摘 要：根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電對所造成經(jīng)濟損失的影響程度，首先確定電力負荷等級和供電電源要求，通過負荷計算選擇變壓器容量，然后從高壓配電、低壓配電、無功補償、機電設備控制和防雷接地等多方面對該供配電系統(tǒng)進行了詳細設計，并應用于某造紙企業(yè)燃煤鍋爐煙氣處理工程。結果表明，該供配電系統(tǒng)能夠保證煙氣處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行，確保企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)。

關鍵詞：煙氣處理;供配電系統(tǒng);無功補償;防雷接地

0? ? 引言

燃煤鍋爐煙氣中含有大量的SO2、NOx、顆粒物等污染物，直接排放會造成嚴重的大氣污染。近年來，國家對環(huán)境保護日益重視，排放標準不斷提高，部分地區(qū)執(zhí)行超低排放標準。某工程是某造紙企業(yè)自用電廠燃煤鍋爐配套工程，4臺35 t/h鍋爐的煙氣經(jīng)過“SNCR脫硝+布袋除塵+石灰石—石膏濕法脫硫+濕式電除塵”進行處理后達到超低標準排放。供配電系統(tǒng)則是保證該煙氣處理正常運行的前提，如果出現(xiàn)故障停電，煙氣未能處理達標排放，不但要面臨環(huán)保高額罰款，甚至會造成企業(yè)停產(chǎn)，如果長時間停電還有可能引起處理設備嚴重損壞。因此，供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性十分重要。本文根據(jù)該煙氣處理工程特點和企業(yè)的實際情況，對其供配電系統(tǒng)進行設計與應用。

1? ? 負荷等級和電源

由前文所述該煙氣處理系統(tǒng)故障可能會引起的設備損壞和經(jīng)濟損失，根據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50052—2009）中關于電力負荷的分級，本工程負荷應視為三級負荷。但是根據(jù)企業(yè)自身情況和環(huán)保部門的要求，其供配電系統(tǒng)需要連續(xù)穩(wěn)定運行，故該工程供配電系統(tǒng)按照二級負荷標準設計。

本系統(tǒng)采用雙回路10 kV電纜線路供電，分別引自廠用變電所不同母線段，沿廠區(qū)原有綜合管架敷設至本工程變配電室。

2? ? 負荷計算[1-2]

本工程主要機電設備為水泵和風機，電機電壓等級均為交流380 V。采用需要系數(shù)法進行負荷計算，查《工業(yè)與民用供配電設計手冊》得到需要系數(shù)和同時系數(shù)，再根據(jù)設備額定功率、裝機（工作）數(shù)量和功率因數(shù)計算得到：裝機容量為1 720.2 kW、工作容量為1 558.6 kW，計算負荷Pjs=1 166.14 kW、Qjs=951.58 kvar、Sjs=1 505.12 kVA、cos φ=0.77。

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50052—2009）第4.0.5條的規(guī)定“同時供電的兩回及以上供電線路中，當有一回路中斷供電時，其余線路應能滿足全部一級負荷及二級負荷”和《工業(yè)與民用供配電設計手冊》第2.4.1.3條“變壓器的長期負載率不宜大于85%”的原則，選擇單臺變壓器容量為2 000 kVA，2臺并列獨立運行。

3? ? 供配電系統(tǒng)

根據(jù)廠區(qū)平面布置，在工藝聯(lián)合樓一層設置10 kV變配電室1個，高壓和低壓系統(tǒng)布置于同一室內(nèi)，高壓電源分別經(jīng)兩臺10/0.4 kV干式變壓器至相應低壓配電系統(tǒng)。

3.1? ? 高壓配電系統(tǒng)

10 kV高壓配電系統(tǒng)主接線采用分段單母線方式，中間設母聯(lián)，2臺進線和1臺母聯(lián)斷路器及相應隔離開關之間進行互鎖，防止誤操作。正常運行時，兩段母線獨立運行，母聯(lián)斷開。每路高壓電源分別設隔離柜、壓變柜、進線柜，根據(jù)業(yè)主要求，該處理工程用電全部納入廠區(qū)用電，不再單獨計量。10 kV高壓開關柜選用KYN28-12型，具備“五防”功能，柜內(nèi)斷路器選用真空斷路器，彈簧儲能操作，操作電源采用交流電源，由進線處壓變提供。繼電保護和自動裝置采用微機綜合保護器，其中變壓器保護由出線柜內(nèi)綜合保護器實現(xiàn)，設置電流速斷、帶時限過流、單相接地、高溫和零序電流等保護;10 kV高壓電纜保護由上級變電所饋電柜內(nèi)綜合保護器實現(xiàn)，設置電流速斷、單相接地、過負荷等保護。

3.2? ? 低壓配電系統(tǒng)

2臺變壓器低壓側(cè)分別設單母線，中間設母聯(lián)，2臺出線斷路器和1臺母聯(lián)斷路器進行互鎖，防止誤操作。正常運行時，兩段母線獨立運行，母聯(lián)斷開。低壓開關柜選用MNS型抽屜式，變壓器低壓側(cè)總出線和母聯(lián)斷路器選用空氣斷路器，實現(xiàn)接地、電流速斷及過電流和過負荷保護;其余各低壓饋電選用塑殼斷路器，實現(xiàn)短路、過負荷和接地保護。

3.3? ? 低壓無功補償

根據(jù)當?shù)毓╇姴块T要求，用戶端的功率因數(shù)不應低于0.92。本工程采用在低壓側(cè)集中補償?shù)姆绞?，選用低壓并聯(lián)電容器組進行補償。查《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》得到功率因數(shù)由0.77提高到0.92的補償量為0.403 kvar/kW[3]，故本配電系統(tǒng)無功補償量Qc=1 166.14×0.403≈470 kvar，由廠家成套配置并裝設無功自動投切裝置。

3.4? ? 機電設備控制

變配電室內(nèi)設2段MCC，機電設備直接受其控制。根據(jù)《通用用電設備配電設計規(guī)范》（GB 50055—2011）中關于低壓電動機的保護要求，每臺電動機主控回路裝設短路、接地故障、過載、斷相和低壓保護，采用“塑殼斷路器+交流接觸器+馬達保護器”的配置。為了防止電機啟動電流對配電系統(tǒng)的沖擊，本工程中8臺功率為110 kW的脫硫塔循環(huán)泵配置了軟啟動器保護。

同時在各機電設備附近便于操作和觀察的地方按組設置就地按鈕箱，按鈕箱上設“就地/遠程”轉(zhuǎn)換開關、啟動按鈕、停止按鈕和狀態(tài)指示燈，為防止突然啟動可能危及設備周圍人員安全，按鈕箱上還設有鎖扣式急停按鈕[4]。

供配電系統(tǒng)圖如圖1所示。

4? ? 防雷和接地

根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057—2010），本工程建筑物按照第3類防雷建筑物進行防雷措施設計，建筑物屋面設接閃帶，利用混凝土柱內(nèi)鋼筋作為引下線。

本工程2臺變壓器選用D，yn11接線組別，其中性點通過電纜連接后在低壓進線柜內(nèi)與接地的PE線一點連接而實現(xiàn)系統(tǒng)接地。同時，低壓配電系統(tǒng)采用TN-C-S的接地型式，PE線與PEN線在低壓總進線柜內(nèi)一點分開后不再合并[5]。

本工程的系統(tǒng)接地、保護接地、防雷接地共用接地裝置，接地電阻不大于1 Ω。充分利用建筑物基礎內(nèi)鋼筋作為接地體，同時在變配電室外設人工接地裝置，由垂直接地極和水平接地極組成，埋深不小于800 mm。

5? ? 電纜敷設

本工程電纜選用YJV型，按設備功率選擇截面，電纜持續(xù)載流量在考慮敷設系數(shù)后不小于設備正常工作電流，電纜敷設采用電纜溝、橋架和穿管埋地相結合的方式，敷設、穿管、封堵等按照《電力工程電纜設計規(guī)范》（GB 50217—2007）要求執(zhí)行。

6? ? 結語

本工程供配電系統(tǒng)是否穩(wěn)定直接決定了煙氣處理能否正常運行，嚴格按照相關設計規(guī)范執(zhí)行是供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提條件。該供配電系統(tǒng)自運行以來，保證了該企業(yè)鍋爐煙氣的達標處理排放，維護了企業(yè)的正常生產(chǎn)。

[參考文獻]

[1] 中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司.工業(yè)與民用供配電設計手冊[M].4版.北京：中國電力出版社，2016.

[2] 中國市政工程中南設計研究院.給水排水設計手冊（第8冊 電氣與自控）[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3] 中國建筑標準設計研究院.建筑電氣常用數(shù)據(jù)[M].北京：中國計劃出版社，2006.

[4] 崔東鋒.礦井水處理廠供配電系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2016，37（5）：14-17.

[5] 王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗[M].2版.北京：中國電力出版社，2007.

收稿日期：2020-06-08

作者簡介：洪飛（1984—），男，浙江杭州人，工程師，主要從事環(huán)保工程電氣及自控系統(tǒng)的設計和研究工作。