某碼頭配電工程電氣設(shè)計

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 工程現(xiàn)狀及供電負荷

    該工程碼頭平面布置形式為突堤式布置，碼頭泊位長350m，寬54m，突堤南側(cè)布置7萬噸級泊位1個，設(shè)計年吞吐量500萬噸。港區(qū)主要工藝設(shè)備有：機械式連續(xù)卸船機1臺，16噸帶斗式門機2臺，托輥皮帶機4條，氣墊皮帶機22條，埋刮板機7條，斗提機2臺，電子灌包設(shè)備16套，計量稱2臺，散裝騎車設(shè)備2套，工藝流程達208個。碼頭工程筒倉作業(yè)區(qū)共建設(shè)12座鋼板筒倉，陸域部分生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助建筑物有碼頭轉(zhuǎn)運站、計量樓、灌包樓、轉(zhuǎn)接樓、廊道、泵房、空壓站、帶包倉庫、前方侯工樓等。供電部分為：改擴建西港區(qū)中心變配電所1座、新建西港2#變電所、3#變電所2座。

    碼頭港區(qū)原有西港區(qū)中心變電所1座，內(nèi)有10kV電纜進線一路，設(shè)1000kVA的變壓器1臺。碼頭工程總負荷見表1。

      表1  碼頭工程總負荷

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計

    該港區(qū)碼頭供電系統(tǒng)工程是根據(jù)總平面布置、裝卸工藝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等對供電可靠性的要求及以中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度的；該電力系統(tǒng)負荷性質(zhì)為二級；以供電的安全可靠、電能損耗低、節(jié)省投資、便于運行維護管理為原則；結(jié)合西港區(qū)遠期規(guī)劃，土建及電氣工程設(shè)計中均考慮在滿足使用要求的前提下適度改造，充分利用原有變電所中的數(shù)量。

2.1中壓配電設(shè)計方案

    各變電所中壓進線電源均為雙電源；港區(qū)各變配電所的中壓配電系統(tǒng)以放射、環(huán)網(wǎng)相結(jié)合的方式。本系統(tǒng)中所有變電所中的中壓及低壓母線均采用單母線分段的接線。 變電所的進線及饋出線均采用斷路器，確保上下級保護裝置動作相互配合，使保護裝置具有可選擇性。

    配電所主接線圖如圖1所示。中壓配電柜采用SF6絕緣緊湊型開關(guān)柜，進線及母聯(lián)采用真空開關(guān)，配置AM5-F進線保護裝置，配有三段式定時限過流保護、兩段式零序定時限保護；母聯(lián)柜設(shè)電流速斷、過電流保護；進線及母聯(lián)開關(guān)采取防并聯(lián)措施，即三個開關(guān)zui多只能有兩個開關(guān)同時處于合閘位置。操作機信號電源為直流110V，6h。變壓器出線柜配AM5-T變壓器保護裝置，設(shè)有三段式定時限過流保護、變壓器高溫告警、超溫跳閘、門誤開跳閘；10kV電機出線柜配AM5-M電動機保護裝置，設(shè)有過電流、過負荷、接地故障、低電壓保護等。普通饋線柜配AM4-I微機保護裝置，設(shè)有定時限過流、反時限過流保護。

    為實時、的計量線路的電能和考核管理，監(jiān)測回路電能質(zhì)量，在每個出線回路上配設(shè)了APMD系列電能質(zhì)量分析儀表。中壓配電設(shè)計中配置的各設(shè)備清單見表1。

圖1 10kV配電圖

表1 中壓配電二次方案

2.2低壓配電設(shè)計方案

    本系統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)采用樹干式配電方式，對于筒倉的通風、清倉、除塵、電動閘閥門等用電設(shè)備進行分類組合至現(xiàn)場配電柜、分線箱、再經(jīng)柜、箱以放射式配電方式到各用電設(shè)備，以減少變電所的出現(xiàn)回路數(shù)，節(jié)省電纜，便于維護和故障查詢。

    低壓系統(tǒng)的配電按圖2設(shè)計，變電所設(shè)在鋼筒倉的西南側(cè)，灌包站西側(cè)，內(nèi)設(shè)2臺2500kVA的變壓器，為轉(zhuǎn)運站、轉(zhuǎn)接樓、空壓樓、灌包樓、鋼筒倉等建筑物和構(gòu)筑物內(nèi)的所需供配電設(shè)備進行供電。

  圖2 低壓配電圖

    由于非線性負載的存在會產(chǎn)生諧波，導致微機保護裝置誤動作，，造成不必要的供電中斷；諧波還會使電氣測量儀表計量不準確，產(chǎn)生計量誤差，因為須的抑制諧波干擾。

    本方案的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計時，在10kV/0.4kV進線柜上裝設(shè)ACR330系列諧波監(jiān)測儀表，用于監(jiān)測2-31次諧波；進線柜之后配置無功補償柜，其上裝設(shè)ARC系列無功補償投切裝置；在配電前端設(shè)置安科瑞公司的ANAPF有源濾波器，采用集中方式抑制諧波；在各出線柜上配置ACR330系列諧波監(jiān)測儀表，用于監(jiān)測2-31次諧波。APF濾波器以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時監(jiān)測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對于的反響分量并注入電力系統(tǒng)，實現(xiàn)諧波治理和無功補償。具體抑制方案如圖3設(shè)計。低壓配電系統(tǒng)中的諧波抑制方案設(shè)備清單如表2。

 圖3 低壓配電系統(tǒng)諧波抑制方案

 表2  低壓配電二次方案

2.3對變電所的要求

    功能上的要求：碼頭在港區(qū)中屬較復(fù)雜的工藝系統(tǒng)，工程又分為碼頭工程、筒倉續(xù)建工程、并分步實施。而對于新建變電所中土建要求一次性完成，新、老變電所、近期、遠期供電系統(tǒng)容量的預(yù)留、配電間的預(yù)留等內(nèi)容均應(yīng)在供電系統(tǒng)工程中一次完成。

    對建筑物綜合利用的要求：根據(jù)負荷的分步，本次工程新建2座變電所，同時改擴建一個變電所。為減少港區(qū)建筑單體的數(shù)量、節(jié)省土地、設(shè)備、人力等資源，2#變電所是集變電、配電、控制、監(jiān)控、管理、指揮、辦公的中心。

    變電所的要求：港區(qū)各變電所內(nèi)電氣設(shè)備均采用室內(nèi)布置，按無人值班設(shè)計。采用分區(qū)域、多變電所配有1套電氣值班人員方式，定期巡查。并借助于各變電所中設(shè)有Acrel-2000監(jiān)控系統(tǒng)級網(wǎng)絡(luò)儀表，確保供電系統(tǒng)的安全運行。

2.4電量監(jiān)測系統(tǒng)

    為實現(xiàn)對港內(nèi)變配電所的中、低壓系統(tǒng)進行遠距離的遙測、遙信、遙控。在變配電站內(nèi)設(shè)置了Acrel-2000用戶端智能配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中、低壓配電系統(tǒng)里配置的ACR系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，微機保護裝置、工作站組成。

    1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)配有Acrel-2000監(jiān)控軟件，能夠模擬碼頭變電所的供配電全網(wǎng)絡(luò)，提供遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、跳閘、報表、事件記錄等功能。

    2）系統(tǒng)主要功能

    電站系統(tǒng)具有自動記錄電力參數(shù)變異的功能，當事故發(fā)生時可以迅速了解故障原因，減少查詢時間，加速恢復(fù)正常供電，為各部門的用電提供安全可靠保障。通過該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可將卸船機、帶式輸送機、斗提機、埋刮板機等工藝設(shè)備的運行電量送至中控室內(nèi)的監(jiān)控操作站，并將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，供管理系統(tǒng)使用。

圖4 10kV碼頭工程ACREL2000監(jiān)測系統(tǒng)拓撲圖

3 線纜的選擇及敷設(shè)

    1）電纜的選擇：對中壓配電線路的選擇按電纜額定電壓、額定電流及所在環(huán)境條件下確定截面，還應(yīng)對短路電流校驗其熱穩(wěn)定性是否滿足要求。

    2）港區(qū)線路敷設(shè)：以變配電所為中心，供電、自控、工業(yè)電視、生產(chǎn)廣播調(diào)度系統(tǒng)的布線均分步至各建筑單體內(nèi)的用電點及被控點。戶外以電纜溝為主要路由，戶內(nèi)主要沿各皮帶機、鋼棧橋、廊道內(nèi)的電纜橋架敷設(shè)，局部穿鋼管敷設(shè)。強電、弱點電纜主要敷設(shè)特點：電纜共路由，分層敷設(shè)，盡量減少工程費用。

4 港區(qū)照明

   采用節(jié)能光源和與之相配套的燈具，及節(jié)能型電器附件及控制裝置，為港區(qū)提供一個安全、舒適的照片環(huán)境。

   1）在港區(qū)倉頂、倉底均采用安科瑞公司的LED工礦燈，純鋁鰭片式的散熱結(jié)構(gòu)，使得熱量更更好的散出，增加燈具壽命。

   2）碼頭道路及皮帶機沿線采用安科瑞公司的LED路燈，外形采用三翼式設(shè)計，光亮更加均勻，光源采用的是45mil的大芯片設(shè)計，光源本身的亮度達100lm/w以上。

   3）在港區(qū)40m高以上的建筑物上設(shè)置安科瑞公司的LED泛光燈，增加了防雷器，使得LED等不懼怕雷擊，全密封式設(shè)計，燈具不懼怕雨雪。

   4）對皮帶機沿線，倉頂及倉底照明，采用變電所或中控室集中控制方式。

   5）港區(qū)內(nèi)辦公室采用安科瑞公司的LED直管燈，一般辦公室以格柵燈為主，內(nèi)部搭配2-3根日光燈。

   港區(qū)內(nèi)照明燈具一覽表見表3。

                                                    表3  港區(qū)照片燈具選型方案

5 結(jié)語

    建設(shè)節(jié)約型港口，應(yīng)從源頭開始，從設(shè)計開始，充分利用現(xiàn)有資源，這在本港口碼頭項目實施中尤為突出，體現(xiàn)了節(jié)約型電氣設(shè)計理念。項目在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、布置、電纜敷設(shè)、運行管理、維護等方面，均達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。通過優(yōu)化設(shè)計，增強了系統(tǒng)的可靠性、靈活性、減少了投資，加快了進度，為碼頭的正常生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 水運工程.日照港散糧碼頭工程電氣設(shè)計特點.鄔曉紅,孟凌峰.No.8 Serial No.391,2006.8.

[2] JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50052-1995 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]安科瑞電氣股份公司.能效管理系統(tǒng)設(shè)計安裝圖冊.2013.11.1合訂本.

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設(shè)計，:   :