可靠度增加，但是設(shè)備使用率低、成本高。即供電方式的選擇需要綜合技術(shù)要素、經(jīng)濟(jì)效益兩方面進(jìn)行綜合分析。

此外，如果機(jī)組風(fēng)機(jī)是借助變頻控制來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化，可配置一體柜，將變頻器內(nèi)部元器件布于PC柜內(nèi)，可達(dá)到省電作用。變頻器功能較多，包括：電機(jī)過熱保護(hù)、短路保護(hù)、過頻過流保護(hù)等。

1.2 變頻器抑制諧波設(shè)計分析

變頻器使用中可能會遇到諧波干擾問題，原因在于變頻器中需要借助大功率IGBT逆變、二極管整流處理，一旦輸入輸出電路中發(fā)生高頻電波作用，極易對周圍電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾作用?？紤]到諧波主要借助傳導(dǎo)、輻射等進(jìn)行能量傳送，為了解決干擾問題，需要隔離或過濾掉高頻電流；解決輻射干擾主要原理是針對輻射源、傳播路徑等進(jìn)行屏蔽處理。

因此實(shí)際項(xiàng)目施工中，需要從設(shè)備選型、總體布置、電氣接線等多方角度進(jìn)行抑制諧波處理。第一，保證變頻設(shè)備的供電電源具有一定獨(dú)立性，也可在變頻器和其他設(shè)備之間裝設(shè)隔離變壓設(shè)備，達(dá)到切斷諧波電流的效果。第二，變頻器輸入端、輸出端安裝電抗器或者濾波器。在進(jìn)行無源濾波器的安裝過程中，需要將其放置在交流端，無源濾波器包括L、C、R元件，共同構(gòu)成共振回路，如果LC回路頻率和高次波頻率一致，便可起到阻止高次諧波流入電網(wǎng)的現(xiàn)象，整體操作和后期維護(hù)較方便。這一方法的缺點(diǎn)在于諧波可能會被放大，濾波易受設(shè)置參數(shù)影響。第三，為了降低輻射干擾，電機(jī)和變頻器之間需要敷設(shè)變頻電纜，避免和其他弱電相關(guān)電纜敷設(shè)在同一電纜溝內(nèi)。第四，信號線需要采用屏蔽線進(jìn)行處理，布線處理中，需要與主回路變頻器的控制線間隔20cm以上的距離，避免輻射干擾的負(fù)面影響。第五，變頻器需要采用專用接地設(shè)備，且布置中需要與周邊設(shè)備間隔一定距離，建議以短粗線為主，可顯著降低臨近設(shè)備的干擾。

1.3 防雷接地的設(shè)計分析

首先，空冷島一般包括大量鋼結(jié)構(gòu)材料，需要針對空冷設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)處理。一般在機(jī)組最高點(diǎn)的蒸汽分配管處加設(shè)接閃器。該管子厚度為12mm左右，尺寸滿足《建筑體防雷規(guī)范》要求。該措施相比于傳統(tǒng)避雷帶、避雷針等更具合理性，一般不會受到外界雷擊的嚴(yán)重影響，同時不會對蒸汽分配管的汽量均衡分布產(chǎn)生干擾。

其次，可在空冷平臺周邊、風(fēng)機(jī)間敷設(shè)鍍鋅扁鋼，讓其起到接地干線的功效，支撐柱區(qū)域可敷設(shè)地下引線，保證A型架、接地引下線等之間形成良好的電氣連接，保證整個空冷島構(gòu)成一個完整的、系統(tǒng)化的電氣通路，形成等電位體。

再者，當(dāng)下空冷島的防雷接地多數(shù)以水平接地為主、垂直接地為輔，促進(jìn)其形成環(huán)繞式復(fù)合接地網(wǎng)。且整個機(jī)組的接地網(wǎng)連接點(diǎn)不可低于4處。必要時可增設(shè)“帽檐式均壓帶”。

1.4 電纜選型及防火設(shè)計

電纜設(shè)計中，由于電機(jī)一般是由變頻調(diào)速進(jìn)行控制，變頻設(shè)備和電機(jī)之間的電纜可采用阻燃交聯(lián)型鎧裝電纜，會產(chǎn)生良好的電磁相容性、抗干擾性。在照明檢修的電纜選型中，可采用耐熱性高、阻燃效果好、機(jī)械性能穩(wěn)定的材料。其次，伴熱電纜的選擇中需要以低溫加強(qiáng)型自調(diào)控電伴熱線，可保證其隨加熱溫度的變化而及時進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，能顯著控制加熱溫度，整個系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保。

電纜截面設(shè)計需要考慮允許壓降、短路熱穩(wěn)定、允許電流等要求，如果最大負(fù)荷高于5000h、長度大于20m，可根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行分析。電纜載流量的分析中，需要參考電力工程電纜設(shè)計規(guī)范交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜空氣中敷設(shè)時允許載流量（A）設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行處理。在常用材料的選擇方面，需要考慮其電阻率、溫度、電纜芯性能和最高允許溫度等參數(shù)，綜合分析后方可進(jìn)行材料選型，一般電纜允許載流量的綜合系數(shù)為0.7。

針對電纜可能發(fā)生的火災(zāi)等事故問題，需要及時設(shè)置阻火分隔處理。在電纜引致電器柜、貫穿隔墻處進(jìn)行阻火封堵處理，并等間距設(shè)置隔層，一般間距7m為宜。

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