| 标题 | 直接空冷系统电气设计应用分析 |
| 范文 | 傅建宏 摘 要：空冷系统包括直接空冷系统、间接空冷系统，电厂直接空冷系统的发展较快，是富煤缺水地区常见的冷却形式。直冷系统具有广阔发展前景，其电气设计是整个系统的核心部分。本文深入分析了直接空冷电气设计要点，针对低压配电设备常见问题进行了总结，提出具体操作措施及作用原理，旨在为实际操作提供一定的借鉴。 关键词：直接空冷；系统；电气设计；接线方式 中图分类号：TK264.1 文献标志码：A 0 前言 世界各国已经有诸多直冷成功运行经验。考虑到国内北方地区煤炭资源丰富、水资源匮乏，一定程度上增加了煤炭资源转化为电力资源的难度。空冷机组是借助空气来取代传统冷却介质的方式，以电厂为例，低压缸排汽经空冷系统冷却后，一方面可降低废水排放量，另一方面可缩减电厂用水总量，可满足当代环保政策相关要求，所以直接空冷系统具有十分广阔的发展前景。需引起重视的是整个空冷系统的设计中较为关键的是电气部分，与传统电气设计不同，空冷电气系统设计更具复杂性。 1 直接空冷系统电气设计应用 1.1 低压配电装置接线方式 直接空冷系统大机组一般具有35m以上的平臺高度，同时占地面积较大，为了缩减厂区占地空间，有时会将主变压器、启/备变压器等装置放置在空冷平台下部区域，一方面可缩减相关电气设备的占地空间、另一方面缩减了母线铺设长度。单台机组一般配置一个配电室，配电室内部电缆出线经过电缆沟、竖井后为空冷岛相关设备供电。一般状况下，单台机组配置两个电缆竖井，两竖井从支撑柱引出，一个是动力电缆竖井、另一个是控制电缆竖井。平台上部的电缆敷设作业遵循下述原则：控制电缆再上、动力电缆在下，避免交叉干涉等状况。 空冷平台下部区域的配电室内一般包括PC柜、变压器等。空冷变一般选择干式变压器，可降低油式变压器爆炸、污染等问题概率。新型变压器还具有节能、低噪的优势。变压器供电方案的选择中，对于300WM机组，30台、132kW风机状况下，高压侧电压6kV，避免夏季满发负荷过重影响，余量一般高于10%。计算后供电方式可采用四台干式变压器，3用1备，如图1所示。部分机组采用两两互为备用，可靠度增加，但是设备使用率低、成本高。即供电方式的选择需要综合技术要素、经济效益两方面进行综合分析。 此外，如果机组风机是借助变频控制来实现转速变化，可配置一体柜，将变频器内部元器件布于PC柜内，可达到省电作用。变频器功能较多，包括：电机过热保护、短路保护、过频过流保护等。 1.2 变频器抑制谐波设计分析 变频器使用中可能会遇到谐波干扰问题，原因在于变频器中需要借助大功率IGBT逆变、二极管整流处理，一旦输入输出电路中发生高频电波作用，极易对周围电气设备产生干扰作用。考虑到谐波主要借助传导、辐射等进行能量传送，为了解决干扰问题，需要隔离或过滤掉高频电流；解决辐射干扰主要原理是针对辐射源、传播路径等进行屏蔽处理。 因此实际项目施工中，需要从设备选型、总体布置、电气接线等多方角度进行抑制谐波处理。第一，保证变频设备的供电电源具有一定独立性，也可在变频器和其他设备之间装设隔离变压设备，达到切断谐波电流的效果。第二，变频器输入端、输出端安装电抗器或者滤波器。在进行无源滤波器的安装过程中，需要将其放置在交流端，无源滤波器包括L、C、R元件，共同构成共振回路，如果LC回路频率和高次波频率一致，便可起到阻止高次谐波流入电网的现象，整体操作和后期维护较方便。这一方法的缺点在于谐波可能会被放大，滤波易受设置参数影响。第三，为了降低辐射干扰，电机和变频器之间需要敷设变频电缆，避免和其他弱电相关电缆敷设在同一电缆沟内。第四，信号线需要采用屏蔽线进行处理，布线处理中，需要与主回路变频器的控制线间隔20cm以上的距离，避免辐射干扰的负面影响。第五，变频器需要采用专用接地设备，且布置中需要与周边设备间隔一定距离，建议以短粗线为主，可显著降低临近设备的干扰。 1.3 防雷接地的设计分析 首先，空冷岛一般包括大量钢结构材料，需要针对空冷设备进行防雷保护处理。一般在机组最高点的蒸汽分配管处加设接闪器。该管子厚度为12mm左右，尺寸满足《建筑体防雷规范》要求。该措施相比于传统避雷带、避雷针等更具合理性，一般不会受到外界雷击的严重影响，同时不会对蒸汽分配管的汽量均衡分布产生干扰。 其次，可在空冷平台周边、风机间敷设镀锌扁钢，让其起到接地干线的功效，支撑柱区域可敷设地下引线，保证A型架、接地引下线等之间形成良好的电气连接，保证整个空冷岛构成一个完整的、系统化的电气通路，形成等电位体。 再者，当下空冷岛的防雷接地多数以水平接地为主、垂直接地为辅，促进其形成环绕式复合接地网。且整个机组的接地网连接点不可低于4处。必要时可增设“帽檐式均压带”。 1.4 电缆选型及防火设计 电缆设计中，由于电机一般是由变频调速进行控制，变频设备和电机之间的电缆可采用阻燃交联型铠装电缆，会产生良好的电磁相容性、抗干扰性。在照明检修的电缆选型中，可采用耐热性高、阻燃效果好、机械性能稳定的材料。其次，伴热电缆的选择中需要以低温加强型自调控电伴热线，可保证其随加热温度的变化而及时进行功率调节，能显著控制加热温度，整个系统更加安全稳定、节能环保。 电缆截面设计需要考虑允许压降、短路热稳定、允许电流等要求，如果最大负荷高于5000h、长度大于20m，可根据经济电流密度进行分析。电缆载流量的分析中，需要参考电力工程电缆设计规范交联聚乙烯绝缘电缆空气中敷设时允许载流量（A）设计相关内容进行处理。在常用材料的选择方面，需要考虑其电阻率、温度、电缆芯性能和最高允许温度等参数，综合分析后方可进行材料选型，一般电缆允许载流量的综合系数为0.7。 针对电缆可能发生的火灾等事故问题，需要及时设置阻火分隔处理。在电缆引致电器柜、贯穿隔墙处进行阻火封堵处理，并等间距设置隔层，一般间距7m为宜。 参考文献 [1]牟忠显， 可宗武， 肖山.300MW空冷机组空冷岛电气设计要点分析[J].吉林电力，2012（8）：122. [2]李育宁，蒋文军，吴栋.电厂空冷技术在我国的发展[J].中国高新技术企业，2010（9）：80. [3]邵大勇.发电厂直接空冷系统的防冻渡夏措施[J].中国高新技术企业，2011（19）：138. [4]赵凤山，王晓季，王晓春，等.云冈热电直接空冷系统安装与风压试验[J].华北电力技术，2011（7）：289. |
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