空冷配電間設(shè)計及選型

閆濤

摘 要：空冷系統(tǒng)配電是整個空冷設(shè)備中的一部分，它承擔(dān)著給空冷島及其附屬設(shè)備供電的任務(wù)，通過其可以控制空冷風(fēng)機電機轉(zhuǎn)動來冷卻翅片管內(nèi)的各種介質(zhì)，在化工、煉油、石化、傳統(tǒng)能源發(fā)電廠、垃圾焚燒發(fā)電廠和鋼廠等領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。使用空氣不僅是一種低投資成本、低運行成本的選擇，而且可以減少江河湖泊水的溫升，有利保護保護環(huán)境，尤其是當(dāng)今越來越重視環(huán)保，減少對水資源的浪費，保護綠水青山，空冷配電部分在空冷設(shè)備里起著供給、監(jiān)測、控制電能的作用，使其整個空冷設(shè)施能夠達到節(jié)能、高效、穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞：空冷配電間；配電柜；干式變壓器

中圖分類號：TM641 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0086-02

Abstract： Air cooling system distribution is a part of the whole air cooling equipment， which is responsible for supplying power to the air cooling island and its auxiliary equipment. It can control the rotation of the air cooling air electromechanical machine to cool all kinds of media in the finned tube. It plays an important role in the fields of chemical industry， oil refining， petrochemical， traditional energy power plant， waste incineration power plant and steel plant. The use of air is not only a choice of low investment cost and low operating cost， but also can reduce the temperature rise of rivers and lakes， and is beneficial to the protection of the environment. Especially， nowadays， more and more attention is paid to environmental protection and the waste of water resources is reduced. To protect green water and green mountains， the air cooling distribution plays the role of supplying， monitoring and controlling electric energy in the air cooling equipment， so that the whole air cooling facility can achieve the purpose of energy saving， high efficiency and stability.

Keywords： air cooled distribution room； distribution cabinet； dry transformer

空冷器的配電間通常布置在空冷島下面或這是側(cè)面較近的區(qū)域，當(dāng)然也有布置在距離空冷設(shè)施較遠的地方，這種主要是同整個工程的配電設(shè)備布置在一起，便于維護。下面對于空冷配電間和用電設(shè)備設(shè)計和選型談一些淺顯的看法。

1 空冷配電間整體設(shè)計

空冷配電間通常來說是布置在空冷島下方或者附近的一個房屋，它需要根據(jù)相關(guān)標準滿足現(xiàn)行國家關(guān)于防火要求、遮陽和對視間距和距離的規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定，設(shè)置在較高且不容易積水的地方，所以電纜隔層的底部要高于同層的建筑底部，來避免區(qū)域形成積水?？绽渑潆婇g通常有低壓變壓器、配電柜、變頻柜、直流屏的設(shè)備及材料。這些設(shè)備常規(guī)布置在同一房間內(nèi)，供電從主廠房引至空冷配電間內(nèi)的低壓變壓器高壓側(cè)，經(jīng)過變壓器至配電柜和變頻柜，再經(jīng)過配電柜和變頻柜至用電設(shè)備。

空冷低壓變通常采用低壓干式變壓器，采用明備用或暗備用，單母線分段的方式。在母線上偶爾會采用有源濾波器來控制諧波，有源濾波器通常采用國內(nèi)知名廠商的產(chǎn)品，但是由于空冷母線上諧波多數(shù)不需要處理，所以有源濾波器在空冷配電里應(yīng)用并不十分多。干式變通常采用SCB系列，也由具有溫度控制系統(tǒng)，控溫、測溫一體化，超溫報警來提高整體可靠性。

當(dāng)位于爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境時應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)定等要求來進行設(shè)計和選擇各種設(shè)施和材料。首先要考察空冷配電間周圍環(huán)境和具體情況，然后根據(jù)技術(shù)要求及規(guī)范進行優(yōu)化定位。通常來說布置在防爆區(qū)域內(nèi)的空冷配電間附近危險物品或者氣體種類繁多、含量不低、爆炸點也不盡相同。在初期選型設(shè)計時一旦疏忽就會導(dǎo)致爆炸等事故發(fā)生。容易出現(xiàn)爆炸、危險性大的各種建筑，指定其在規(guī)定的范圍內(nèi)統(tǒng)一布置。在區(qū)域范圍內(nèi)的所有建筑物都要按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計防火間距，采取必要的通風(fēng)措施，以降低爆炸事故的發(fā)生幾率。當(dāng)然實際工程中，要讓建筑物與建筑物之間的防火間距達到一定程度，才可以增大通風(fēng)、降低空冷配電間發(fā)生爆炸的概率。同時在危險區(qū)域空冷配電室要做一些有通風(fēng)處理來有效的讓危險可燃燒氣體進行散發(fā)，讓爆炸事故被扼殺在源頭。其次還需要進行降溫隔熱在比較重要的設(shè)備或建筑之間，大大降低爆炸發(fā)生的概率。最后從構(gòu)造方面入手，在關(guān)鍵非燃燒較輕的墻體空間內(nèi)添加防火封堵材料，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對保證構(gòu)筑物質(zhì)量和安全有著關(guān)鍵的作用是其獨特的優(yōu)勢。在建筑物工程中應(yīng)用高質(zhì)量耐火材料和鋼結(jié)構(gòu)，并且在主要結(jié)構(gòu)件和設(shè)施上應(yīng)用防火封堵材料，使得眾多鋼結(jié)構(gòu)具有良好隔熱性能。同時，設(shè)計施工人員還可以應(yīng)用無機類型防火板對大型鋼件等進行有效性覆蓋、包裹，使得建筑設(shè)計中應(yīng)用鋼件導(dǎo)熱性能獲得降低。將高質(zhì)量應(yīng)用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，工業(yè)建筑物質(zhì)量和水平進行大幅度提升。有效應(yīng)用防爆門窗、防爆隔墻、防爆屋等設(shè)備和材料，為運行維護人員提供一個安全、便捷、舒適的環(huán)境。

空冷配電間的設(shè)計要滿足全廠整體技術(shù)要求并且與時俱進。工業(yè)工程越來越模塊化，特別是現(xiàn)在空冷行業(yè)發(fā)展快，設(shè)備更新快，危險區(qū)域空冷配電間的防爆消防越來越被重視。針對位于防爆區(qū)域的空冷配電間要做以下設(shè)計：通常來說采用機械加壓和外窗開啟進行有效送風(fēng)和排風(fēng)。這兩種方法需要專用排風(fēng)口、風(fēng)機、風(fēng)道等設(shè)施和材料，可以在發(fā)生火情的時候?qū)⒋罅繜熿F灰塵經(jīng)過這些設(shè)施或通過窗戶向室外排出，能夠盡最大可能降低火情的蔓延速度。其中通過外窗開啟排風(fēng)的方法有一定的局限性，大多數(shù)工業(yè)場合的建筑并不適用。若位于危險區(qū)域的建筑，要選擇土建結(jié)構(gòu)的框架和形式，在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)之間選擇，建筑承重結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部分的分隔墻墻體在發(fā)生爆炸時候可以有足夠的抗爆能力，可以延緩建筑整體垮塌速度。應(yīng)在存在爆炸風(fēng)險的建筑物或其內(nèi)部有爆炸危險的區(qū)域安裝泄壓設(shè)施。工業(yè)建筑設(shè)計中，泄壓是首先要考慮的，優(yōu)先采用泄壓快的門窗、輕質(zhì)墻體等。

2 空冷配電間低壓變壓器及其附件設(shè)計選型

空冷配電間內(nèi)根據(jù)實際工程情況和全廠要求通常設(shè)置低壓干式變壓器、出線柜、PT柜、母聯(lián)柜等設(shè)備。對于空冷低壓變壓器通常選用低壓干式變壓器，出線柜內(nèi)配置智能斷路器、計量儀表等電氣元件。發(fā)電廠或者石油化工領(lǐng)域，電氣整體控制自動化程度越來越高，對各個子系統(tǒng)的電氣控制的要求也同全廠一樣，便于通信管理監(jiān)控。在外國配電系統(tǒng)自動化通常叫做送電（饋電）自動化，因為現(xiàn)行的配電自動化管理系統(tǒng)大多數(shù)是應(yīng)用在低壓配電中。供配電系統(tǒng)的自動化應(yīng)用是利用當(dāng)今高度發(fā)展的計算機通信技術(shù)與輸配電設(shè)備相結(jié)合來管理供配電系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)能夠通過傳感器探頭、電氣元件、智能化附件采集、傳輸并分析處理各種電氣元件運行狀態(tài)、參數(shù)、故障等情況，這項技術(shù)依托當(dāng)今極快處理速度和傳輸速度的計算機和通信電纜來快速響應(yīng)控制接收和發(fā)出指令。

空冷配電系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的一個設(shè)備是低壓變壓器，通常來說這個變壓器的型號也是比較固定的選用SCB系列干式變壓器。雖然干式變壓器容量和電壓等級都較小，但是對與空冷器配電系統(tǒng)來說是十分適用的。環(huán)氧樹脂類和浸漬式是干式變壓器的量大類型，樹脂澆注式和繞包式樹脂又是環(huán)氧樹脂干式變壓器的兩大類型，由于易受潮、絕緣水平低這些缺點，環(huán)氧樹脂干式變壓器已經(jīng)逐步淘汰了浸漬式。干式變壓器中繞包式樹脂類型可靠性不高但是成本卻很高，所以在當(dāng)今工程中大多數(shù)干式變壓器使用的基本都是樹脂澆注式干變。干式變壓器繞組絕緣性能決定了它的運行穩(wěn)定性和使用壽命。干式變的絕緣性能和其部件發(fā)熱、散熱及運行環(huán)境熱量有著很大關(guān)系，當(dāng)干式變壓器內(nèi)部絕緣出現(xiàn)故障時，在絕緣破損的地方的溫度會急劇升高，而當(dāng)溫度升高到一定值時突破一個溫度點將會加速絕緣的損壞程度，絕緣破損越來越嚴重隨之性能下降，更會導(dǎo)致溫度升高，如此往復(fù)循環(huán)，可能導(dǎo)致失火甚至爆炸發(fā)生。一旦起火或爆炸這類惡劣的事故發(fā)生不僅造成變壓器本體損害，也會影響其它相關(guān)的電力設(shè)備甚至?xí)绊懻麄€廠區(qū)和電網(wǎng)，造成十分嚴重的人員和經(jīng)濟損失。眾所周知變壓器負載能力和變壓器繞組溫度有著不可分割的關(guān)系，溫度過高不僅會導(dǎo)致絕緣老化速度加快從而減小變壓器的壽命，更為嚴重的情況如上文所說，變壓器絕緣破損甚至被擊穿從而發(fā)生失火爆炸的影響大、損失難以計算的后果；但是是不是只要保證變壓器溫度只低不高就萬事大吉了，當(dāng)然不是了，如果溫度變壓器繞組溫度低，雖然沒有發(fā)生爆炸的危險但是也說明了變壓器長期處于非滿負荷甚至空載的情況下，這就是說在設(shè)計選型階段只顧安全而沒有考慮經(jīng)濟性，變壓器容量選擇過大造成了經(jīng)濟損失。那么就需要在設(shè)計選型階段通過各方論證得出空冷變壓器的最佳溫度點來平衡變壓器的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性實現(xiàn)空冷干式變最大效益化運行，從而保證空冷干式變和全廠電網(wǎng)的穩(wěn)定安全高效運行。

保證變壓器在正常運行時候溫度最佳很重要，但是保證在意外情況下絕緣性也不能忽視。比如說變壓器在運行過程中，可能受到各種過電壓的沖擊。雖然在空冷配電間會安裝防雷接地等設(shè)施來保護電氣設(shè)備但是當(dāng)雷電沖擊波進入配電間內(nèi)后，部分雷電沖擊波仍然會作用到干式變壓器繞組上，這就會在變壓器繞組內(nèi)出現(xiàn)比較特殊的暫態(tài)電磁現(xiàn)象，這種沖擊過電壓有著程度大、時間短暫的特點，從而威脅變壓器的安全穩(wěn)定運行。

應(yīng)用在空冷系統(tǒng)的干式變壓器主要負載是空冷風(fēng)機電機和空冷系統(tǒng)內(nèi)的其它用電設(shè)備，由于大部分負荷是感性負載的電機，所以當(dāng)啟動時候會對電網(wǎng)造成一定沖擊?？绽渥儔浩魅萘康倪x擇比較重要，按照規(guī)范和標準選擇一個最佳容量是很關(guān)鍵的。空冷運行特點是根據(jù)環(huán)境情況和實際工況來定的，如果工況穩(wěn)定，那么較低的環(huán)境溫度且晝夜溫差大的現(xiàn)場會對空冷電氣設(shè)備造成一定的影響。在變壓器后側(cè)一般通過母排連接出線柜和計量設(shè)備，也有的會配置有源濾波裝置，出線柜通常在用銅排貫穿整個母線段。

3 空冷配電間內(nèi)其它設(shè)備的設(shè)計選型

空冷配電柜通常來說由380V工作動力中心PC柜、MCC柜構(gòu)成。PC柜主要做為進線柜對母線進行監(jiān)測控制，為MCC柜、變頻柜等供電。PC柜內(nèi)配置帶有智能型脫扣器的空氣開關(guān)，PC柜至少具有百分之十七的備用量，MCC柜至少有百分之二十的備用量?？绽銶CC柜主要向空冷低壓負荷供電，經(jīng)常采用MNS或其它形式，柜內(nèi)有多路供電回路。PT柜做為測量和保護母線電壓穩(wěn)定的重要設(shè)備，通常會與母聯(lián)柜聯(lián)合使用，這樣可以通過母聯(lián)柜實現(xiàn)電源的互為備用，達到整體空冷設(shè)備供電保證。

可以看出空冷配電間內(nèi)設(shè)備種類多，負責(zé)整個對空冷設(shè)備供電，關(guān)系到空冷設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，因此我們要重視空冷配電間內(nèi)電氣設(shè)備的設(shè)計選型。

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