城市集中供熱工程中供配電系統(tǒng)的設(shè)計探析

蘇陽 喬岳

摘要：城市集中供熱作為一項重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在城市建設(shè)中具有舉足輕重的作用，對城市建設(shè)有著非常重要的意義。因此集中供熱供配電系統(tǒng)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(jié)合集中供熱工程設(shè)計經(jīng)驗，分析了供熱配電設(shè)計方案的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：集中供熱工程；供配電系統(tǒng)；蓄水池泵房；移動；檢修電源

中圖分類號：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計過的某熱源廠用電負(fù)荷為例）

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

1.1.1 熱源廠負(fù)荷計算及低壓變壓器的選擇：

用電負(fù)荷計算采用需要系數(shù)法：需要系數(shù)：0.85；功率因數(shù)：0.80

工程計算負(fù)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(jù)計算，共設(shè)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(jù)計算，共設(shè)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(qū)供熱天數(shù)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(shè)備維護(hù)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(shè)備及廠區(qū)內(nèi)蓄水池泵房、廠區(qū)道路照明等電力負(fù)荷。此方案兩臺10/0.4/0.23kV400kVA變壓器基本能達(dá)到非采暖期滿負(fù)荷運行，其中一臺變壓器出現(xiàn)故障時，另一臺變壓器能滿足主要用電設(shè)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(shè)備及廠區(qū)內(nèi)蓄水池泵房、廠區(qū)道路照明等電力負(fù)荷。由于非采暖期沒有太多的用電負(fù)荷，所以一臺10/0.4/0.23kV2000kVA變壓器不能達(dá)到滿負(fù)荷運行。其缺點是運行不經(jīng)濟(jì)，非采暖期變壓器出現(xiàn)故障，熱源廠內(nèi)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(jīng)濟(jì)使用期20年來看，方案一不論從供配電可靠性，還是從長遠(yuǎn)運行費用上將更優(yōu)于方案二。

1.2 變電所供配電系統(tǒng)選擇

10kV高壓配電系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，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(shè)置高壓母線聯(lián)絡(luò)柜聯(lián)絡(luò)。高壓母線聯(lián)絡(luò)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(lián)斷路器，兩段母線分別由兩個工作電源供電。當(dāng)一路工作電源發(fā)生故障被切除后，高壓母聯(lián)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(fù)荷。當(dāng)停電電源恢復(fù)供電時，手動斷開高壓母聯(lián)斷路器，然后使恢復(fù)供電的高壓進(jìn)線斷路器合閘，高壓配電系統(tǒng)恢復(fù)兩路電源供電。高壓配電系統(tǒng)采用放射式的配電方式。

0.4kV低壓配電系統(tǒng)為中性點直接接地系統(tǒng)。非采暖配電系統(tǒng)與采暖配電系統(tǒng)分開自成體系。兩個配電系統(tǒng)均采用按本系統(tǒng)變壓器分段單母線接線方式，設(shè)置低壓母線聯(lián)絡(luò)柜聯(lián)絡(luò)。正常時低壓母聯(lián)斷路器分閘，變壓器分列運行。當(dāng)其中某一臺變壓器發(fā)生故障或停電時，手動切除系統(tǒng)部分不重要負(fù)荷后，合閘低壓母聯(lián)斷路器，不停電或不故障的變壓器負(fù)載主要負(fù)荷用電。當(dāng)停電電源恢復(fù)供電時，手動使低壓母聯(lián)斷路器分閘，然后使恢復(fù)供電的低壓進(jìn)線斷路器合閘，低壓配電系統(tǒng)恢復(fù)兩路電源供電。低壓側(cè)采用放射式和樹干式相結(jié)合的配電方式。

1.3 變電所操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)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(shè)整個熱源廠投資是非常少的。所以筆者認(rèn)為操作系統(tǒng)宜采用直流操作，提供可靠直流電源。這樣將為控制、保護(hù)裝置、分合閘回路提供可靠保證。

2 熱源廠主廠房配電系統(tǒng)

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(jīng)電氣控制柜再分配至用電

設(shè)備。

（1）熱源廠循環(huán)水泵一般都在3臺以上，從工作經(jīng)驗來看，每臺循環(huán)水泵的供電電源應(yīng)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(huán)水泵正常運行，為循環(huán)水泵可靠運行提供保證。

（2）熱源廠鍋爐系統(tǒng)有引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)和分層給煤電機(jī)組成。鍋爐系統(tǒng)用電設(shè)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(nèi)本段供電的鍋爐系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)和分層給煤電機(jī)停止運行。不影響其他鍋爐系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)和分層給煤電機(jī)的正常運行，為城市供熱正常運行提供保證。

（3）熱源廠內(nèi)移動檢修電源一般都設(shè)置一臺HH3-100/3開關(guān)，真正用電設(shè)備檢修和維護(hù)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(shè)置一個配電箱，配電箱內(nèi)應(yīng)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(yīng)設(shè)置一個配電箱，配電箱內(nèi)應(yīng)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(nèi)蓄水池泵房配電系統(tǒng)

一般蓄水池泵房都不設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)。筆者認(rèn)為由于熱源廠的生產(chǎn)用水是由設(shè)置于廠區(qū)蓄水池泵房內(nèi)的生產(chǎn)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(shè)置一臺柴油發(fā)電機(jī)，以保證生產(chǎn)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(jìn)戶電源應(yīng)由不同變壓器低壓段引來，再設(shè)置雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（見圖3）。這樣才能確保蓄水池泵房供配電系統(tǒng)可靠

運行。

以上就是作者在設(shè)計工作中的一些經(jīng)驗，僅供同行們參考。

4 結(jié)語

集中供熱是現(xiàn)代化城市的重要標(biāo)志之一。城市實現(xiàn)集中供熱不僅能向居民提供舒適的居住環(huán)境，還能夠節(jié)約能源、減少環(huán)境污染。作為熱源廠供配電設(shè)計工程師，我們應(yīng)本著安全、可靠、實用、經(jīng)濟(jì)的原則。在設(shè)計過程中結(jié)合工程實踐并努力創(chuàng)新，尋求最佳的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案，提高人們的居住環(huán)境和生活質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 低壓配電設(shè)計規(guī)范（GB50054-2011）[S].

[2] 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50052-2009）[S].